Differential diagnosis of the honey bee trypanosomatids Crithidia mellificae and Lotmaria passim

Trypanosomatids infecting honey bees have been poorly studied with molecular methods until recently. After the description of Crithidia mellificae (Langridge and McGhee, 1967) it took about forty years until molecular data for honey bee trypanosomatids became available and were used to identify and describe a new trypanosomatid species from honey bees, Lotmaria passim (Evans and Schwarz, 2014). However, an easy method to distinguish them without sequencing is not yet available. Research on the related bumble bee parasites Crithidia bombi and Crithidia expoeki revealed a fragment length polymorphism in the internal transcribed spacer 1 (ITS1), which enabled species discrimination. In search of fragment length polymorphisms for differential diagnostics in honey bee trypanosomatids, we studied honey bee trypanosomatid cell cultures of C. mellificae and L. passim. This research resulted in the identification of fragment length polymorphisms in ITS1 and ITS1-2 markers, which enabled us to develop a diagnostic method to differentiate both honey bee trypanosomatid species without the need for sequencing. However, the amplification success of the ITS1 marker depends probably on the trypanosomatid infection level. Further investigation confirmed that L. passim is the dominant species in Belgium, Japan and Switzerland. We found C. mellificae only rarely in Belgian honey bee samples, but not in honey bee samples from other countries. C. mellificae was also detected in mason bees (Osmia bicornis and Osmia cornuta) besides in honey bees. Further, the characterization and comparison of additional markers from L. passim strain SF (published as C. mellificae strain SF) and a Belgian honey bee sample revealed very low divergence in the 18S rRNA, ITS1-2, 28S rRNA and cytochrome b sequences. Nevertheless, a variable stretch was observed in the gp63 virulence factor.

Mycobacterium saopaulense sp. nov., a rapidly growing mycobacterium closely related to members of the Mycobacterium chelonae--Mycobacterium abscessus group

Five isolates of non-pigmented, rapidly growing mycobacteria were isolated from three patients and,in an earlier study, from zebrafish. Phenotypic and molecular tests confirmed that these isolates belong to the Mycobacterium chelonae-Mycobacterium abscessus group, but they could not be confidently assigned to any known species of this group. Phenotypic analysis and biochemical tests were not helpful for distinguishing these isolates from other members of the M. chelonae–M.abscessus group. The isolates presented higher drug resistance in comparison with other members of the group, showing susceptibility only to clarithromycin. The five isolates showed a unique PCR restriction analysis pattern of the hsp65 gene, 100 % similarity in 16S rRNA gene and hsp65 sequences and 1-2 nt differences in rpoB and internal transcribed spacer (ITS) sequences.Phylogenetic analysis of a concatenated dataset including 16S rRNA gene, hsp65, and rpoB sequences from type strains of more closely related species placed the five isolates together, as a distinct lineage from previously described species, suggesting a sister relationship to a group consisting of M. chelonae, Mycobacterium salmoniphilum, Mycobacterium franklinii and Mycobacterium immunogenum. DNA–DNA hybridization values .70 % confirmed that the five isolates belong to the same species, while values ,70 % between one of the isolates and the type strains of M. chelonae and M. abscessus confirmed that the isolates belong to a distinct species. The polyphasic characterization of these isolates, supported by DNA–DNA hybridization results,demonstrated that they share characteristics with M. chelonae–M. abscessus members, butconstitute a different species, for which the name Mycobacterium saopaulense sp. nov. is proposed. The type strain is EPM10906T (5CCUG 66554T5LMG 28586T5INCQS 0733T).

