オストリニア種に感染する男性を殺すウォルバキアの2つの完全なゲノムは、彼らの進化的ダイナミクスと宿主との関連を照らします

ウォルバキアは、さまざまな節足動物宿主の生殖操作を引き起こす非常に広範囲にわたる細胞内共生生物です。男性の子孫は、日本のオストリニアの人口のウォルバキア感染系統で殺されます。男性の殺害のメカニズムと宿主と共生生物の間の進化的相互作用は、このシステムにとって大きな懸念ですが、ウォルバキアのゲノム情報の欠如はこれらの問題に対するアプローチが限られています。Ostrinia FurnacalisとOstrinia scapulalisの男性殺害ウォルバキアであるWFURとWSCAの完全なゲノム配列を決定しました。2つのゲノムは非常に高度な相同性を共有し、予測されるタンパク質配列の95％以上が同一です。これらの2つのゲノムの比較により、ゲノムの進化はほぼ最小限に抑えられ、頻繁なゲノム再編成とアンキリンの繰り返しを反復するタンパク質の急速な進化に重点を置いています。さらに、両方の種の感染系統のミトコンドリアゲノムを決定し、系統発生分析を実施して、オストリニアクレードのウォルバキア感染の進化的ダイナミクスを推測しました。推定された系統発生関係によれば、2つの可能なシナリオが提案されました。（1）O。nurnacalisやO. scapulalis、または（2）これらの種のウルバキア感染などの関連種の種分化の前に、オストリアのクレードでウォルバキア感染が確立されたことが確立されました。現在身元不明の親relativeから内気に転送されました。同時に、ミトコンドリアゲノムの比較的高い相同性は、感染したオストリア種間の最近のウォルバキアの遺伝子移入を示唆しました。この研究の結果は、進化の観点からホストシンバイオンの相互作用に集合的に光を当てました。

Wolbachia is an extremely widespread intracellular symbiont which causes reproductive manipulation on various arthropod hosts. Male progenies are killed in Wolbachia-infected lineages of the Japanese Ostrinia moth population. While the mechanism of male killing and the evolutionary interaction between host and symbiont are significant concerns for this system, the absence of Wolbachia genomic information has limited approaches to these issues. We determined the complete genome sequences of wFur and wSca, the male-killing Wolbachia of Ostrinia furnacalis and Ostrinia scapulalis. The two genomes shared an extremely high degree of homology, with over 95% of the predicted protein sequences being identical. A comparison of these two genomes revealed nearly minimal genome evolution, with a strong emphasis on the frequent genome rearrangements and the rapid evolution of ankyrin repeat-containing proteins. Additionally, we determined the mitochondrial genomes of both species' infected lineages and performed phylogenetic analyses to deduce the evolutionary dynamics of Wolbachia infection in the Ostrinia clade. According to the inferred phylogenetic relationship, two possible scenarios were proposed: (1) Wolbachia infection was established in the Ostrinia clade prior to the speciation of related species such as O. furnacalis and O. scapulalis, or (2) Wolbachia infection in these species was introgressively transferred from a currently unidentified relative. Simultaneously, the relatively high homology of mitochondrial genomes suggested recent Wolbachia introgression between infected Ostrinia species. The findings of this study collectively shed light on the host-symbiont interaction from an evolutionary standpoint.