Bases genéticas del desarrollo de una simbiosis.

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 14014 (2023) Citar este artículo

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Las interacciones mutualistas entre organismos a menudo median la innovación de rasgos esenciales para mantener la relación. Sin embargo, nuestra comprensión de estas interacciones se ha visto obstaculizada debido a varios obstáculos en el estudio de la genética de animales que no son modelo. Para comprender los mecanismos genéticos mediante los cuales se desarrollan tales rasgos, examinamos la función de los genes sin aliento (btl), sin traquea (trh) y de doble sexo en el desarrollo de un nuevo órgano portador de hongos (mycangium) que facilita una relación obligada entre hongos y Cultivo de escarabajos ambrosíacos y socios fúngicos específicos. La eliminación de genes mediante interferencia de ARN y la posterior visualización de tomografía microcomputarizada sugieren que btl y trh son necesarios para el inicio de la micangia y que la tubulogénesis puede haber sido cooptada para el desarrollo micangial temprano.

La biología evolutiva del desarrollo busca abordar cuestiones fundamentales que rodean los mecanismos subyacentes a la innovación morfológica y la evolución hacia una creciente complejidad estructural dentro del plan corporal. La cooptación permite la reutilización de genes centrales del desarrollo en un contexto de desarrollo novedoso, como la integración de genes de apéndices de insectos en la evolución de las manchas oculares de las mariposas1. Entre muchos ejemplos interesantes, son de particular relevancia los rasgos novedosos que pueden ayudar a dividir un simbionte microbiano dentro del cuerpo del animal huésped. El calamar bobtail hawaiano (Euprymna scolopes) y su simbionte Vibrio fischeri son uno de esos consorcios donde la identificación de dianas genéticas cooptadas dentro del órgano ligero del calamar ha ayudado a descifrar la identidad y los orígenes evolutivos de esta estructura2.

Los escarabajos ambrosía, que comprenden más de 3500 especies entre los gorgojos verdaderos (Curclionidae), han formado de forma independiente asociaciones nutricionales obligadas con hongos más de una docena de veces3. Su capacidad para vectorizar simbiontes fúngicos dentro de órganos especializados, llamados mycangia, ha dado lugar a muchas investigaciones sobre morfología y función. Sin embargo, fuera de la investigación filogenética, pocos estudios proporcionan recursos genéticos moleculares4,5, y los mecanismos genéticos y de desarrollo que subyacen a la evolución repetida de la micangia aún no se conocen bien. Mycangia se puede encontrar en una variedad de segmentos del cuerpo con distintos grados de complejidad; algunos micangios se presentan como fosas poco profundas, mientras que otros son invaginaciones, bolsas o túbulos más complicados3,6. Esta adaptación estructural está asociada con un cambio tanto en la composición nutricional de las larvas como en la estructura de la galería natal dentro de ambientes leñosos en comparación con sus parientes de los escarabajos de la corteza que se alimentan del floema7. Como tal, la xilomicetofagia es esencial para el nicho ecológico definido por los escarabajos ambrosía y sus simbiosis fúngicas7. Esta evolución hacia la xilomicetofagia se ha producido entre una gran diversidad de socios fúngicos6; diversos asociados nutricionales que conducen hacia el mismo punto final estructural y funcional sugieren que estas estrechas relaciones nutricionales pueden impulsar el desarrollo especializado dentro del insecto huésped.