Phylogenetic analysis of “Volvocacae” for comparative genetic studies

Sequence analysis based on multiple isolates representing essentially all genera and species of the classic family Volvocaeae has clarified their phylogenetic relationships. Cloned internal transcribed spacer sequences (ITS-1 and ITS-2, flanking the 5.8S gene of the nuclear ribosomal gene cistrons) were aligned, guided by ITS transcript secondary structural features, and subjected to parsimony and neighbor joining distance analysis. Results confirm the notion of a single common ancestor, and Chlamydomonas reinharditii alone among all sequenced green unicells is most similar. Interbreeding isolates were nearest neighbors on the evolutionary tree in all cases. Some taxa, at whatever level, prove to be clades by sequence comparisons, but others provide striking exceptions. The morphological species Pandorina morum, known to be widespread and diverse in mating pairs, was found to encompass all of the isolates of the four species of Volvulina. Platydorina appears to have originated early and not to fall within the genus Eudorina, with which it can sometimes be confused by morphology. The four species of Pleodorina appear variously associated with Eudorina examples. Although the species of Volvox are each clades, the genus Volvox is not. The conclusions confirm and extend prior, more limited, studies on nuclear SSU and LSU rDNA genes and plastid-encoded rbcL and atpB. The phylogenetic tree suggests which classical taxonomic characters are most misleading and provides a framework for molecular studies of the cell cycle-related and other alterations that have engendered diversity in both vegetative and sexual colony patterns in this classical family.

Applicazione della spettrometria di massa MALDI-TOF in microbiologia clinica

Riassunto La spettrometria di massa (MS) nata negli anni ’70 trova oggi, grazie alla tecnologia Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF), importanti applicazioni in diversi settori: biotecnologico (per la caratterizzazione ed il controllo di qualità di proteine ricombinanti ed altre macromolecole), medico–clinico (per la diagnosi di laboratorio di malattie e per lo sviluppo di nuovi trattamenti terapeutici mirati), alimentare ed ambientale. Negli ultimi anni, questa tecnologia è diventata un potente strumento anche per la diagnosi di laboratorio in microbiologia clinica, rivoluzionando il flusso di lavoro per una rapida identificazione di batteri e funghi, sostituendo l’identificazione fenotipica convenzionale basata su saggi biochimici. Attualmente mediante MALDI-TOF MS sono possibili due diversi approcci per la caratterizzazione dei microrganismi: (1) confronto degli spettri (“mass spectra”) con banche dati contenenti profili di riferimento (“database fingerprints”) e (2) “matching” di bio-marcatori con banche dati proteomiche (“proteome database”). Recentemente, la tecnologia MALDI-TOF, oltre alla sua applicazione classica nell’identificazione di microrganismi, è stata utilizzata per individuare, indirettamente, meccanismi di resistenza agli antibiotici. Primo scopo di questo studio è stato verificare e dimostrare l’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF MS mediante approccio di comparazione degli spettri di differenti microrganismi di interesse medico per i quali l’identificazione risultava impossibile a causa della completa assenza o presenza limitata, di spettri di riferimento all’interno della banca dati commerciale associata allo strumento. In particolare, tale scopo è stato raggiunto per i batteri appartenenti a spirochete del genere Borrelia e Leptospira, a miceti filamentosi (dermatofiti) e protozoi (Trichomonas vaginalis). Secondo scopo di questo studio è stato valutare il secondo approccio identificativo basato sulla ricerca di specifici marcatori per differenziare parassiti intestinali di interesse medico per i quali non è disponibile una banca dati commerciale di riferimento e la sua creazione risulterebbe particolarmente difficile e complessa, a causa della complessità del materiale biologico di partenza analizzato e del terreno di coltura nei quali questi protozoi sono isolati. Terzo ed ultimo scopo di questo studio è stata la valutazione dell’applicabilità della spettrometria di massa con tecnologia MALDI-TOF per lo studio delle resistenze batteriche ai carbapenemi. In particolare, è stato messo a punto un saggio di idrolisi dei carbapenemi rilevata mediante MALDI-TOF MS in grado di determinare indirettamente la produzione di carbapenemasi in Enterobacteriaceae. L’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF mediante l’approccio di comparazione degli spettri è stata dimostrata in primo luogo per batteri