Inheritance genetics of the trait vector competence in Frankliniella occidentalis (Western flower thrips) in the transmission of Tomato spotted wilt virus

Abstract

The complexity of tospovirus–vector–host plant interaction is linked to a range of factors influencing vector's efficacy in virus transmission, leading to high variability in the transmission efficiency within vector populations. Main shortcomings of most studies are the missing information on the intrinsic potential of individual insects to serve as efficient vectors, both at phenotypic and at genotypic levels. Moreover, detailed analysis of vector competence heredity and monitoring the splitting of both genotypes and phenotypes in filial generations has not been reported. In this study, using the model system Frankliniella occidentalis and Tomato spotted wilt virus, we evaluated the inheritance and stability of the trait vector competence in a population through basic crossings of individually characterized partners, as well as virgin reproduction. We hypothesized that the trait is heritable in F. occidentalis and is controlled by a recessive allele. From the results, 83% and 94% of competent and noncompetent males respectively, inherited their status from their mothers. The trait was only expressed when females were homozygous for the corresponding allele. Furthermore, the allele frequencies were different between males and females, and the competent allele had the highest frequency in the population. These suggest that the trait vector competence is inherited in single recessive gene in F. occidentalis, for which the phenotype is determined by the haplodiploid mechanism. These findings are fundamental for our understanding of the temporal and spatial variability within vector populations with respect to the trait vector competence and at the same time offer an essential basis for further molecular studies.

The quest for a non-vector psyllid: Natural variation in acquisition and transmission of the huanglongbing pathogen ‘Candidatus Liberibacter asiaticus’ by Asian citrus psyllid isofemale lines

“…Not all insect vectors have multiple genes encoding for vectoring ability. The vectoring ability of Frankliniella occidentalis Pergan de, 1895 for Tomato spotted wilt virus is due to a single recessive allele [ 35 ]. In F .…”

Bacterial Vector-Borne Plant Diseases: Unanswered Questions and Future Directions

“…Natural variation in the ability of insect vectors to transmit plant and animal pathogens has been demonstrated extensively in many species, including the psyllid D. citri , which transmits CLas. This natural variation has been used as a powerful tool to dissect the genetic and molecular mechanisms of vector competence and vector–pathogen interactions ( Guo et al, 1996 ; Habekuss et al, 1999 ; Terradot et al, 1999 ; Bencharki et al, 2000 ; Lucio-Zavaleta et al, 2001 ; Burrows et al, 2006 , 2007 ; Gray et al, 2007 ; Yang et al, 2008 ; Cilia et al, 2011 ; Ogada et al, 2016 ; Ammar et al, 2018 ). Variability in transmission efficiency has also been found for phytoplasmas and spiroplasmas ( Gonella et al, 2019 ).…”

La Peste Negra Del Tomate Y Morrón: Aportes Experimentales Para Su Manejo Integrado

“…Jacobson y Kennedy (2013) señalan que la eficiencia de transmisión de T. tabaci es favorecida cuando la población y el aislado de TSWV en cuestión provienen de la misma zona geográfica, y que esta característica de las poblaciones del insecto es genética y de carácter recesivo. Algo similar se encontró con diferencias en la eficiencia de trasmisión entre poblaciones de F. occidentalis provenientes de diferentes regiones (Van de Wetering et al, 1999) y en la naturaleza genética recesiva de ese carácter (Ogada et al, 2016). Se especula que lo anterior también se deba a aspectos vinculados con la coevolución virus-vector (Whitfield et al, 2005).…”

“…La multiplicación en el interior del vector fue puesta en evidencia por el aumento de la proteína viral en el insecto lo cual requiere de ciertos procesos (Nagata et al, 1999;Wijkamp et al, 1995;van de Wetering et al, 1996). El ciclo del virus dentro del vector comienza con la llegada al intestino medio, en cuyo epitelio se multiplica y posteriormente pasa a las fibras musculares que rodean los intestinos anterior y medio de las larvas en desarrollo (Ogada et al, 2016). De allí llega a las glándulas salivales donde también se multiplica, aumentando su título viral y así facilitar la trasmisión durante la alimentación (Nagata et al, 1999;Moritz et al, 2004;Ullman et al, 1995).…”

“…Jeger et al (2015) realizaron una interesante modelización teórica de la adquisición-trasmisión de orthotospovirus por trips tomando en cuenta la información disponible del sistema virus-vector. Desde el punto de vista académico también es relevante el trabajo de Ogada et al (2016) en el que desarrollan un modelo para explicar la epidemiología de la enfermedad tomando en cuenta el comportamiento y la preferencia del vector por plantas enfermas o sanas para oviposición, desarrollo de su progenie, alimentación; el efecto de la infección con orthotospovirus en la longevidad y la atracción diferencial desarrollada por la diferente relación entre plantas enfermas y sanas en la evolución del ciclo de la enfermedad. Los supuestos utilizados por estos autores en su modelo ayudan a componer la información disponible y citada en los párrafos anteriores.…”