El rasgo relativamente derivado del cultivo de hongos ha facilitado la capacidad de los escarabajos para prosperar en hábitats leñosos carentes de nutrientes al permitirles utilizar la lignocelulosa como un recurso valioso. Si bien su comportamiento de perforación de la madera se dirige principalmente a árboles estresados o moribundos, los ataques extensos a los árboles huéspedes pueden exacerbar su deterioro. En el mundo globalizado de hoy, la introducción de especies exóticas de escarabajos ambrosía aumenta la probabilidad de nuevas interacciones con árboles nativos, amplificando así el potencial de que surjan nuevas asociaciones de huéspedes. En consecuencia, los escarabajos ambrosía se han convertido en un tema importante dentro de los campos de la patología forestal y la entomología. Además, la diversidad en la morfología de los mycangia y las relaciones simbióticas con socios fúngicos los hace muy intrigantes desde una perspectiva evo-devo. Aquí utilizamos la especie de escarabajo ambrosíaco Euwallacea validus para estudiar los fundamentos genéticos del desarrollo de mycangia. Esta especie, que se introdujo en los EE. UU. a finales del siglo XX, está ampliamente disponible en el noreste de los Estados Unidos. Las hembras adultas de E. validus transmiten su principal simbionte nutricional, Fusarium oligoseptatum, presumiblemente en un par de micangios preorales que se encuentran medialmente ubicados dentro de la cabeza, detrás de las mandíbulas. Investigaciones anteriores que resolvieron la organización interna de los micangios identificaron un segundo par de pequeñas bolsas dentro de la cabeza, inferiores a los micangios primarios y ubicadas lateralmente cerca de cada ojo, pero no se extendieron a la caracterización funcional8. También se sabe que las especies de Euwallacea son vectores de simbiontes secundarios (como Raffaelea subfusca y Graphium sp.) que, según se teoriza, desempeñan funciones alternativas dentro de las galerías natales a lo largo del desarrollo9. Se ha descubierto que otras especies de escarabajos ambrosía no sólo desarrollan múltiples micangios sino que también pueden segregar diferentes simbiontes en bolsas separadas6. La resolución que rodea al género Euwallacea deja muchas preguntas sin respuesta con respecto a las asociaciones periféricas, pero ha demostrado una relación de alta fidelidad entre estos escarabajos y Fusarium. El examen y el muestreo basado en cultivo de 250 hembras de E. validus dieron como resultado la recuperación de hongos del 99,2% de los individuos muestreados, lo que indica una conservación robusta de los micangios y la colonización fúngica en poblaciones de tipo salvaje10,11.

Nuestra investigación anterior demostró que los micangios preorales se desarrollan durante la etapa de pupa en Euwallacea validus8. Para discernir los primeros candidatos que pueden estar involucrados en el desarrollo micangial, seleccionamos dos genes, sin traqueo (trh) y sin aliento (btl), en función de las características estructurales de la micangia preoral y su despliegue repetido durante la tubulogénesis a lo largo del desarrollo de los insectos. Se ha demostrado que el factor de transcripción Trachealess (Trh) regula la expresión del receptor del factor de crecimiento de fibroblastos Breathless (Btl) durante el inicio de la tubulogénesis, un proceso de desarrollo utilizado tanto en la morfogénesis de las glándulas salivales como en la traqueal en la embriogénesis de Drosophila12. Aunque los micangios son funcionales sólo en las mujeres10, nuestra investigación anterior sugirió que los hombres desarrollan protomicangio, un equivalente potencial de los micangios que son de tamaño reducido y probablemente no tienen función para transportar propágulos fúngicos13. Para explorar cualquier regulación específica del sexo involucrada en el desarrollo de estas estructuras sexualmente dimórficas, también examinamos la función del gen doublesex (dsx).

Desarrollamos un sistema de eliminación de genes mediado por interferencia de ARN mediante el cual examinamos la función de genes candidatos en el desarrollo de micangios. Para medir el nivel de expresión genética durante el desarrollo de mycangia, utilizamos RT-PCR cuantitativa durante todo el ciclo de vida del escarabajo hembra. Para observar el fenotipo de los animales con ARNi, utilizamos tomografía microcomputada (μCT)8. Esta investigación proporciona el primer informe sobre las contribuciones genéticas en el desarrollo de mycangia, un órgano del escarabajo fundamental para mantener la relación simbiótica.