appartenenti al genere Borrelia. La banca dati commerciale dello strumento MALDI-TOF MS in uso presso il nostro laboratorio includeva solo 3 spettri di riferimento appartenenti alle specie B. burgdorferi ss, B. spielmani e B. garinii. L’implementazione del “database” con specie diverse da quelle già presenti ha permesso di colmare le lacune identificative dovute alla mancanza di spettri di riferimento di alcune tra le specie di Borrelia più diffuse in Europa (B. afzelii) e nel mondo (come ad esempio B. hermsii, e B. japonica). Inoltre l’implementazione con spettri derivanti da ceppi di riferimento di specie già presenti nel “database” ha ulteriormente migliorato l’efficacia identificativa del sistema. Come atteso, il ceppo di isolamento clinico di B. lusitaniae (specie non presente nel “database”) è stato identificato solo a livello di genere corroborando, grazie all’assenza di mis-identificazione, la robustezza della “nuova” banca dati. I risultati ottenuti analizzando i profili proteici di ceppi di Borrelia spp. di isolamento clinico, dopo integrazione del “database” commerciale, indicano che la tecnologia MALDI-TOF potrebbe essere utilizzata come rapida, economica ed affidabile alternativa ai metodi attualmente utilizzati per identificare ceppi appartenenti a questo genere. Analogamente, per il genere Leptospira dopo la creazione ex-novo della banca dati “home-made”, costruita con i 20 spettri derivati dai 20 ceppi di riferimento utilizzati, è stata ottenuta una corretta identificazione a livello di specie degli stessi ceppi ri-analizzati in un esperimento indipendente condotto in doppio cieco. Il dendrogramma costruito con i 20 MSP-Spectra implementati nella banca dati è formato da due rami principali: il primo formato dalla specie non patogena L. biflexa e dalla specie a patogenicità intermedia L. fainei ed il secondo che raggruppa insieme le specie patogene L. interrogans, L. kirschneri, L. noguchii e L. borgpetersenii. Il secondo gruppo è ulteriormente suddiviso in due rami, contenenti rispettivamente L. borgpetersenii in uno e L. interrogans, L. kirschneri e L. noguchii nell’altro. Quest’ultimo, a sua volta, è suddiviso in due rami ulteriori: il primo comprendente la sola specie L. noguchii, il secondo le specie L. interrogans e L. kirshneri non separabili tra loro. Inoltre, il dendrogramma costruito con gli MSP-Spectra dei ceppi appartenenti ai generi Borrelia e Leptospira acquisiti in questo studio, e appartenenti al genere Brachyspira (implementati in un lavoro precedentemente condotto) mostra tre gruppi principali separati tra loro, uno per ogni genere, escludendo possibili mis-identificazioni tra i 3 differenti generi di spirochete. Un’analisi più approfondita dei profili proteici ottenuti dall’analisi ha mostrato piccole differenze per ceppi della stessa specie probabilmente dovute ai diversi pattern proteici dei distinti sierotipi, come confermato dalla successiva analisi statistica, che ha evidenziato picchi sierotipo-specifici. È stato, infatti, possibile mediante la creazione di un modello statistico dedicato ottenere un “pattern” di picchi discriminanti in grado di differenziare a livello di sierotipo sia i ceppi di L. interrogans sia i ceppi di L. borgpetersenii saggiati, rispettivamente. Tuttavia, non possiamo concludere che i picchi discriminanti da noi riportati siano universalmente in grado di identificare il sierotipo dei ceppi di L. interrogans ed L. borgpetersenii; i picchi trovati, infatti, sono il risultato di un’analisi condotta su uno specifico pannello di sierotipi. È stato quindi dimostrato che attuando piccoli cambiamenti nei parametri standardizzati come l’utilizzo di un modello statistico e di un programma dedicato applicato nella routine diagnostica è possibile utilizzare la spettrometria di massa MALDI-TOF per una rapida ed economica identificazione anche a livello di sierotipo. Questo può significativamente migliorare gli approcci correntemente utilizzati per monitorare l’insorgenza di focolai epidemici e per la sorveglianza degli agenti patogeni. Analogamente a quanto dimostrato per Borrelia e Leptospira, l’implementazione della banca dati dello spettrometro di massa con spettri di riferimento di miceti filamentosi (dermatofiti) si è rilevata di particolare importanza non solo per l’identificazione di tutte le specie circolanti nella nostra area ma anche per l’identificazione di specie la cui frequenza nel nostro Paese è in aumento a causa dei flussi migratori dalla zone endemiche (M. audouinii, T. violaceum e T. sudanense). Inoltre, l’aggiornamento del “database” ha consentito di superare la mis-identificazione dei ceppi appartenenti al complesso T. mentagrophytes (T. interdigitale e T. mentagrophytes) con