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On the genetic architecture of cytoplasmic incompatibility: inference from phenotypic data

Authors :
Igor Nor
Jan Engelstädter
Max Reuter
Sylvain Charlat
Olivier Duron
Marie-France Sagot
An algorithmic view on genomes, cells, and environments (BAMBOO)
Inria Grenoble - Rhône-Alpes
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Department of Integrative Biology [Zurich]
Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier (UMR ISEM)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR226-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
University College of London [London] (UCL)
Génétique et évolution des interactions hôtes-parasites
Département génétique, interactions et évolution des génomes [LBBE] (GINSENG)
Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
ANR-08-BLAN-0293,MIRI,Combinatorial exploration of the molecular landscape and evolution of intimate species relations(2008)
European Project: 247073,EC:FP7:ERC,ERC-2009-AdG,SISYPHE(2010)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-École pratique des hautes études (EPHE)
Source :
The American Naturalist, The American Naturalist, 2013, 182 (1), pp.15-24. ⟨10.1086/670612⟩, American Naturalist, American Naturalist, University of Chicago Press, 2013, 182 (1), pp.15-24. ⟨10.1086/670612⟩
Publication Year :
2013
Publisher :
HAL CCSD, 2013.

Abstract

International audience; Numerous insects carry intracellular bacteria that manipulate the insects' reproduction and thus facilitate their own spread. Cytoplasmic incompatibility (CI) is a common form of such manipulation, where a (currently uncharacterized) bacterial modification of male sperm induces the early death of embryos unless the fertilized eggs carry the same bacteria, inherited from the mother. The death of uninfected embryos provides an indirect selective advantage to infected ones, thus enabling the spread of the bacteria. Here we use and expand recently developed algorithms to infer the genetic architecture underlying the complex incompatibility data from the mosquito Culex pipiens. We show that CI requires more genetic determinants than previously believed and that quantitative variation in gene products potentially contributes to the observed CI patterns. In line with population genetic theory of CI, our analysis suggests that toxin factors (those inducing embryo death) are present in fewer copies in the bacterial genomes than antitoxin factors (those ensuring that infected embryos survive). In combination with comparative genomics, our approach will provide helpful guidance to identify the genetic basis of CI and more generally of other toxin/antitoxin systems that can be conceptualized under the same framework.

Details

Language :
English
ISSN :
00030147 and 15375323
Database :
OpenAIRE
Journal :
The American Naturalist, The American Naturalist, 2013, 182 (1), pp.15-24. ⟨10.1086/670612⟩, American Naturalist, American Naturalist, University of Chicago Press, 2013, 182 (1), pp.15-24. ⟨10.1086/670612⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....9d0da6b0d76af023ac66be7cef8358df
Full Text :
https://doi.org/10.1086/670612⟩