Multiple Wolbachia Infektion in Rhagoletis cerasi

Wolbachia, generativ übertragene Bakterien bei Arthropoden, können die Fortpflanzung ihres Wirtes unter anderem durch cytoplasmische Inkompatibilität (CI) manipulieren, was ihnen ein Potential in der biologischen Schädlingsbekämpfung einräumt. Mittelmeerfruchtfliegen wurden künstlich mit Wolbachia-Stämmen der Kirschfliege infiziert. Dabei haben die Linien wCer2 und wCer4 vollständige CI induziert. Für derartige Übertragungen wird embryonales Cytoplasma mittels Mikroinjektion in das Polplasma des Empfängers geimpft; dabei können unerkannt auch andere Mikroorganismen übertragen werden. In einem ersten Teil des Projekts soll daher die Mikrobenfauna in den Keimdrüsen von R. cerasi mittels degenertierter 16S rDNA Primer erfasst werden. Es wird erwartet, dass durch den Einsatz verschiedener erst kürzlich entwickelter genetischer Marker (ANK, VNTRs, IS5) neue Wolbachia-Stämme in der sizilianischen Kirschfliege nachgewiesen und charakterisiert werden können. Auf diesem Weg werden wir zuätzliche Daten über (i) die genetische Struktur der verschiedenen wCer Stämme und (ii) die genetische Integrität und Stabilität rezenter Infektionen in neuen Wirten gewinnen. Durch Übertragung der Wolbachia-Stämme in Drosophila simulans und D. melanogaster wird die Beobachtung ihres Phänotyps und ihrer Infektionsdynamik, und damit eine Einschätzung ihres Potentials in der biologischen Schädlingsbekämpfung, ermöglicht.

Wolbachia sind bakterielle Endosymbionten in Insekten, welche rein mütterlich vererbt werden und die Reproduktion in einem Wirtssystem wie zum Beispiel durch Cytoplasmatische Inkompatbilität CI verändern können. CI führt zu einer verringerten Nachkommenschaft, da die Embryonen absterben. Diese Eigenschaft führte dazu, dass Wolbachia für die Anwendung in der biologischen Schädlingsbekämpfung in Betracht gezogen wurde. Durch den Transfer von CI - induzierender Wolbachia in ein neues Wirtssystem, kann die direkte Unterdrückung von Schädlingspopulationen erreicht werden. Dies konnte bei dem weltweit wichtigsten landwirtschaftlichen Schädling, der Mittelmeerfruchtfliege, gezeigt werden. Dieser große Einfluss, den Wolbachia auf ein Wirtssystem haben, macht eine Risikoabschätzung unumgänglich. Kenntnis von Integrität als auch Stabilität einer neuen Infektion sind von großer Bedeutung bevor man künstlich Wolbachia infizierte Schadorganismen ins Freiland bringt. Wolbachia Genome variieren erheblich in Organisation und Struktur, weshalb sie als hoch dynamisch angesehen werden. Die Ziele dieses Projekts: 1) die Erhebung der mikrobiellen Fauna der Reproduktionsorgane von R. cerasi 2) die molekulare Analyse der Wolbachia Diversität und die Titerdynamik des Donorinsekts Rhagoletis cerasi und 3) die Untersuchung der genomischen Integrität und Stabilität von den erst künstlich transinfizierten Wirtssystemen. Molekulare Untersuchungen ergaben, dass Wolbachia der einzige Symbiont in den Reproduktionsorganen der freilebenden Kirschfruchtfliegenpopulationen ist. Eine Analyse der Populationen zeigte allerdings, dass mindestens fünf Wolbachia Linien in der Kirschfruchtfliege vorkommen. Diese wurden mit Hilfe sechs unterschiedlicher genetischer Marker phylogenetisch charakterisiert. Nach künstlicher Übertragung dieser neuen Wolbachia Linien in die für die Wolbachia-Forschung gängigen Modellorganismen Drosophila simulans und D. melanogaster, wurde der Phänotyp und die Infektionsdynamik dieser neuen Linien evaluiert. Dieser Ergebnisse zeigten deutlich, dass es eine hohe Mutationsdynamik der Wolbachia Linien in den neune Wirten gibt.