A comparative study of the bacterial microbiota associated with diapausing larvae of the Glanville fritillary butterfly (Melitaea cinxia) inhabiting natural and disturbed habitats
| Title: | A comparative study of the bacterial microbiota associated with diapausing larvae of the Glanville fritillary butterfly (Melitaea cinxia) inhabiting natural and disturbed habitats |
| Author(s): | Linna, Susanna |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences |
| Degree program: | Master's Programme in Genetics and Molecular Biosciences |
| Specialisation: | Molecular and Analytical Health Biosciences |
| Language: | English |
| Acceptance year: | 2022 |
| Abstract: |
Vaikka tällä hetkellä ei ole tarkkaa määritelmää siitä, minkälainen on terve mikrobiomi, tutkimukset ovat esittäneet mikrobiston laajan monimuotoisuuden yhteyden isäntälajin terveyteen ja samalla monimuotoisuuden vähenemisen sen sairauteen. Alati lisääntyvän tutkimustiedon mukaan mikrobiyhteisöt kestävät lyhytaikaisen ihmisen aiheuttaman muutoksen elinympäristöönsä, mutta pitkäkestoiset häiriöt saattavat vaikuttaa negatiivisesti isäntälajin luonnolliseen mikrobistoon. Pitkäaikaisina muutoksina loisinta ja ihmisen toiminnan aiheuttama luonnollisen elinympäristön rappeutuminen luovat haasteen mikrobiyhteisön toiminnalle ja monimuotoisuudelle, mikä vaikuttaa isäntälajin kelpoisuuteen.
Tässä maisterintutkielmassa tutkin aiheuttaako erikoistunut loiseliö tai ihmisen aiheuttama ekologinen rappeuma muutoksia diapaussiin vaipuneiden täpläverkkoperhosten (Melitaea cinxia) mikrobiyhteisöön. Perhosentoukat kerättiin vuoden 2012 syyskuussa seitsemästä eri yhteisöstä ympäri Ahvenanmaata, kahdesta äärimmäisestä luontotyypistä (ts. suuresti ihmisen häiritsemät alueet verrattuna luonnonmukaisiin niittyihin) eri ympäristösaarekkeilta. Ahvenanmaalla täpläverkkoperhosen metapopulaatiossa loispistiäinen Hyposoter horticola loisii noin kolmannesosassa perhosentoukista, mikä mahdollistaa loisinnan aiheuttaman muutoksen tutkinnan perhosentoukkien mikrobistosta.
Toukkien suolistosta eristettiin mikrobien DNA ja 16S-ribosomaalinen merkkigeeni alueelta V5- V6 monistettiin PCR-reaktiossa, jonka jälkeen DNA-kirjastot lähetettiin Suomen molekyylilääketieteen instituutille (FIMM) sekvensoitavaksi. Sekvenssikirjastot valmisteltiin analyysiä varten puhdistamalla ne Mothur- ja QIIME2 menetelmän mukaan. Mikrobiston lajimonimuotoisuutta mitattiin alfa- ja beetadiversiteetti analyyseillä ja niiden mukaan ihmisen toiminnan aiheuttama elinympäristön tuhoutuminen ei aiheuttanut merkittäviä muutoksia täpläverkkoperhosen suoliston mikrobistoon, mutta Hyposoter horticola loispistiäisen loisiminen sai aikaan tilastollisesti merkitsevän muutoksen isäntälajin mikrobistossa.
While there is no current consensus on what characterizes a heathy gut microbiome, there are evidence supporting the association of high microbial diversity with health stability in the host species. A growing literature suggests that microbial communities can withstand short-term anthropogenic changes with resilience, however enduring long-term changes might have a negative impact on the natural composition of host microbiome. Parasitism and anthropogenic disturbances resulting in habitat degradation might represent two of such long-term challenges to the invisible diversity of microbial communities, with consequences for the fitness of their host species.
In this study, I tested whether parasitism by a specialist parasitoid and ecological changes due to anthropogenic habitat degradation affected the microbial community associated with the diapausing larvae of the Glanville Fritillary butterfly (Melitaea cinxia). The larval samples were collected in September 2012 from seven different communes across the Åland islands, from two extreme types of habitat patches (i.e., highly human-impacted habitats versus natural meadows). The parasitoid wasp Hyposoter horticola naturally parasitize approximately a third of the M. cinxia larvae in Åland, giving an opportunity to further investigate how parasitism might affect the larvae-associated bacterial community in this system.
The DNA from the gut of each larva was extracted, and the bacterial V5-V6 region of the 16S gene was amplified and sequenced at the Finnish Institute for Molecular Medicine. The sequencing data was prepared for analysis by processing it through Mothur and QIIME2 data cleaning protocols. According to alpha- and beta-diversity metrics analyses, anthropogenic degradation of the habitat did not cause significant changes in the bacterial composition of the microbiota associated with diapausing larvae of M. cinxia, however, parasitism with the parasitoid wasp has a significant negative effect on the beta diversity of the microbial communities associated with the diapausing larvae.
|
| Keyword(s): | Gut microbiota Lepidoptera symbiosis metabarcoding environmental degradation parasitism |
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| Linna_Susanna_E-thesis_2022.pdf | 1.349Mb |