Sucessão de populações microbianas e diversidade de enterococos em Heliconius erato phyllis (Lepidoptera – Nymphalidae)

Abstract

Os insetos representam uma das classes de animais mais diversas e abundantes do globo, com funções ecológicas associadas ao equilíbrio e manutenção dos habitats naturais. As interações entre insetos e microrganismos são fundamentais para o seu desenvolvimento e sucesso evolutivo. Para a Ordem Lepidoptera (borboletas e mariposas), sabe-se que bactérias do gênero Enterococcus tem destaque durante o desenvolvimento e manutenção da saúde dos indivíduos. Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi analisar a diversidade de enterococos e investigar a via de aquisição dessas bactérias durante o desenvolvimento da borboleta Heliconius erato phyllis, considerada organismo modelo para estudos genéticos e evolutivos. O estudo também objetivou analisar as populações bacterianas presentes nas diferentes fases do ciclo de vida do lepidóptero utilizando sequenciamento de alto rendimento (HTS). A prole de duas fêmeas de H. erato phyllis (nomeadas IP4 e AB4) coletadas no Rio Grande do Sul foram utilizadas no estudo. A partir da coleta de amostras de 161 imaturos foram obtidos 67 pools representando as fases do desenvolvimento, além de 38 amostras fecais e 19 amostras de folhas utilizadas na alimentação das larvas. Um total de 431 Enterococcus foram isolados e identificados como E. casseliflavus (n = 194, 45%), E. faecalis (n = 194, 45%), E. mundtii (n = 22, 5.01%), E. hirae (n = 20, 4.64%) e E. faecium (n = 1, 0.23%). A via de aquisição dos enterococos foi investigada a partir da técnica de Pulsed-field gel electrophoresis (PGFE). A análise do padrão de fragmentação do DNA genômico revelou 06 perfis, sendo 05 perfis clonais e 01 singleton, para amostras provenientes de IP4; para AB4 foram obtidos 05 perfis clonais, sendo que a maioria (n = 20, 80%) apresentou padrão indistinguível de bandas, sendo classificados como clones idênticos. A partir da técnica utilizada foi possível inferir a aquisição de enterococos via alimentação, sendo gerados perfis clonais entre amostras isoladas de folhas e do trato gastrointestinal de larvas que as consumiram. A via de transmissão vertical não foi descartada, contudo, não foram observados agrupamentos entre enterococos isolados das fêmeas adultas e de larvas na fase inicial do desenvolvimento. As análises preliminares dos dados gerados pela técnica de HTS utilizando a plataforma Illumina MiSeq apontam para comunidades microbianas com predominância de poucos táxons bacterianos e que se mantém ao longo do desenvolvimento dos indivíduos. Os dados do presente estudo contribuem com o conhecimento da microbiota de H. erato phyllis e da importância de bactérias do gênero enterococos para este lepidóptero.

Insects represent one of the most diverse and abundant class of animals on the planet, with ecological functions associated with the balance and maintenance of natural habitats. Interactions between insects and microorganisms are fundamental to their development and evolutionary success. For the Order Lepidoptera (butterflies and moths), bacteria of the Enterococcus genera are known to be important during the development and maintenance of the health of individuals. Therefore, the aim of this study was to analyze the diversity of enterococci and investigate the route of acquisition of these bacteria during the development of the Heliconius erato phyllis butterfly, considered a model organism for genetic and evolutionary studies. The study also aimed to analyze the bacterial populations present in the different stages of the lepidopteran life cycle using high-throughput sequencing (HTS).The offspring of two H. erato phyllis females (named IP4 and AB4) collected in Rio Grande do Sul were used in the study. By collecting samples from 161 immatures, 67 pools representing the stages of development were obtained, as well as 38 fecal samples and 19 samples of leaves used to feed the caterpillars. A total of 431 Enterococcus were isolated and identified as E. casseliflavus (n = 194, 45%), E. faecalis (n = 194, 45%), E. mundtii (n = 22, 5.01%), E. hirae (n = 20, 4.64%) and E. faecium (n = 1, 0.23%). The route of acquisition of enterococci was investigated using the pulsed-field gel electrophoresis (PGFE) technique. Analysis of the genomic DNA fragmentation pattern revealed 06 profiles, 05 of which were clonal and 01 singleton, for samples from IP4; for AB4, 05 clonal profiles were obtained, the majority of which (n = 20, 80%) showed an indistinguishable pattern of bands and were classified as identical clones. Based on this analysis, it was possible to infer the acquisition of enterococci via feeding, since clonal profiles were generated between samples isolated from leaves and from the gastrointestinal tract of caterpillars that consumed them. Vertical transmission was not ruled out, but no clusters were observed between enterococci isolated from adult females and from caterpillars in the early stages of development. Preliminary analyses of the data generated by the HTS technique using the Illumina MiSeq platform point to microbial communities with a predominance of a few bacterial taxa that are maintained throughout the development of the individuals. The data from this study contribute to knowledge about the microbiota of H. erato phyllis and the importance enterococci for this lepidopteran.