In the past few years, there has been increasing evidence that different endosymbiotic bacteria are capable of impacting the biology of various arthropod species. Most common are their effects on the host’s reproductive system. The best-known arthropod endosymbiont is Wolbachia, and around 34%, and of all ant species are infected. Wolbachia can be change colony life cycles, nutritional ...
Abstract (English)
In the past few years, there has been increasing evidence that different endosymbiotic bacteria are capable of impacting the biology of various arthropod species. Most common are their effects on the host’s reproductive system. The best-known arthropod endosymbiont is Wolbachia, and around 34%, and of all ant species are infected. Wolbachia can be change colony life cycles, nutritional requirements, and the production of reproductive individuals. Nevertheless, the evolutionary history and many functions of Wolbachia in ants remain largely unknown.
Cardiocondyla obscurior is a globally distributed tramp ant species. Its colonies are infected with two main endosymbionts, Candidatus Westeberhardia cardiocondylae and Wolbachia sp. Infection levels with Cand. Westeberhardia vary naturally within C. obscurior populations, even though this symbiont has features typical of obligate symbionts, such as an eroded genome and maternal transmission. This thesis aimed to investigate the interaction dynamics of two main endosymbionts, Cand. Westeberhardia and Wolbachia sp., with C. obscurior host.
Cytoplasmic incompatibility (CI), the most common effect of an infection with Wolbachia in insects, is here described for the first time in ants. CI between two C. obscurior populations infected with different Wolbachia strains appears to be uni-directional: the New World strain does not cause CI, while the Old World strain causes CI in hybrid crosses (Chapter 1).
There is not much known about the effects of antibiotic treatment on life-history traits of insects. We found that queen fecundity and colony productivity of C. obscurior were negatively affected by treatment with the antibiotic rifampicin, even though there was a delay of three months between treatment and productivity assessment (chapter 2). The viability of sperm from males produced in rifampicin-treated colonies was significantly reduced. Further, the titers of the two main endosymbionts, Cand. Westeberhardia and Wolbachia sp. were significantly decreased by rifampicin treatment.
Showing natural variation in endosymbiont infections allows researchers to investigate the potential effects of infection on life history traits of insects. We found that the total number of pupae and weekly egg numbers were lower in Cand. Westeberhardia-uninfected colonies than in Cand. Westeberhardia infected colonies (chapter 3). Sperm length and variation in sperm length were similar in males from Cand. Westeberhardia infected and uninfected colonies. Head, thorax, and petiole width were similar in males from Cand. Westeberhardia infected and uninfected colonies.
Taken together, this thesis will help to better understand the relationship of endosymbionts with their hosts.
Translation of the abstract (German)
In den letzten Jahren mehren sich die Hinweise darauf, dass verschiedene endosymbiotische Bakterien in der Lage sind, die Biologie verschiedener Arthropodenarten zu beeinflussen. Amhäufigsten sind ihre Auswirkungen auf das Fortpflanzungssystem des Wirts. Der bekannteste Arthropoden Endosymbiont ist Wolbachia , mit dem etwa 34 % aller Ameisenarten infiziert sind. Wolbachien können die Lebenszyklen ...
Translation of the abstract (German)
In den letzten Jahren mehren sich die Hinweise darauf, dass verschiedene endosymbiotische Bakterien in der Lage sind, die Biologie verschiedener Arthropodenarten zu beeinflussen. Amhäufigsten sind ihre Auswirkungen auf das Fortpflanzungssystem des Wirts. Der bekannteste Arthropoden Endosymbiont ist Wolbachia , mit dem etwa 34 % aller Ameisenarten infiziert sind. Wolbachien können die Lebenszyklen von Kolonien, die
Ernährungsbedürfnisse und die Produktion
von Fortpflanzungsindividuen verändern. Dennoch sind die Evolutionsgeschichte und viele Funktionen von Wolbachia in Ameisen noch weitgehend unbekannt.
Cardiocondyla obscurior ist eine weltweit verbreitete Trampame isenart. Ihre Kolonien sind mit zwei wichtigen Endosymbionten infiziert, Candidatus Westeberhardia cardiocondylae und Wolbachia sp .Die Infektionsraten mit Cand. Westeberhardia variiert natürlich innerhalb der Populationen von C.
obscurio r, obwohl dieser S ymbiont typische Merkmale von obligaten Symbionten aufweist, wie z. B.ein erodiertes Genom und mütterliche Übertragung. Ziel dieser Arbeit war es, die Interaktionsdynamik der beiden wichtigsten Endosymbionten, Cand . Westeberhardia und Wolbachia sp ., mit d em Wirt C. obscurior zu untersuchen.
Zytoplasmatische Inkompatibilität (CI), die häufigste Auswirkung einer Infektion mit Wolbachia bei Insekten, wird hier zum ersten Mal bei Ameisen beschrieben. Die KI zwischen zwei Populationen von C. obscurior , die mit verschiedenen Wolbachia Stämmen infiziert sind, scheint unidirektional zu
sein: Der Stamm aus der Neuen Welt verursacht keine KI, während der Stamm aus der Alten Welt bei Hybridkreuzungen KI verursacht (Kapitel 1).
Über die Auswirkungen einer Antibiotikab ehandlung auf lebensgeschichtliche Merkmale von Insekten ist nicht viel bekannt. Wir haben festgestellt, dass die Fruchtbarkeit der Königin und die Produktivität der Kolonie von C. obscurior durch die Behandlung mit dem Antibiotikum Rifampicin negativ beei nflusst wurden, obwohl zwischen der Behandlung und der Produktivitätsbewertung
drei Monate lagen (Kapitel 2). Die Lebensfähigkeit der Spermien von Männchen, die in mit Rifampicin behandelten Kolonien produziert wurden, war deutlich reduziert. Außerdem waren dieTiter der beiden wichtigsten Endosymbionten, Cand . Westeberhardia und Wolbachia sp ., durch die Rifampicin Behandlung signifikant verringert.
Der Nachweis natürlicher Variationen bei Endosymbionteninfektionen ermöglicht es den Forschern,die potenzie llen Auswirkungen der Infektion auf lebensgeschichtliche Merkmale von Insekten zu untersuchen. Wir fanden heraus, dass die Gesamtzahl der Puppen und die wöchentliche Eizahl bei
Cand . Westeberhardia uninfizierten Kolonien niedriger waren als in Cand . Westeb erhardia infizierten Bienenvölkern (Kapitel 3). Die Spermienlänge und die Variation der Spermienlänge waren bei den Männchen aus Cand . Westeberhardia infizierten und nicht infizierten Kolonien. Kopf-,
Thorax und Blattstielbreite waren bei den Männchen aus Cand . Westeberhardia befallenen und nicht befallenen Kolonien.
Insgesamt wird diese Arbeit zu einem besseren Verständnis der Beziehung zwischen Endosymbionten und ihren Wirten beitragen.
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