Endosymbiotické bakterie asociované se skladištním roztočem Tyrophagus putrescentiae

Bc. Eliška Třešňáková

Master's thesis

Endosymbiotic bacteria associated to stored product mite Tyrophagus putrescentiae

Abstract:

Skladištní roztoči jsou významnými škůdci skladovaných potravin, kteří způsobují nejen finanční ztráty konzumací skladovaných potravin, ale také představují zdravotní riziko jak pro konzumenty, tak i pracovníky v zemědělském a potravinářském průmyslu, jelikož produkují alergeny a jsou vektory pro celou řadu mikroorganismů. Tyrophagus putrescentiae je druh skladištního roztoče, který se vyskytuje ve skladech především trvanlivých potravin, například sušených šunek, zrajících sýrů, koření, obilnin, či sušeného ovoce. Je hostitelem celé řady bakterií, i těch endosymbiotických, kterými jsou Cardinium a Wolbachia. Cardinium a Wolbachia jsou bakteriální rody, známé především svou schopností manipulovat s reprodukcí hostitele ve prospěch svého přenosu. U roztoče Tyrophagus putrescentiae, byl doposud pozorován vždy výskyt jen jedné z těchto bakterií v populaci, naznačující existenci kompetice mezi touto dvojicí endosymbiotických bakterií. Proto byly vytvořeny 4 nové populace, vždy z 10 dospělců z chovu infikovaného buď Cardinium nebo Wolbachia. Tyto nové populace byly ponechány 5 měsíců, kdy byly v čase testovány přítomnosti obou z bakterií. Zároveň byly zakládány růstové testy, aby se prokázal vliv případné kompetice na fitness hostitele. Ukázalo se, že ve všech populacích po uplynutí 5 měsíců byla přítomno pouze bakterie Cardinium, a to ve vysoké míře 73–100 %. Naopak výskyt bakterie Wolbachia byl po 5 měsících potlačen. Dvojité infekce se z počátku vyskytovaly v míře až 40 %, ale s postupujícím časem klesaly. Schopnost rozmnožování byla opravdu snížena po 2 a 4 měsících od založení dvojitě infikovaných chovů a na úroveň rodičovských populací se navrátila až po 6. měsících, tedy v čase kdy došlo k ustálení samotné bakterie Cardinium v populacích. Data v této diplomové práci napovídají, že by mohla existovat určitá kompetice mezi endosymbiotickými bakteriemi Cardinium a Wolbachia ve skladištním roztoči Tyrophagus putrescentiae. Tato kompetice by navíc mohla mít negativní vliv na schopnost roztoče se dělit. Tyto poznatky by mohly být využity v budoucnu pro případnou biologickou kontrolu tohoto škůdce.

Abstract:

Storage mites are important pests of stored food that cause not only financial losses by consuming stored food, but also pose a health risk to both consumers and workers in the agricultural and food industry, as they produce allergens and are vectors for a wide range of microorganisms. Tyrophagus putrescentiae is a type of store product mite that is found in the grain stores and food industry, mainly of durable foods, such as dried hams, ripening cheeses, spices, cereals, or dried fruit. It hosts a whole range of bacteria, including endosymbiotic ones such as Cardinium and Wolbachia. Cardinium, and Wolbachia are bacterial genera known primarily for their ability to manipulate host reproduction in favor of their transmission. In the case of the mite Tyrophagus putrescentiae, the occurrence of only one of these bacteria in the population has so far been observed, indicating the existence of competition between these two endosymbiotic bacteria. Therefore, 4 new populations were created, each consisting of 10 adults from a culture infected with either Cardinium or Wolbachia. These new populations were left for 5 months, at which time they were tested for the presence of both bacteria. At the same time, growth tests were established to demonstrate the effect of possible competition on the fitness of the host. It turned out that only Cardinium was present in all populations after 5 months, at a high level of 73–100 %. On the contrary, the occurrence of Wolbachia was suppressed after 5 months. Double infections initially occurred at rates of up to 40 %, but decreased over time. The ability to grow was indeed reduced after 2 and 4 months from the establishment of the doubly infected cultures and returned to the level of the parental populations only after 6 months, i.e. at the time when Cardinium itself had stabilized in the populations. The data in this thesis suggest that there might be some competition between the endosymbiotic bacteria Cardinium and Wolbachia in Tyrophagus putrescentiae. In addition, this competition could have a negative effect on the mite's ability to grow and breed. These findings could be used in the future for possible biological control of this pest.

Keywords

Wolbachia, škůdce, biologická kontrola, hostitel, Cardinium

Keywords

Cardinium, pest, Wolbachia, biological control, host

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 24. 5. 2024
• Supervisor: doc. Mgr. Jan Hubert, Ph.D.
• Reader: Marta Nesvorna, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food and Nutrition