西格玛病毒(DMelSV)的发病率黑腹果蝇在感染后选择存活芽孢杆菌

抽象的

免疫反应黑腹果蝇是复杂的，涉及到对寄生虫的特殊和一般反应。在这项研究中,我们检测细菌和病毒的交叉免疫得分病毒垂直传播感染的发病率σ(DMelSV)杂交的后代女性在高频率和传输DMelSV男性从线受到三个选择政权抵抗相关芽孢杆菌．DMelSV在不同选择制度下的传播差异不显著，但结果表明b的仙人掌选择的线条对DMELSV的感染率较低。我们发现对后代性别的病毒感染有显着差异，雄性始终不太可能被雌性感染。鉴于有限的能源预算，经历过免疫系统挑战的苍蝇可能会显示其他生命历史特征的变化。后来荧光的后代也不太可能被较早的透明后代感染，表明与发育时间的关系。最后，在收集和后代性的时序之间存在显着的相互作用，使得后来澄黄的男性是最抗性的群体。增加的开发时间有时与增强的能源采集相关;从这种角度来看，增加的开发时间可以与获取足够的资源以获得有效阻力。

1.介绍

本研究的目的是通过对受DMelSV感染的母系和雄系的后代中垂直传播横链病毒Sigma (DMelSV)感染的发生率进行评分，以检测细菌和病毒之间的交叉免疫。芽孢杆菌．先前已证明感染DCV后选择存活的果蝇具有病毒间的交叉免疫[1］．类似地，如果存在与果蝇的细菌和病毒有抗性的重叠途径，则对细菌的抗性也可能赋予DMELSV的抗性。

革兰氏阳性细菌芽孢杆菌可能预期通过收费途径安装免疫应答;但是，DAP型肽聚糖芽孢杆菌属诱发IMD反应[2］．关于Toll和IMD通路在DMelSV感染反应中的作用，有相互矛盾的证据。一项研究发现，DMelSV的主要抗性基因，裁判(2)P，是收费信号通路的组成部分[3.］．在另一项研究中，受Toll通路调控的各下游基因在DMelSV响应下表达显著增加，该通路的关键成分如Toll以及来自IMD通路的品味也上调;然而，津津乐道和通行费的增长在统计上都不显著[4］．另一项研究未能在用DMELS感染后发现任何令人伤害或IMD的证据表明[5］．因此，我们假设可能之间可能存在交叉免疫力b的仙人掌通过Toll，IMD或其他途径进行DMELSV感染。

芽孢杆菌需氧孢子是否与革兰氏阳性菌密切相关炭疽杆菌。b的仙人掌常见于土壤、蔬菜和人类食物(生的和烹饪后的)中。b的仙人掌是土壤中的腐生植物，可以是土壤无脊椎动物的机会致病菌。这种细菌可以通过食用被细菌污染的食物，引起多种类型的自我限制的胃部问题，从而导致人类的医疗问题。

Dmelsv是一个常见的rhabdovirus果蝇［6］．DMELSV通过性别（垂直传输）的父母传输到后代，但是女性的传输通常更有效[3.，4］．这种病毒是有毒的;DMelSV可能导致实验室和现场人群的适应度降低[4，5］．感染果蝇通过DMELSV导致对CO的特征敏感性₂［7，这样受感染的苍蝇在接触高浓度一氧化碳时就会瘫痪并死亡₂．这种敏感性可用于推断出在各个苍蝇中病毒的存在，从而估计在飞行群体中病毒的患病率。

我们使用以前筛选的对这种细菌有抗性的品系b的仙人掌［6，8来检验细菌和病毒之间存在交叉免疫的假设，在本例中是DMelSV。作为之前选择实验的部分对照，一些品系也在对无菌创伤的反应中进化，这可能涉及炎症过程或与免疫系统相关的其他反应[7，9，10]，也许可能类似地导致DMELSV感染减少。测试d .腹对DMelSV感染的耐受性是新颖的，因为两种遗传选择机制对寄主蝇的后果是根据病毒传播的可能性进行研究的。我们将S、CI和CN选择品系的雄性与感染DMelSV的不相关品系的雌性进行杂交，以检验这些品系的传代和选择制度、后代性别和发育时间之间的关系d .腹受共同祖先相关但是通过选择区分的人群。

