Evolution and genomics of symbionts in Hippoboscidae

Bc. Eva ŠOCHOVÁ

Master's thesis

Abstract:

Obligately blood-sucking parasites harbour symbiotic bacteria providing them B-vitamins and cofactors missing from their blood diet. Within Hippoboscoidea group (parasites of birds and mammals), tsetse flies as medically important vectors have been studied extensively while bat flies and louse flies tend to be neglected. This thesis is composed of two complementary manuscripts focused on phylogeny and origin of bacterial symbionts in Hippoboscidae family (manuscript 1) and their genome evolution (manuscript 2). First, phylogenetic approach was employed to determine lineages of obligate and facultative symbionts present in this group. Second, genomic and phylogenomic analyses were carried out to better understand evolution of obligate endosymbionts from the Arsenophonus genus in this group. Results of the two studies indicate that relationships between Hippoboscoidea and their symbionts are extremely dynamic with frequent replacements of obligate symbionts. This hypothesis is supported by both phylogenetic and genomic evidence, in particular, Arsenophonus endosymbionts of Hippoboscidae represent several distinct lineages (of likely different ages) with noticeable differences in genome features and metabolic capabilities. The data presented in this thesis thus greatly extend our knowledge about evolution and genomics of symbiotic bacteria in Hippoboscidae and bloodsucking hosts in general.

Abstract:

Krevsající parazité vytváří asociace se symbiotickými bakteriemi, které jim doplňují B vitamíny a kofaktory chybějící v jejich potravě. Pokud jede o skupinu Hippoboscoidea, Glossinidae jako medicínsky významní přenašeči jsou extensivně studovány zatímco parazité ze skupin Nycteribiidae, Streblidae a Hippoboscidae jsou opomíjeni. Tato práce se skládá ze dvou doplňujících se manuskriptů zaměřených na fylogenezi a původ symbiontů ve skupině Hippoboscidae (mynuskript 1) a evoluci jejich genomů (manuskript 2). Za prvé, fylogenetika byla použita pro určení linií obligátních a fakultativních symbiontů v této skupině. Za druhé, genomika a fylogenomika byly použity pro lepší porozumění evoluce obligátních symbiontů z rodu Arsenophonus. Výsledky obou studií naznačují, že vztahy mezi Hippoboscidae a jejich symbionty jsou velmi dynamické s častými náhradami obligátních symbiontů. Tato hypotéza je podpořena jak fylogenetickými tak genomickými důkazy, konkrétně symbiotická bakterie Arsenophonus ve skupině Hippoboscidae představuje několik různých linií se zásadními rozdíly v jejich genomech a jejich metabolickými schopnostmi. Data prezentována v této práci tedy značně rozšiřují naše znalosti o evoluci a genomice symbiotických bakterií ve skupině Hippoboscidae a všeobecně i v ostatních krevsajících parazitech.

Keywords

Nahrazení symbionta, Arsenophonus, Sodalis, Wolbachia, Kloši, Fylogeneze, Genomika, Parazité ptáků, B vitaminy, Plasmid

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 4. 2016

Accessible from:: 21. 4. 2016

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Filip Husník

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Parasitology