T. tonsurans, riscontrata prima dell’implementazione della banca dati commerciale. Il dendrogramma ottenuto dai 24 spettri implementati appartenenti a 13 specie di dermatofiti ha rivelato raggruppamenti che riflettono quelli costruiti su base filogenetica. Sulla base dei risultati ottenuti mediante sequenziamento della porzione della regione ITS del genoma fungino non è stato possibile distinguere T. interdigitale e T. mentagrophytes, conseguentemente anche gli spettri di queste due specie presentavano picchi dello stesso peso molecoalre. Da sottolineare che il dendrogramma costruito con i 12 profili proteici già inclusi nel database commerciale e con i 24 inseriti nel nuovo database non riproduce l’albero filogenetico per alcune specie del genere Tricophyton: gli spettri MSP già presenti nel database e quelli aggiunti delle specie T. interdigitale e T. mentagrophytes raggruppano separatamente. Questo potrebbe spiegare le mis-identificazioni di T. interdigitale e T. mentagrophytes con T. tonsurans ottenute prima dell’implementazione del database. L’efficacia del sistema identificativo MALDI-TOF è stata anche dimostrata per microrganismi diversi da batteri e funghi per i quali la metodica originale è stata sviluppata. Sebbene tale sistema identificativo sia stato applicato con successo a Trichomonas vaginalis è stato necessario apportare modifiche nei parametri standard previsti per l’identificazione di batteri e funghi. Le interferenze riscontrate tra i profili proteici ottenuti per i due terreni utilizzati per la coltura di questo protozoo e per i ceppi di T. vaginalis hanno, infatti, reso necessario l’utilizzo di nuovi parametri per la creazione degli spettri di riferimento (MSP-Spectra). L’importanza dello sviluppo del nuovo metodo risiede nel fatto che è possibile identificare sulla base del profilo proteico (e non sulla base di singoli marcatori) microorganismi cresciuti su terreni complessi che potrebbero presentare picchi nell'intervallo di peso molecolare utilizzato a scopo identificativo: metaboliti, pigmenti e nutrienti presenti nel terreno possono interferire con il processo di cristallizzazione e portare ad un basso punteggio identificativo. Per T. vaginalis, in particolare, la “sottrazione” di picchi dovuti a molecole riconducibili al terreno di crescita utilizzato, è stata ottenuta escludendo dall'identificazione l'intervallo di peso molecolare compreso tra 3-6 kDa, permettendo la corretta identificazione di ceppi di isolamento clinico sulla base del profilo proteico. Tuttavia, l’elevata concentrazione di parassita richiesta (105 trofozoiti/ml) per una corretta identificazione, difficilmente ottenibile in vivo, ha impedito l’identificazione di ceppi di T. vaginalis direttamente in campioni clinici. L’approccio identificativo mediante individuazione di specifici marcatori proteici (secondo approccio identificativo) è stato provato ed adottato in questo studio per l’identificazione e la differenziazione di ceppi di Entamoeba histolytica (ameba patogena) ed Entamoeba dispar (ameba non patogena), specie morfologiacamente identiche e distinguibili solo mediante saggi molecolari (PCR) aventi come bersaglio il DNA-18S, che codifica per l’RNA della subunità ribosomiale minore. Lo sviluppo di tale applicazione ha consentito di superare l’impossibilità della creazione di una banca dati dedicata, a causa della complessità del materiale fecale di partenza e del terreno di coltura impiagato per l’isolamento, e di identificare 5 picchi proteici in grado di differenziare E. histolytica da E. dispar. In particolare, l’analisi statistica ha mostrato 2 picchi specifici per E. histolytica e 3 picchi specifici per E. dispar. L’assenza dei 5 picchi discriminanti trovati per E. histolytica e E. dispar nei profili dei 3 differenti terreni di coltura utilizzati in questo studio (terreno axenico LYI-S-2 e terreno di Robinson con e senza E. coli) permettono di considerare questi picchi buoni marcatori in grado di differenziare le due specie. La corrispondenza dei picchi con il PM di due specifiche proteine di E. histolytica depositate in letteratura (Amoebapore A e un “unknown putative protein” di E. histolytica ceppo di riferimento HM-1:IMSS-A) conferma la specificità dei picchi di E. histolytica identificati mediante analisi MALDI-TOF MS. Lo stesso riscontro non è stato possibile per i picchi di E. dispar in quanto nessuna proteina del PM di interesse è presente in GenBank. Tuttavia, va ricordato che non tutte le proteine E. dispar sono state ad oggi caratterizzate e depositate in letteratura. I 5 marcatori hanno permesso di differenziare 12 dei 13 ceppi isolati da campioni di feci e cresciuti in terreno di Robinson confermando i risultati ottenuti