Effect of Popcorn, Wolbachia Variant, on Development and Reproduction in Drosophila melanogaster

Wolbachia 변이종 Popcorn이 초파리의 발육과 생식에 미치는 영향

Wolbachia, vertically transmitted bacterial endosymbionts, is known to induce cytoplasmic incompatibility (CI), parthenogenesis, or feminization in some insect species. The Wolbachia found to exist symbiotically as a non-virulent form in Drosophila melanogaster, however popcorn is a lethal strain of Wolbachia, which causes tissue degeneration and early death of its adult host. Popcorn-infected flies showed the delayed duration of an egg and larvae, and their pupal period and life span reduced. The oviposition and egg-hatching rate of popcorn-infected flies were decreased 15% and 80%, respectiv~ly, compared to those of the normal Wolbachia-infected flies. The pupation and emergence rates of popcorn-infected flies were 67% and 65%, respectively. When popcorn-infected flies were crossed with Wolba-chia-infected flies, and vice versa, both crosses resulted in a significant reduction in egg production, egg¬hatching, pupation, and emergence rate, and their progeny revealed the popcorn syndrome. When popcorn-infected male flies were crossed with uninfected females, popcorn was not detected in their progeny. Popcorn also maternally transmitted in flies, but it did not induce CI and affected on its host life cycle as a virulence.

Wolbachia는 몇몇 곤충류에 공생하는 세포내 공생세균으로서 수직 감염되며, 숙주의 세포질 불화합성, 단위생식, 자성화 등을 유도한다. 현재까지 알려진 Wolbachia는 비병원성이지만 돌연변이인 popcorn은 숙주인 초파리(Drosophila melanogaster)에 수직 감염되어 성충의 조직괴사와 조기 사망 등의 병원성을 나타낸다. Popcorn에 감염된 초파리는 알과 유충 발육기간이 연장되고, 번데기 기간은 단축되는 경향을 보이며, 성충의 수명이 단축되었다. 또한 비병원성 Wolbachia에 감염된 경우보다 산란율은 15%, 부화율은 80% 수준으로 감소하였고, 용화율은 67%, 우화율은 65%에 불과하였다. Popcorn과 비병원성 Wolbachia간의 교배에서 감염된 초파리는 모두 산란수의 감소와 차세대 부화율, 용화율, 우화율 등의 감소를 초래하였으며, popcorn에 감염된 초파리의 특성을 나타냈다. Wolbachia에 감염되지 않은 초파리와의 교배에서 popcorn 감염 초파리가 수컷인 경우 Wolbachia가 검출되지는 않았다. 따라서 popcorn은 초파리에서 모체 전염되지만, 세포질 분화합성은 유도하지 않으며, 초파리의 초기발육의 지연, 생식의 저하, 성충수명의 단축을 야기하는 등 병원성을 나타냈다.