Fabrice Legeai, Gabor Gyapay, Fasséli Coulibaly, Patrick Wincker, Anne-Nathalie Volkoff, Catherine Béliveau, Jean-Michel Drezen, Sylvie Samain, Max Bergoin, Véronique Jouan, François Cousserans, Serge Urbach, Bertille Provost, Michel Cusson, Edith Demettre, Biologie Intégrative et Virologie des Insectes [Univ. de Montpellier II] (BIVI), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2), Institut de Génomique Fonctionnelle (IGF), Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), BioCampus Montpellier (BCM), Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Structural Virology Group, Monash University [Clayton], Biologie des organismes et des populations appliquées à la protection des plantes (BIO3P), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Rennes (UR)-AGROCAMPUS OUEST, Biological systems and models, bioinformatics and sequences (SYMBIOSE), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Laurentian Forestry Centre, Natural Resources Canada (NRCan), Institut de recherche sur la biologie de l'insecte UMR7261 (IRBI), Université de Tours (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-05-BLAN-0199,EVPARASITOID,Physiologie, diversité et évolution des interactions hôte-parasitoïde(2005), ANR-09-BLAN-0243,PARATOXOSE(2009), Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-AGROCAMPUS OUEST, Université de Tours-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-09-BLAN-0243,PARATOXOSE,Parasitoid Toxins : Origin, Specificity, Evolution(2009), Institut de Génomique d'Evry (IG), Institut de Biologie François JACOB (JACOB), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Virologie moléculaire et structurale (VMS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Legeai, Fabrice, Programme non thématique - Appel à projets de recherche - Physiologie, diversité et évolution des interactions hôte-parasitoïde - - EVPARASITOID2005 - ANR-05-BLAN-0199 - BLANC - VALID, Blanc - - PARATOXOSE2009 - ANR-09-BLAN-0243 - Blanc - VALID, AGROCAMPUS OUEST, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Rennes 1 (UR1), and Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Many thousands of endoparasitic wasp species are known to inject polydnavirus (PDV) particles into their caterpillar host during oviposition, causing immune and developmental dysfunctions that benefit the wasp larva. PDVs associated with braconid and ichneumonid wasps, bracoviruses and ichnoviruses respectively, both deliver multiple circular dsDNA molecules to the caterpillar. These molecules contain virulence genes but lack core genes typically involved in particle production. This is not completely unexpected given that no PDV replication takes place in the caterpillar. Particle production is confined to the wasp ovary where viral DNAs are generated from proviral copies maintained within the wasp genome. We recently showed that the genes involved in bracovirus particle production reside within the wasp genome and are related to nudiviruses. In the present work we characterized genes involved in ichnovirus particle production by analyzing the components of purified Hyposoter didymator Ichnovirus particles by LC-MS/MS and studying their organization in the wasp genome. Their products are conserved among ichnovirus-associated wasps and constitute a specific set of proteins in the virosphere. Strikingly, these genes are clustered in specialized regions of the wasp genome which are amplified along with proviral DNA during virus particle replication, but are not packaged in the particles. Clearly our results show that ichnoviruses and bracoviruses particles originated from different viral entities, thus providing an example of convergent evolution where two groups of wasps have independently domesticated viruses to deliver genes into their hosts., Author Summary The polydnaviruses (PDVs) are a unique virus type used by an organism (a parasitic wasp) to manipulate the physiology of another organism (a lepidopteran host) in order to ensure successful parasitism. The evolutionary origin of these unusual viruses, found in ∼17,500 braconid wasps (Bracoviruses) and ∼15,000 ichneumonid wasps (Ichnoviruses), has been a major question for the last decade. We thus undertook an exclusive work aiming at investigating this origin via the characterization of genes encoding structural components for both types of PDVs. The present paper constitutes the first report on the identity and genome organisation of the viral machinery producing Ichnovirus virions. Our results strongly suggest that Ichnoviruses originated from a virus belonging to a group as yet uncharacterized that integrated its genome into that of an ichneumonid wasp ancestor. More importantly, our results demonstrate that the ancestor of Ichnoviruses differs from that of Bracoviruses, which originated from a nudivirus. We have now identified, for the two types of PDVs, the non packaged viral genes and their products involved in producing particles injected into the host during oviposition. Together, these data provide an example of convergent evolution where different groups of wasps have independently domesticated viruses to deliver genes into their hosts.