mediante saggio di Real-Time PCR. Per un solo ceppo di isolamento clinico di E. histolytica l’identificazione, confermata mediante sequenziamento della porzione 18S-rDNA, non è stata ottenuta mediante sistema MALDI-TOF MS in quanto non sono stati trovati né i picchi corrispondenti a E. histolytica né i picchi corrispondenti a E. dispar. Per questo ceppo è possibile ipotizzare la presenza di mutazioni geno/fenotipiche a livello delle proteine individuate come marcatori specifici per E. histolytica. Per confermare questa ipotesi sarebbe necessario analizzare un numero maggiore di ceppi di isolamento clinico con analogo profilo proteico. L’analisi condotta a diversi tempi di incubazione del campione di feci positivo per E. histolytica ed E. dipar ha mostrato il ritrovamento dei 5 picchi discriminanti solo dopo 12 ore dall’inoculo del campione nel terreno iniziale di Robinson. Questo risultato suggerisce la possibile applicazione del sistema MALDI-TOF MS per identificare ceppi di isolamento clinico di E. histolytica ed E. dipar nonostante la presenza di materiale fecale che materialmente può disturbare e rendere difficile l’interpretazione dello spettro ottenuto mediante analisi MALDI-TOF MS. Infine in questo studio è stata valutata l’applicabilità della tecnologia MALDI-TOF MS come saggio fenotipico rapido per la determinazione di ceppi produttori di carbapenemasi, verificando l'avvenuta idrolisi del meropenem (carbapeneme di riferimento utilizzato in questo studio) a contatto con i ceppi di riferimento e ceppi di isolamento clinico potenzialmente produttori di carbapenemasi dopo la messa a punto di un protocollo analitico dedicato. Il saggio di idrolisi del meropenem mediante MALDI-TOF MS ha dimostrato la presenza o l’assenza indiretta di carbapenemasi nei 3 ceppi di riferimento e nei 1219 (1185 Enterobacteriaceae e 34 non-Enterobacteriaceae) ceppi di isolamento clinico inclusi nello studio. Nessuna interferenza è stata riscontrata per i ceppi di Enterobacteriaceae variamente resistenti ai tre carbapenemi ma risultati non produttori di carbapenemasi mediante i saggi fenotipici comunemente impiegati nella diagnostica routinaria di laboratorio: nessuna idrolisi del farmaco è stata infatti osservata al saggio di idrolisi mediante MALDI-TOF MS. In un solo caso (ceppo di K. pneumoniae N°1135) è stato ottenuto un profilo anomalo in quanto presenti sia i picchi del farmaco intatto che quelli del farmaco idrolizzato. Per questo ceppo resistente ai tre carbapenemi saggiati, negativo ai saggi fenotipici per la presenza di carbapenemasi, è stata dimostrata la presenza del gene blaKPC mediante Real-Time PCR. Per questo ceppo si può ipotizzare la presenza di mutazioni a carico del gene blaKPC che sebbene non interferiscano con il suo rilevamento mediante PCR (Real-Time PCR positiva), potrebbero condizionare l’attività della proteina prodotta (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia negativi) riducendone la funzionalità come dimostrato, mediante analisi MALDI-TOF MS, dalla presenza dei picchi relativi sia all’idrolisi del farmaco sia dei picchi relativi al farmaco intatto. Questa ipotesi dovrebbe essere confermata mediante sequenziamento del gene blaKPC e successiva analisi strutturale della sequenza amminoacidica deducibile. L’utilizzo della tecnologia MALDI-TOF MS per la verifica dell’avvenuta idrolisi del maropenem è risultato un saggio fenotipico indiretto in grado di distinguere, al pari del test di Hodge modificato impiegato comunemente nella routine diagnostica in microbiologia, un ceppo produttore di carbapenemasi da un ceppo non produttore sia per scopi diagnostici che per la sorveglianza epidemiologica. L’impiego del MALDI-TOF MS ha mostrato, infatti, diversi vantaggi rispetto ai metodi convenzionali (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia) impiegati nella routine diagnostica di laboratorio i quali richiedono personale esperto per l’interpretazione del risultato e lunghi tempi di esecuzione e di conseguenza di refertazione. La semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questa tecnica un metodo accurato e rapido. Inoltre, il metodo risulta conveniente dal punto di vista economico, con un costo totale stimato di 1,00 euro per ceppo analizzato. Tutte queste considerazioni pongono questa metodologia in posizione centrale in ambito microbiologico anche nel caso del rilevamento di ceppi produttori di carbapenemasi. Indipendentemente dall’approccio identificativo utilizzato, comparato con i metodi convenzionali il MALDI-TOF MS conferisce in molti casi un guadagno in termini di tempo di lavoro tecnico (procedura pre-analititca per la preparazione dei campioni) e di tempo di ottenimento dei risultati (procedura