Para examinar si los genes candidatos se expresan en mycangia y el grado de expresión diferencial entre segmentos del cuerpo, realizamos RT-PCR cuantitativa. Aunque en otras especies los micangios se han disecado de segmentos torácicos (Xylosandrus germanus5), en E. validus los micangios se desarrollan dentro de la cápsula dura de la cabeza. Además, nuestro estudio anterior sugirió que su micangia era compleja, por lo que utilizamos toda la cabeza en este estudio para evitar cualquier posible sesgo durante el proceso de muestreo (Fig. 1a). En general, nuestros resultados indicaron que todos los genes candidatos se expresaron en la cabeza y el abdomen en todas las etapas analizadas (Fig. 2). Sin embargo, nuestros análisis estadísticos no respaldaron una diferencia en los niveles promedio de expresión del gen candidato entre la cabeza (incluido el micangio) y el abdomen.

qPCR en escarabajos hembra de E. validus a lo largo del desarrollo y entre los tejidos de la cabeza y el abdomen. (a) Disecciones de tejido de E. validus recolectadas para muestras de tejido de la cabeza (púrpura) y abdominal (amarillo) analizadas en qRT-PCR. (b) Valor −ΔCt para los tejidos de la cabeza y el abdomen en todas las etapas de la vida. Los resultados entre tejidos no fueron significativamente diferentes (consulte la Tabla complementaria S1 para conocer los valores de p).

La morfología de mycangia en E. validus. (a) Imagen transversal de µCT que muestra el par medial mayor de micangios. Uno de los mycangia está sombreado en rojo (punta de flecha roja). (b) Imagen transversal de µCT que muestra el par menor (inferior) de bolsas similares a micangias. Una de las estructuras está sombreada en azul (punta de flecha azul). (c) Una imagen externa de una mujer adulta prematura correlaciona la morfología externa con el plano de la sección transversal digital. Las líneas indican el plano de sección transversal en a (rojo) y b (azul).

Nuestro estudio morfológico previo sugirió que E. validus alberga micangias complejas, potencialmente de dos pares, un par mayor situado en la cabeza más anterior y medial y un par menor en la parte lateral inferior (ventral) de la cabeza (Fig. 2)8 . Para examinar la función de los genes candidatos, establecimos un protocolo de ARNi larvario. En general, el tratamiento con ARNi afectó el desarrollo del par mayor de micangios, pero es posible que los micongias menores no se vean afectados en su morfología (Fig. 3). En los animales tratados con btl-dsRNA, los micangios estuvieron ausentes en 3 de 6 individuos. Para los animales inyectados con trh-dsRNA, los micangios estuvieron ausentes en 3 de 6 animales. De aquellos animales que desarrollaron micangia dentro de los tratamientos con btl-dsRNA y trh-dsRNA, el volumen general pareció reducido en 2 individuos (Fig. 4). En los casos en los que la estructura estaba ausente, no había un límite distintivo o un espacio vacío donde se habría desarrollado el micangio (Fig. 3f y h); Las membranas micangiales no fueron detectables en ningún ángulo ni mediante modificación del contraste, a pesar de la clara presencia de otras características blandas manchadas dentro de la cabeza, como las fibras musculares. Los resultados de Micro-CT sugirieron que las hembras a las que se les inyectó dsx-dsRNA durante la etapa larvaria desarrollaron micangia en la edad adulta (7 de 7 hembras, Fig. 3b y c). El control negativo no se distinguía de los animales de tipo salvaje no tratados.

Fenotipos representativos de interferencia de ARN. (a) Planos de disección virtual para secciones transversales superior (línea roja correspondiente a los resultados b, d, f, h) e inferior (línea azul correspondiente a los resultados c, e, g, i). Las exploraciones por micro-CT muestran mycangia superior intacta (flecha roja) en los insectos de control (b) y tratados con dsRNA-dsRNA, pero no hay estructuras equivalentes dentro de los animales tratados con btl-dsRNA (f) o trh-dsRNA (h). Los espacios inferiores similares a mycangia (abajo; flecha azul) son visibles en los tratamientos de control negativo (c), dsx-dsRNA (e), btl-dsRNA (g) y trh-dsRNA (i). Los mycangia inferiores no se alteraron en ningún tratamiento.