我们没有找到交叉免疫的证据;那就是b的仙人掌选择的品系对DMelSV的侵染率没有显著降低。令人惊讶的是，病毒感染在后代的性别方面存在显著差异:男性后代获得病毒的可能性始终低于女性后代。闭合较晚的后代的未感染苍蝇的比率也高于早期的后代。最后，在采集时间和后代交配之间存在交互作用，因此晚封闭的雄性最不可能被感染。因此，较长的开发时间似乎与减少病毒获得有关。

2。材料和方法

本研究涉及一个雌性种群间杂交的后代d .腹携带DMelSV的雄蝇在感染后被选择存活b的仙人掌和控制线路。通过将雌性和雄性后代暴露于浓缩CO中来评估后代中DMelSV的发病率₂．

2.1。飞行股票和线条

因为女性的DMELSV传输高于来自男性的6]我们在我们的实验中使用了感染的女性，以探索抵抗之间的相互作用b的仙人掌和DMELSV的传输。在我们的实验中用于交叉的女性通过注射进行DMELSV感染，并有效地是由Rittschof等人详细描述的源性（股票27。[11];这只库存没有感染沃尔巴克氏体属)．果蝇在标准光照和温度条件下培养(12:12，光照:黑暗;在标准的糖蜜-琼脂食品。每个小瓶按固定的密度分别放置5只雌性和5只雄性，让它们产卵5天，至少在试验杂交前三代。实验杂交在类似的光照和温度条件下保存在标准食品瓶中(由Rittschof等人描述[11])。苍蝇在浓缩的合作赛后死于Dmelsv死亡₂接触(9]，它用作廉价，快速，可靠的方法来测试感染。女性在100％频率下透过病毒（即，他们的后代的一半暴露于CO₂所有这些后代都在研究开始时死亡。

对3个重复品系分别进行了抗性筛选b的仙人掌(即，在将果蝇运往UF之前，选择被放松了一代)[12］．没有一条线被感染沃尔巴克氏体属，毫无疑问，反映了低频的频率沃尔巴克氏体属- 在衍生线的原始群体中的活化苍蝇。选择后，观察到50％死亡率所需的孢子数量的3.3-对数增加[12］．

２.２.试验协议

来自S，CI和CN线路的非蠕动，未感染的雄性被互向于维珍，Dmelsv感染的女性。女性在交叉前12-36小时举行。一周后通过检查女性持有小瓶（幼虫或蛹）的女性验证童贞。没有发现任何非界的事件。在每个小瓶中，用受控密度和五个雄性进行十字架。在先前描述的标准光和温度条件下允许女性将鸡蛋置于五天。然后通过CO来测定女性进行感染进行感染₂韦恩等人协议的敏感性测定。［13];检测未发现女性，证实其DMelSV感染阳性。CI系使用9个重复瓶杂交，CN系使用9个重复瓶杂交，S系使用8个重复瓶杂交。

实验杂交的两个后代被收集:第一个是在杂交开始后11天，第二个是在杂交开始后13天。因此，收集时间代表了开发时间。采集后，将后代保存24小时，然后测定其对一氧化碳的敏感性₂［13］．

2.3。统计分析

依赖变量是没有显示有限公司的苍蝇的百分比₂敏感性，即未受感染苍蝇的百分比。百分比数据被反正弦平方根变换以改善残差的正态性。然后在R中用lme4: ANOVA对III型Wald进行分析测试和肯德 - 罗杰自由度。该模型包括选择制度，收集日和后代的性别和主要效果相互作用的主要效果。