analitica automatizzata). Questo risparmio di tempo si accentua quando sono analizzati in contemporanea un maggior numero di isolati. Inoltre, la semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questo un metodo di identificazione accurato e rapido risultando più conveniente anche dal punto di vista economico, con un costo totale di 0,50 euro (materiale consumabile) per ceppo analizzato. I risultati ottenuti dimostrano che la spettrometria di massa MALDI-TOF sta diventando uno strumento importante in microbiologia clinica e sperimentale, data l’elevata efficacia identificativa, grazie alla disponibilità sia di nuove banche dati commerciali sia di aggiornamenti delle stesse da parte di diversi utenti, e la possibilità di rilevare con successo anche se in modo indiretto le antibiotico-resistenze.

Cardicola Short, 1953 and Braya n. gen. (Digenea : Sanguinicolidae) from five families of tropical Indo-Pacific fishes

A survey of Pacific coral reef fishes for sanguinicolids revealed that two species of Lutjanidae (Lutjanus argentimaculatus, L. bohar), six species of Siganidae (Siganus corallinus, S. fuscescens, S. lineatus, S. margaritiferus, S. punctatus, S. vulpinus), seven species of Chaetodontidae (Chaetodon aureofasciatus, C. citrinellus, C. flavirostris, C. lineolatus, C. reticulatus, C. ulietensis, C. unimaculatus), three species of Scombridae (Euthynnus affinis, Scomberomorus commerson, S. munroi) and three species of Scaridae (Chlorurus microrhinos, Scarus frenatus, S. ghobban) were infected with morphologically similar sanguinicolids. These flukes have a flat elliptical body, a vestigial oral sucker, a single testis, separate genital pores and a post-ovarian uterus. However, these species clearly belong in two genera based on the position of the testis and genital pores. Sanguinicolids from Lutjanidae, Siganidae, Chaetodontidae and Scombridae belong in Cardicola Short, 1953; the testis originates anteriorly to, or at the anterior end of, the intercaecal field and does not extend posteriorly to it, the male genital pore opens laterally to the sinistral lateral nerve chord and the female pore opens near the level of the ootype ( may be anterior, lateral or posterior to it) antero-dextral to the male pore. Those from Scaridae are placed in a new genus, Braya; the testis originates near the posterior end of the intercaecal field and extends posteriorly to it, the male pore opens medially at the posterior end of the body and the female pore opens posterior to the ootype, antero-sinistral to the male pore. The second internal transcribed spacer (ITS2) of ribosomal DNA from these sanguinicolids and a known species, Cardicola forsteri Cribb, Daintith & Munday, 2000, were sequenced, aligned and analysed to test the distinctness of the putative new species. Results from morphological comparisons and molecular analyses suggest the presence of 18 putative species; 11 are described on the basis of combined morphological and molecular data and seven are not because they are characterised solely by molecular sequences or to few morphological specimens (n= one). There was usually a correlation between levels of morphological and genetic distinction in that pairs of species with the greatest genetic separation were also the least morphologically similar. The exception in this regard was the combination of Cardicola tantabiddii n. sp. from S. fuscescens from Ningaloo Reef ( Western Australia) and Cardicola sp. 2 from the same host from Heron Island ( Great Barrier Reef). These two parasite/ host/location combinations had identical ITS2 sequences but appeared to differ morphologically ( however, this could simply be due to a lack of morphological material for Cardicola sp. 2). Only one putative species ( Cardicola sp. 1) was found in more than one location; most host species harboured distinct species in each geographical location surveyed ( for example, S. corallinus from Heron and Lizard Islands) and some ( for example, S. punctatus, S. fuscescens and Chlorurus microrhinos) harboured two species at a single location. Distance analysis of ITS2 showed that nine species from siganids, three from scombrids and five from scarids formed monophyletic clades to the exclusion of sanguinicolids from the other host families. Cardicola milleri n. sp. and C. chaetodontis Yamaguti, 1970 from lutjanids and chaetodontids, respectively, were the only representatives from those families that were sequenced. Within the clade formed by sanguinicolids from Siganidae there wasa further division of species; species from the morphologically similar S. fuscescens and S. margaritiferus formed a monophyletic group to the exclusion of sanguinicolids from all other siganid species.