Fenotipo representativo de mycangia de E. validus intacta pero reducida después del tratamiento con trh-dsRNA. Mycangia en el control negativo (ayb) no se ve afectada por el tratamiento, mientras que el individuo tratado con trh-dsRNA (cyd) exhibe una morfología irregular. Las flechas rojas indican mycangia en cada sección transversal digital.

Debido a relaciones específicas, la evolución de la simbiosis puede asociarse con el desarrollo de características únicas tanto en los huéspedes como en los simbiontes2,14,15. Aquí, utilizamos una especie de escarabajo ambrosíaco, E. validus, para estudiar la base genética del desarrollo de órganos especializados asociados a la simbiosis conocidos como mycangia. Nos centramos en dos procesos de desarrollo, la tubulogénesis y la determinación del sexo, basados en observaciones morfológicas e investigaciones anteriores que sugirieron que los micangios son funcionales sólo en mujeres8,10,12. Los resultados de la RT-PCR cuantitativa y el ARNi sugirieron que los genes diana son, al menos parcialmente, responsables del desarrollo de los micangios. A continuación, analizamos más a fondo la importancia potencial de esos genes diana.

Si algún gen desempeña un papel crítico en la organogénesis, se espera que la expresión génica se regule positivamente durante el período de desarrollo relevante; sin embargo, nuestros resultados cuantitativos de RT-PCR no indicaron ningún aumento significativo en la expresión de trh y btl entre las etapas de la vida. Esto sugiere que estos genes se expresan funcionalmente durante todo el ciclo de vida del escarabajo. De hecho, en Drosophila, la expresión de trh se mantiene constitutivamente en las células traqueales incluso después de que se haya iniciado el desarrollo traqueal16,17,18. Alternativamente, la variabilidad potencial en la determinación de la etapa podría haber afectado la alta variabilidad de los valores de ΔCT (consulte la Tabla complementaria S1 para los valores de p). Clasificamos las pupas y los adultos según el color de su cuerpo (signo de esclerotización); sin embargo, la clasificación de los animales por el momento (p. ej., días después de la muda) puede aumentar la resolución de los análisis de patrones de expresión genética.

Aunque el efecto fue de hasta el 50% (3 de 6 animales mostraron el mismo fenotipo sin micangia en el tratamiento con ARNds trh y btl), nuestro método de ARNi generó un subconjunto de animales con micangia notablemente malformada en tratamientos asociados con genes de tubulogénesis. Además, algunos animales indicaron un tamaño reducido de micangios después del tratamiento. Junto con los resultados de qPCR, proponemos que los genes trh y btl son responsables del inicio del desarrollo de micangia en E. validus. La tasa de éxito del tratamiento con ARNi larval puede variar debido a la función del gen diana o a las diferencias en la madurez de las larvas en el momento de la inyección. Como se mencionó anteriormente, la función de estos genes puede ser crítica para la supervivencia de los animales, por lo que la eliminación temprana puede conducir a una mortalidad temprana y a una proporción reducida de adultos supervivientes tratados.

La integración de trh y btl en la iniciación micangial sugeriría que la tubulogénesis ha sido cooptada en la evolución de la micangia preoral en E. validus y, a diferencia de la nodulación de las leguminosas, los escarabajos pueden no requerir el simbionte fúngico para iniciar el desarrollo de la micangia. De hecho, la iniciación estructural independiente está respaldada por observaciones de desarrollo aposimbiótico en el género de escarabajos de ambrosía Xylosandrus19. Vale la pena señalar que estos genes pueden estar implicados en el desarrollo sólo del par principal de micangios en esta especie, lo que también sugiere el origen independiente de los micangios mayores y menores.

