Polymerase Chain Reaction and GyrA Nucleotide Sequence Analysis of Wolbachia Endosymbionts (Rickettsiales: Anaplasmataceae) in Various Species of Culicidae, Cimex lectularius (Hemiptera: Cimicidae) and Dirofilaria immitis (Rhabditida: Onchocercidae)

Wolbachia Hertig and Wolbach (Rickettsiales: Anaplasmataceae) are non-culturable, bacterial endosymbionts that have been found in a broad range of arthropods and other invertebrate species. They have been implicated in human and veterinary pathologies, and may play a major role in embryonic development and evolution of host species. Given the apparent ubiquity of Wolbachia in certain animal taxa suggested by previous studies, there are still many unanswered questions about its biology. Like other obligate intracellular bacteria, they are difficult to cultivate outside of their host and often are analyzed using molecular methods. Polymerase chain reaction (PCR) assays have been developed previously for Wolbachia detection within host species, and several genes have been explored for strain typing and phylogenetic reconstruction. However, given the expansive host range and biological complexity of symbiotic relationships between Wolbachia and its host species, new methods could help accelerate the pace of Wolbachia research. As part of an overarching goal to study the distribution of Wolbachia in local mosquitoes and in the heartworm, Dirofilaria immitis (Leidy) (Rhabditida: Onchocercidae), we aimed to develop cost-effective methods that can be used in strain identification and analysis. We developed a novel PCR assay targeting the gyrA gene of Wolbachia and explored various methods of sample preparation. Presumptive Wolbachia were detected in mosquito specimens from several genera, as well as from D. immitis samples obtained from canine necropsy. DNA sequence analysis of the PCR products confirmed the identity of Wolbachia and revealed variability within some regions of the gyrA gene that correspond to host species. Consequently, this gene could be useful for future phylogenetic and population studies. Resumen Wolbachia Hertig y Wolbach (Rickettsiales: Anaplasmataceae) son endosimbiontes bacterianos no cultivables que se han encontrado en una amplia gama de artropodos y otras especies de invertebrados. Se han implicado en patologias humanas y veterinarias y pueden jugar un papel importante en el desarrollo embrionario y la evolucion de las especies hospederas. Dada la aparente ubicuidad de Wolbachia en ciertos taxones de animales sugerida por estudios previos, indican que quedan muchas preguntas sin respuesta sobre su biologia. Al igual que otras bacterias intracelulares obligadas, son dificiles de cultivar fuera de su hospedero y son a menudo analizadas mediante metodos moleculares. Los ensayos de reaccion en cadena de la polimerasa (PCR) se han desarrollado previamente para la deteccion de Wolbachia dentro de especies hospederas, y se han explorado varios genes para la tipificacion de cepas y la reconstruccion filogenetica. Sin embargo, dada la amplia gama de hospederos y la complejidad biologica de las relaciones simbioticas entre Wolbachia y su especie hospedera, el tener nuevos metodos podrian ayudar a acelerar el paso de la investigacion de Wolbachia. Como parte de un objetivo general para estudiar la distribucion de Wolbachia en mosquitos locales y en el gusano del corazon, Dirofilaria immitis (Leidy) (Rhabditida: Onchocercidae), nuestro objetivo fue el desarrollar metodos rentables que se puedan utilizar en la identificacion y analisis de cepas. Desarrollamos un ensayo de PCR novedoso dirigido al gen gyrA de Wolbachia y exploramos varios metodos de preparacion de muestras. Se detectaron presuntas Wolbachia en muestras de mosquitos de varios generos, asi como en muestras de D. immitis obtenidas de necropsias caninas. El analisis de la secuencia de ADN de los productos de la PCR confirmo la identidad de Wolbachia y revelo variabilidad dentro de algunas regiones del gen gyrA que corresponden a la especie hospedera. En consecuencia, este gen podria ser util para futuros estudios filogeneticos y poblacionales. Key Words: heartworm; symbiosis; Mansonia; evolution; mosquito; parasite View this article in BioOne