3.结果

绝大多数(1,826/1,946;>93%)₂麻醉，与Dmelsv感染一致（表1)．携带DMelSV的种群与三种类型品系杂交的每一类未感染的雄性和雌性后代数(S =b的仙人掌选择，CI =控制每一代受伤，CN =无扰动控制)报告在表中1．为了测试对Dmelsv感染的耐火性，我们分析了幸存下来的女性或男性的比例₂(即未被感染的)2)．选择制度的主效应不显著(；桌子2；数字1)，也没有任何交互作用(表2)．虽然在数据上有趋势(图1)提示在抗虫品系中，未感染的动物比例较高b的仙人掌而不是在两个对照治疗中的任何一种，在任何情况下，交叉类型之间的存活差异都达到统计学意义。

无论选择或控制制度如何，男性都比未经侵入的女性更有可能更容易被遗传（表格1和2和图2；)．虽然由男性传播的病毒通常比女性传播的病毒要低，而且已知的突变可以阻止男性传播，但不能阻止女性传播[6，我们不知道其他研究表明，在获得DMelSV时，性别特异性耐火性存在差异。

通过收集日测定，发育时间有显著影响，即在第13天封闭的未感染蝇的比例高于第11天(天:、表2；数字2)．此外，采集日期和后代性别之间存在显著的交互作用(日×性别:、表2；数字2)，因此幸存的雄蜘蛛比幸存的雌蜘蛛更有可能在采集的第二天关门。

4.讨论

本研究通过CO后通过差分存活进行了交叉免疫检测₂对感染DMelSV的蝇类有致命的暴露b的仙人掌通过对照雄性浸出的抗性和后代，两者均从有效地100％传输DMELSV的股票中越过女性。既不是选择制度（即选定的与控制）也不是其任何相互作用，因此我们没有证据b的仙人掌和DMelSV，尽管这两种寄生虫都可能涉及Toll和IMD途径。未能检测到显著的影响可能是本实验中小样本量的人为因素，小效应量，或两者皆有。考虑到数据中的趋势与CO后生存率的增加是一致的₂选择的男性后代暴露b的仙人掌细菌和病毒之间的交叉免疫可能存在，更大的样本量可能提供足够的力量来检测选择系和对照系之间的交叉免疫差异。然而，目前的数据并不支持这一结论。

据我们所知，先前尚未报告DMELSV传输中的性别偏见。男性和女性后代的绝对数量非常相似（341个男性，女性366个），因此不能通过样品大小解释差异。一种可能性是我们使用的病毒[11它在受感染的后代中调停性别偏见。然而，在使用同一病毒和同一种群的其他研究中没有观察到这种结果([11];其他未发布的数据）。

众所周知，DMELSV感染增加了发展时间[14]在感染d .腹，病毒滴度与受感染苍蝇的发育时间呈正相关[15］．因此，我们最初对未感染的动物相对于感染的苍蝇的发育时间增加感到惊讶。然而，DMelSV增加了开发时间的数据要么来自受感染苍蝇和未受感染苍蝇的比较[14或在所有被感染但病毒效价不同的苍蝇中[15］．因此，据我们所知，传播成功与失败和受感染苍蝇后代的发育时间之间的关系尚未被探索。

免疫反应的成本与动物的生活史、特征相关性和进化有关。一般认为，产生免疫反应在生理上是昂贵的，而持续的免疫会对其他健康特征产生负面影响。的数量d .腹已经被用于对微生物或寄生蜂感染的抗性的人工选择，其他适应性相关性状的进化是此类研究的典型结果(由McKean和Lazzaro总结[16])。相反，对生活史性状的人工选择也会影响免疫力;Modak等人[17记录,d .腹选择下降的开发时间介绍后表现出较短的死亡时间大肠杆菌比没有控制。在目前的研究中，线d .腹介绍后选择存活b的仙人掌倾向于降低了Dmelsv的后代的发病率。另外，接触后的存活选择b的仙人掌导致开发时间持续变慢[12]，符合免疫和开发时间之间的权衡。在这里呈现的数据中，无感染后代的比例，即具有潜在更大的免疫投资的后代，随着时间的推移而增加（收集项的大量日期），再次与权衡一致。