En toda la taxonomía más amplia del escarabajo ambrosíaco, la especificidad sexual de los rasgos varía entre los clados de escarabajos. En Euwallacea, anteriormente se pensaba que los micangios eran específicos de las mujeres y, como tal, las investigaciones se centraron en un modelo femenino13,20,21. Los insectos inyectados con dsx-dsRNA mostraron micangios intactos en la etapa adulta y los micangios fueron visibles en todas las muestras (7 de 7, Fig. 3b). En los escarabajos inyectados con dsx-dsRNA, la membrana permaneció intacta, lo que sugiere que la caída de dsx no afectó el inicio o la finalización de la micogia. Esto sugiere que las diferencias morfológicas que hemos observado previamente entre sexos8 podrían no ser tan simples como los cuernos de escarabajo donde dsx regula el desarrollo de los cuernos específicos del sexo22 y, más bien, pueden resultar de otros mecanismos como la ploidía y los patrones de expresión genética asociados23,24.

Se ha demostrado que la cooptación integra los programas de desarrollo existentes en el desarrollo de novedades asociadas a la simbiosis. En las leguminosas, se despliega un factor de transcripción de la raíz lateral en la corteza de la raíz para cooptar componentes del desarrollo de la raíz lateral para modelar los nódulos14,15. En el órgano luminoso del calamar bobtail hawaiano, Euprymna scolopes, los genes oculares han sido cooptados en el desarrollo del fotóforo2 sensible a la luz. El hecho de que la micangia pueda emplear partes de vías de desarrollo existentes, como la tubulogénesis, para iniciar el desarrollo es congruente con otros modelos para la evolución de estructuras novedosas. Este estudio proporciona el primer ejemplo de cooptación potencial de genes que son críticos para la tubulogénesis y el desarrollo de micangios. La información obtenida al categorizar la nueva red reguladora de genes responsable del desarrollo micángico en E. validus puede proporcionar un modelo que pueda probarse en trabajos futuros con otras especies de clados de distinto origen evolutivo para determinar si los mismos genes reguladores y estructurales han sido co- optó por modelar estructuras similares.

Los insectos se recolectaron de troncos de Ailanthus altissima y se criaron en el laboratorio según los protocolos descritos anteriormente8. Brevemente, los adultos se extrajeron mecánicamente de troncos partidos y luego se criaron en medio de agar esterilizado que contenía aserrín de A. altissima. Las larvas se transfirieron a placas de agar glucosa-extracto de levadura (GYEA) con césped de Fusarium oligoseptatum completamente colonizado como fuente de alimento. Las pupas se transfirieron a galerías artificiales dentro de placas de agar-agua con aserrín y se monitorearon hasta que completaron su muda final.

Los animales se congelaron instantáneamente en LN2 y se molieron con mortero para la extracción total de ARN utilizando el kit de extracción de micro ARN QIAgen RNeasy Plus. La transcripción inversa se realizó utilizando el kit SuperScript IV para generar bibliotecas de ADNc a partir de ARN total. Se recuperaron secuencias de ARNm de genes de interés (dsx, btl, trh) de la base de datos de genes NCBI para diseñar cebadores degenerados a partir de secuencias consenso de aminoácidos. Las secuencias parciales de genes se depositaron en NCBI GenBank (OP948674-8).

Preparación de dsRNA según lo descrito por Kijimoto et al.22. Cebadores para cada gen candidato (doble sexo (dsx) (F: 5′-GAACTTGTTGTCCGTGCCTC-3′, R: 5′-GTACTAGTTGCCGGTGCAGC-3′), sin aliento (btl) (F: 5′-CTTCCAGCAAACGCAGTG-3′, R: 5 ′-TGCGATCATTTTCTCCCGT-3′), y sin traqueal (trh) (F: 5′-AGGAAGTGGTTCATAAGAAA-3′, R: 5′-GTATTAAAACAACCCTATACC-3′)) se diseñaron para amplificar regiones de ~ 150 pb de cada gen. Se administraron entre 85 y 125 ng de ARNbc a cada larva mediante inyecciones de 13,8 nl utilizando una micropipeta Nanoject y agujas de vidrio extraídas. Las larvas se inyectaron en el primer segmento protorácico, directamente detrás de la cápsula de la cabeza. Las larvas inyectadas se colocaron en placas GYEA con césped de F. oligoseptatum completamente colonizado para recuperarse y madurar.

