Bombus vs. Crithidia - population genetic analysis of parasite interactions with multiple hosts

Abstract

Das Bombus-Crithidia System liefert ein leistungsstarkes Hilfsmittel, um Wirts-Parasit Interaktionen zu untersuchen. Es herrscht eine immense Vielfalt an C. bombi Genotypen in natürlichen Populationen. Wir untersuchten, ob diese genotypischen Unterschiede mit phänotypischen Unterschieden assoziiert sind. Um solche Assoziationen zu testen, wurde eine neue in vitro Kultivierungstechnik für den Parasiten entwickelt. Die Transmission und demzufolge auch die Prävalenz von C. bombi könnte sich aufgrund der demographischen Änderungen des Wirtes (Hummeln) über die Saison hinweg ändern. Ich untersuchte, ob Änderungen der Transmission während der Saison die Populationsstruktur des Parasiten beeinflussen. Unterschiedliche C. bombi Genotypen könnten lokal an bestimmte Wirtsarten angepasst sein. Zudem sieht sich C. bombi mit starken Selektionsdrücken zwischen den Saisons konfrontiert. Dies resultiert in einem starken Einfluss auf die Verteilung der Genotypen zwischen den Jahren. Wir untersuchten, was die Verteilung der C. bombi Genotypen beeinflusst, indem wir Stichproben mehrerer Wirtsarten in zwei darauffolgenden Jahren in ihrem natürlichen Habitat nahmen. Das antimikrobielle Peptid (AMP) des Wirtes Hymenoptaecin zeigt starke Unterschiede im Bezug auf den Grad der Genexpression nachdem die Hummeln Pathogenen ausgesetzt waren. Zudem scheint es in Genotyp-Genotyp Interaktionen involviert zu sein. Aufgrund dessen untersuchten wir die molekularen Evolutionsmuster von Hymenoptaecin in zwei häufig vorkommenden Wirtshummelarten.

The Bombus-Crithidia system provides a powerful tool to study host-parasite interactions. A great diversity of C. bombi genotypes is found in natural populations. We tested, whether these genotypic differences are associated with phenotypic differences. To test for such association, a new in vitro cultivation technique for the parasite was developed. The transmission and therefore prevalence of C. bombi might vary with the bumblebee host’s demographic changes over the season. I tested, whether changes in the transmission throughout the season affect the parasite population structure. Different C. bombi genotypes might be locally adapted to certain host species. C. bombi faces drastic selective pressures between seasons resulting in strong impact on the distribution of genotypes between years. We tested, what affects the distribution of C. bombi genotypes by sampling several host species over 2 subsequent years. The host’s antimicrobial peptide (AMP) hymenoptaecin shows strong effects with respect to gene expression levels upon pathogen exposure and seems to be involved in genotype by genotype interactions. Hence, we were studying the molecular evolutionary pattern of hymenoptaecin in two common bumblebee host species.