用于交叉的所有线路的男性中，Dmelsv传递在雄性中显着高（表2,图2)．以获取病毒的后代雄性耐火材料特别显着，作为所选线和收集日之间的相互作用（表2,图2)，原因是在第二个采集日，未受感染的雄蚊的频率相对较高。虽然这种模式在所有的选择处理中都可以看到，但它在S系(被选择为抗b的仙人掌；数字2)．

文森特和夏普[18对…表现出更大的抵抗力(及耐性)P.铜绿假单胞菌在男性d .腹相对于女性。他们注意到，雄性对实际寄生虫的攻击有更高的抗性并不少见(已实现的免疫)，而雌性在非诱导动物中经常观察到更高的免疫能力(构成免疫)。在我们的实验中，后代在发育过程中受到DMelSV的攻击，因此代表了已实现的免疫而不是构成性免疫。因此，我们观察到的雄性更强的抗性(以及一般的抗抗性动物，特别是雄性的发育时间增加)可能是更强免疫投入的结果，这与Vincent和Sharp所描述的模式是一致的[18］．

有两种一般机制，这些机制不是相互排斥的，可以利于延迟开发时间与DMELSV传输的耐火性之间的关联。首先是延迟的发展导致可用于累积食物资源的时间的增加，然后可以用来用成功的免疫反应，在我们的研究中可能导致抗DMELSV。第二种可能性是延迟的发育时间与直接导致免疫增加导致的分子过程有关。作为一种可能性，Ecdysone信号传导是先天免疫成熟或免疫刺激激素剂[19，20.］．进一步研究宿主发育时间与DMelSV成功传播之间的关系将有助于区分这些假设。

5.结论

蝇类抗药性的影响无统计学意义b的仙人掌关于病毒传播发病率。然而，抵抗与b的仙人掌减少DMelSV的传播。此外，后代的性别、收集时间和它们的相互作用在统计上有显著影响:雄虫较晚闭合与减少病毒传播有关。在此实验中，来自第二组的动物(即发育缓慢的动物)更有可能产生抗性。如果较长的发育时间通常与减少病毒传播有关，那么研究先天免疫系统的发育成熟将是有趣的d .腹和先天免疫的营养状况与成熟之间的相互作用。本研究的结果可能导致对该模型的遗传和先天免疫研究模型中的抗癌性的新颖洞察。

的利益冲突

提交人声明有关本文的出版物没有利益冲突。

致谢

作者感谢Joseph Obi和Swetapadma Pattanaik练功方与Fly Hangerry辅助。这项工作由陆军研究办公室资助（AR45071-LS-DPS;劳伦斯G. Harshman）和NIH Grants Gm083192（Marta L. Wayne）和Gm083192S2（夏娃A. Humphrey，Marta L. Wayne）。