El escaneo y la tinción se completaron como lo describen Spahr et al.8. Morfología externa fotografiada antes de la tinción con un estereomicroscopio Leica. Se escanearon y analizaron un total de 19 insectos (6 trh-RNAi, 6 btl-RNAi y 7 dsx-RNAi); las muestras se omitieron del análisis si la oclusión de la tinción, la calidad del escaneo o el daño mecánico impedían la observación en los espacios relevantes dentro de la cabeza.

Se recolectaron hembras de E. validus en la etapa de pupa y adulta y se separaron por madurez según las características externas. Se recolectaron quince insectos para cada una de las seis etapas de vida. Se agregaron cinco insectos en una sola muestra biológica, y se procesaron tres réplicas biológicas para cada etapa de vida. Los insectos se diseccionaron en secciones de cabeza y abdomen (Fig. 1A) antes de la congelación instantánea inmediata en LN2 y el almacenamiento a -80 °C. El ARN se extrajo utilizando el kit RNeasy Plus Micro de Qiagen y se sintetizó en ADNc utilizando ThermoFisher SuperScript IV VILO Master Mix; La transcripción inversa se realizó utilizando 200 ng de ARN. La pureza de la muestra se evaluó mediante relaciones de absorción de Nanodrop y electroforesis en gel. La posible contaminación de ADNg se eliminó mediante columnas eliminadoras de ADNg durante la extracción de ARN y el tratamiento con ezDNasa durante la transcripción inversa. La qPCR se realizó utilizando el protocolo PowerTrack SYBR Green con el programa de análisis Ct comparativo de la máquina de PCR en tiempo real QuantStudio 3 (Applied Biosystems) (QuantStudio v.1.5.0) utilizando múltiples informadores endógenos y una señal de referencia pasiva ROX. La expresión de los genes diana (dsx, btl, trh) se estandarizó para dos genes de referencia endógenos, la subunidad 3 de la proteína ribosómica (rps3) y el factor de elongación 1 alfa (ef1a) (Fig. 1B). Las reacciones de qPCR se prepararon a un volumen de reacción de 20 μL según el protocolo PowerTrack SYBR Green con 1 μL de ADNc por reacción (correspondiente a 5 ng o 10 ng de ARN inicial equivalente por sexo). Conjuntos de cebadores para genes diana doublesex (dsx) (F: 5′-GAACTTGTTGTCCGTGCCTC-3′, R: 5′-GTACTAGTTGCCGGTGCAGC-3′), sin aliento (btl) (F: 5'-CTTCCAGCAAACGCAGTG-3', R: 5' -TGCGATCATTTTCTCCCGT-3′), y sin traqueal (trh) (F: 5′-ACTCCAAAAATGCCGAAGAA-3′, R: 5′-TTTCTGGGTCATTACTGCTG-3′) y reporteros endógenos de la subunidad 3 de la proteína ribosómica (rps3) (F: 5′-ATTGTGCGCTATTGCCCAAG -3′, R: 5′-TGTCCTCTCAATTTGCCCGA-3′) y el factor de elongación 1 alfa (ef1a) (F: 5′-ACCATCATTGATGCCCCTGG-5′, R: 5′-AGCATGCTCTGGTCTGTC-3′) se desarrollaron para amplificar 150 bases en una temperatura de recocido de 54 °C y se incluyeron en cada reacción a una concentración final de 400 nM. La robustez y especificidad de los cebadores se probaron en series de diluciones de PCR antes del análisis. La RT-PCR cuantitativa se realizó con los siguientes parámetros de ciclo: 2 min a 95 °C, seguido de 40 ciclos de 95 °C durante 15 s, 54 °C durante 15 s y 72 °C durante 30 s, luego 95 °C. durante 15 s. Se realizó una curva de fusión de 54 a 95 °C con captura de cámara durante la etapa 3. Las réplicas biológicas se evaluaron por triplicado, con tres réplicas técnicas por muestra. La expresión génica se estandarizó para los informadores endógenos para los valores de ΔCt y se normalizó al tejido abdominal para cada etapa de la vida en el cálculo de los valores de ΔΔCt. Se empleó una prueba de rango con signo de Wilcoxon para probar la importancia de los valores de ΔCt entre tejidos por gen y etapa.

Los datos de secuencia asociados se pueden encontrar en NCBI GenBank (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/) en Accesiones [OP948674 a OP948678]. Los conjuntos de datos de secuencia generados durante este estudio están disponibles en Material complementario.

Murugesan, SN et al. Las manchas oculares de las mariposas evolucionaron mediante la cooptación de una red reguladora de genes ancestral que también modela antenas, patas y alas. Proc. Nacional. Acad. Ciencia. https://doi.org/10.1073/pnas.2108661119 (2022).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Peyer, SM, Pankey, MS, Oakley, TH y McFall-Ngai, MJ Genes de especificación ocular en el órgano de luz bacteriano del calamar bobtail Euprymna scolopes y su expresión en respuesta a señales simbiontes. Mec. Desarrollo. 131, 111-126 (2014).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Hulcr, J. & Stelinski, LL La simbiosis de la ambrosía: de la ecología evolutiva al manejo práctico. Año. Rev. Entomol. 62, 285–303 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Blaz, J. y col. Señales genómicas de adaptación al mutualismo y la socialidad en dos complejos de escarabajos ambrosíacos. Vida 9(1), 2. https://doi.org/10.3390/life9010002 (2018).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Patwa, N. y col. Estabilidad de genes de referencia nucleares y mitocondriales en tejidos seleccionados del escarabajo de la ambrosía Xylosandrus germanus. Insectos 12(12), 1125 (2021).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Mayers, CG, Harrington, TC y Biedermann, PHW Mycangia definen las diversas simbiosis entre el escarabajo de la ambrosía y el hongo. En La evolución convergente de la agricultura en humanos e insectos (eds Schultz, TR et al.) 105–142 (The MIT Press, 2022). https://doi.org/10.7551/mitpress/13600.003.0013.

Capítulo Google Scholar

Batra, LR Ecología de los hongos Ambrosia y su diseminación por los escarabajos. Trans. Kans. Acad. Ciencia. 66, 213–236 (1963).

Artículo de Google Scholar

Spahr, E., Kasson, MT y Kijimoto, T. La tomografía microcomputarizada permite una visualización mejorada de los micangios a lo largo del desarrollo y entre sexos en los escarabajos ambrosía Euwallacea. MÁS UNO 15, e0236653 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Freeman, S. y col. Asociación simbiótica de tres especies de hongos a lo largo del ciclo de vida del escarabajo ambrosíaco Euwallacea nr. fornicato. Simbiosis 68, 115-128 (2016).

Artículo de Google Scholar

Kasson, M. y col. Una afición excesiva por Fusarium: diversidad filogenética de Fusarium cultivada por escarabajos ambrosía del género Euwallacea en aguacate y otras plantas hospedantes. Genet de hongos. Biol. 56, 147-157 (2013).

Artículo PubMed Google Scholar

Aoki, T. y col. Fusarium oligoseptatumsp. nov., un micosimbionte del escarabajo de la ambrosía Euwallacea validus en el este de EE. UU. y tipificación de F. ambrosium. Sistema de hongos. Evolución. 1, 23–39 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Wilk, R., Weizman, I. & Shilo, BZ Trachealess codifica una proteína bHLH-PAS que es un inductor del destino de las células traqueales en Drosophila. Desarrollo de genes. 10, 93-102 (1996).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Li, Y. et al. Nueva simbiosis hongo-insecto: métodos histológicos, moleculares y de cultivo determinan los mutualistas saprofitos de Polyporales de los escarabajos Ambrosiodmus ambrosia. Más uno 10, e0137689 (2015).