参考

1. N. E. Martins, V. G. Faria, V. Nolte等人，“宿主对病毒的适应依赖于少数具有不同交叉抗性特性的基因，”美国国家科学院学报，卷。111，没有。16，pp。5938-5943，2014。查看在：出版商的网站|谷歌学术
2. B. Lemaitre和J. Hoffmann，“主机防守黑腹果蝇，“免疫学年度回顾， vol. 25, pp. 697-743, 2007。查看在：出版商的网站|谷歌学术
3. a . Avila, N. Silverman, M. T. Diaz-Meco和J. Moscat，“果蝇非典型蛋白激酶C-Ref(2)P复合物在toll通路中构成一个保守的信号传导模块，”分子与细胞生物学第22卷第2期24，页8787-8795,2002。查看在：出版商的网站|谷歌学术
4. C. W. Tsai，E. A. McGraw，E.-D。Ammar，R. G. Dietzgen和S. A. hogenhout，“黑腹果蝇将独特的免疫反应贴在rhabdovirus sigma病毒中，“应用与环境微生物学第74卷第1期10, pp. 3251-3256, 2008。查看在：出版商的网站|谷歌学术
5. J. Carpenter, S. Hutter, J. F. Baines et al， "转录反应黑腹果蝇用Sigma病毒感染（rhabdoviridae），“《公共科学图书馆•综合》，第4卷，第4期。8, 2009。查看在：出版商的网站|谷歌学术
6. A. Fleuriet，“多态性黑腹果蝇σ病毒系统。”进化生物学杂志，第9卷，第5期。4，第471-484页，1996。查看在：出版商的网站|谷歌学术
7. P. H. L'Hertier和G. Teissier，“Une Anomalie Physiologique Hereditaire Chez La Drosophile”《科学原理》'Académie。巴黎1937年第231卷第192-194页。查看在：谷歌学术
8. G. Brun和N. Plus， "病毒果蝇，“ 在遗传学和生物学，第625-702页，1980。查看在：谷歌学术
9. A. Fleuriet，“蝇类各种生理特征的比较”(黑腹果蝇）野生起源，受到遗传性rhabdovirus sigma的感染或未感染，“档案病毒学，卷。69，没有。3-4，第261-272,981。查看在：出版商的网站|谷歌学术
10. L. Y.AMAMPOLSKY，C.T.Webb，S.A.Ababalina和A. S. Kondrashov，“垂直传播的寄生虫的快速积累通过放松主持人的自然选择来引发，”进化生态学研究， vol. 1, no. 15，页581-589,1999。查看在：谷歌学术
11. C. C. Rittschof，S. Pattanaik，L. Johnson，L. F. Matos，J. Brusini和M. L. Wayne，Sigma病毒和男性生殖成功黑腹果蝇，“行为生态学和社会生物学，卷。67，没有。4，pp。529-540,2013。查看在：出版商的网站|谷歌学术
12. J. Ma, A. K. Benson, S. D. Kachman, Z. Hu, L. G. Harshman，”黑腹果蝇生存选择芽孢杆菌感染：生活历史特质间接反应，“国际进化生物学杂志， 2012年，第935970号，12页，2012。查看在：出版商的网站|谷歌学术
13. M.L.Wayne，G. M.Blohm，M. E. Brooks等，“Sigma病毒的患病率和持续性，一种双发星病的寄生虫黑腹果蝇，“进化生态学研究，卷。13，不。4，pp。323-345，2011。查看在：谷歌学术
14. R. L. Seecof，“有害影响果蝇与Sigma病毒感染相关的发展，“病毒学第22卷第2期1，页142-148,1964。查看在：出版商的网站|谷歌学术
15. 王勇，马立峰。Sylvestre, B. M. Bolker，和M. L. Wayne，“宿主-寄生虫系统在没有病毒进化的情况下的毒性进化”进化生态学研究，卷。15，不。8，pp。883-901,2013。查看在：谷歌学术
16. K. A. McKean和B. Lazzaro，“免疫力和免疫防御机制的演变，”生命历史演变的机制，第299-310页，牛津大学出版社，2011。查看在：谷歌学术
17. S. G. Modak, K. M. Satish, J. Mohan等黑腹果蝇，“遗传学杂志，卷。88，不。2，pp。253-256,2009。查看在：出版商的网站|谷歌学术
18. C.M. Vincent和N.P.Pharp，“性拮抗作用的抗性和耐受性黑腹果蝇，“程序。生物科学/英国皇家学会号，第281卷。1788年,2014年。查看在：出版商的网站|谷歌学术
19. J.Ma，A. K.Penson，S. D.Kachman，D. J. Jacobsen和L. G. Harshman，“黑腹果蝇感染后存活的选择芽孢杆菌孢子:呼吸和运动的进化、遗传和表型研究国际进化生物学杂志，卷。2013年，第21页，12页，2013年。查看在：出版商的网站|谷歌学术
20. M.J.Galko和M.A.Krasnow，“伤口愈合的细胞和遗传分析果蝇幼虫，“公共科学图书馆生物学，第2卷，第2期8, 2004。查看在：出版商的网站|谷歌学术

版权

版权所有©2017 Meghan L. Bentz等人。这是分布下的开放式访问文章知识共享署名许可协议如果正确引用了原始工作，则允许在任何媒体中的不受限制使用，分发和再现。