Artículo PubMed Google Scholar

Schiessl, K. y col. NODULE INCEPTION recluta el programa de desarrollo de la raíz lateral para la organogénesis de nódulos simbióticos en Medicago truncatula. actual. Biol. 29, 3657–3668 (2019).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Soyano, T., Shimoda, Y., Kawaguchi, M. y Hayashi, M. Un gen compartido impulsa el desarrollo de la raíz lateral y las vías de simbiosis de los nódulos de la raíz en Lotus. Ciencia 366, 1021-1023 (2019).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Isaac, DD y Andrew, DJ Tubulogénesis en Drosophila: un requisito para el producto del gen sin traquea. Desarrollo de genes. 10, 103-117 (1996).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Perochón, J. et al. La plasticidad traqueal dinámica del adulto impulsa la adaptación de las células madre a los cambios en la homeostasis intestinal en Drosophila. Nat. Biol celular. 23(5), 485–496. https://doi.org/10.1038/s41556-021-00676-z (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kondo, T. & Hayashi, S. La regulación en dos pasos de la tráquea garantiza un estrecho acoplamiento del destino celular con la morfogénesis en la tráquea de Drosophila. eLife 8, e45145. https://doi.org/10.7554/eLife.45145 (2019).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Li, Y. et al. Plasticidad de mycangia en escarabajos Xylosandrus ambrosia. Ciencia de insectos. 26(4), 732–742 (2019).

Artículo PubMed Google Scholar

Li, Y. et al. Estructura de los mycangia del escarabajo ambrosíaco (Coleoptera: Curculionidae) revelada mediante tomografía microcomputada. J. Ciencia de insectos. 18, 13 (2018).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Jiang, ZR, Kinoshita, SI, Sasaki, OI, Cognato, A. & Kajimura, H. Observación no destructiva de la micangia de Euwallacea interjectus (Blandford) (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae) mediante tomografía computarizada de rayos X. Entomol. Ciencia. 22, 173–181 (2019).

Artículo de Google Scholar

Kijimoto, T., Moczek, AP y Andrews, J. La diversificación de la función de doble sexo subyace al desarrollo de los cuernos de escarabajo específico de morfo, sexo y especie. Proc. Nacional. Acad. Ciencia. 109, 20526–20531 (2012).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Nipitwattanaphon, M. et al. Efectos de la ploidía y el genotipo del locus sexual sobre los patrones de expresión génica en la hormiga de fuego Solenopsis invicta. Proc. R. Soc. B Biol. Ciencia. 281, 20141776 (2014).

Artículo de Google Scholar

Jordal, BH, Normark, BB y Farrell, BD Radiación evolutiva de un linaje endogámico de escarabajos haplodiploides (Curculionidae, Scolytinae). Biol. J. Lin. Soc. 71, 483–499 (2000).

Artículo de Google Scholar

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Nos gustaría agradecer a Karen Martin y Sarah McLaughlin de WVU Animal Models Imaging Facility por el uso del Bruker Skyscan 1272 Micro-CT y el software que lo acompaña. Dos revisores anónimos proporcionaron comentarios constructivos y esclarecedores. Esta investigación fue financiada con fondos proporcionados por USDA-NIFA (HATCH) WVA00712.

División de Ciencias Vegetales y del Suelo, Universidad de Virginia Occidental, Morgantown, WV, EE. UU.

Ellie J. Spahr, Fady Wasef, Matt T. Kasson y Teiya Kijimoto

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investigación diseñada por ES y TK; ES y FW realizaron experimentos; ES y TK analizaron datos; ES, MK y TK escribieron el artículo. Todos los autores revisaron el manuscrito.

Correspondencia a Teiya Kijimoto.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Spahr, EJ, Wasef, F, Kasson, MT et al. Bases genéticas del desarrollo de un órgano asociado a la simbiosis en el escarabajo ambrosíaco cultivador de hongos Euwallacea validus. Representante científico 13, 14014 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-40296-1

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Recibido: 07 de noviembre de 2022

Aceptado: 08 de agosto de 2023

Publicado: 28 de agosto de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-40296-1

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