Prevalence and associations of Trypanosoma spp. and Sodalis glossinidius with intrinsic factors of tsetse flies

Trypanosomiasis has been identified as a neglected tropical disease in both humans and animals in many regions of sub-Saharan Africa. Whilst assessments of the biology of trypanosomes, vectors, vertebrate hosts and the environment have provided useful information about life cycles, transmission, and pathogenesis of the parasites that could be used for treatment and control, less information is available about the effects of interactions among multiple intrinsic factors on trypanosome presence in tsetse flies from different sites. It is known that multiple species of tsetse flies can transmit trypanosomes but differences in their vector competence has normally been studied in relation to individual factors in isolation, such as: intrinsic factors of the flies (e.g. age, sex); habitat characteristics; presence of endosymbionts (e.g. Wigglesworthia glossinidia, Sodalis glossinidius); feeding pattern; host communities that the flies feed on; and which species of trypanosomes are transmitted. The purpose of this study was to take a more integrated approach to investigate trypanosome prevalence in tsetse flies. In chapter 2, techniques were optimised for using the Polymerase Chain Reaction (PCR) to identify species of trypanosomes (Trypanosoma vivax, T. congolense, T. brucei, T. simiae, and T. godfreyi) present in four species of tsetse flies (Glossina austeni, G. brevipalpis, G. longipennis and G. pallidipes) from two regions of eastern Kenya (the Shimba Hills and Nguruman). Based on universal primers targeting the internal transcribed spacer 1 region (ITS-1), T. vivax was the predominant pathogenic species detected in flies, both singly and in combination with other species of trypanosomes. Using Generalised Linear Models (GLMs) and likelihood ratio tests to choose the best-fitting models, presence of T. vivax was significantly associated with an interaction between subpopulation (a combination between collection sites and species of Glossina) and sex of the flies (X2 = 7.52, df = 21, P-value = 0.0061); prevalence in females overall was higher than in males but this was not consistent across subpopulations. Similarly, T. congolense was significantly associated only with subpopulation (X2 = 18.77, df = 1, P-value = 0.0046); prevalence was higher overall in the Shimba Hills than in Nguruman but this pattern varied by species of tsetse fly. When associations were analysed in individual species of tsetse flies, there were no consistent associations between trypanosome prevalence and any single factor (site, sex, age) and different combinations of interactions were found to be significant for each. The results thus demonstrated complex interactions between vectors and trypanosome prevalence related to both the distribution and intrinsic factors of tsetse flies. The potential influence of the presence of S. glossinidius on trypanosome presence in tsetse flies was studied in chapter 3. A high number of Sodalis positive flies was found in the Shimba Hills, while there were only two positive flies from Nguruman. Presence or absence of Sodalis was significantly associated with subpopulation while trypanosome presence showed a significant association with age (X2 = 4.65, df = 14, P-value = 0.0310) and an interaction between subpopulation and sex (X2 = 18.94, df = 10, P-value = 0.0043). However, the specific associations that were significant varied across species of trypanosomes, with T. congolense and T. brucei but not T. vivax showing significant interactions involving Sodalis. Although it has previously been concluded that presence of Sodalis increases susceptibility to trypanosomes, the results presented here suggest a more complicated relationship, which may be biased by differences in the distribution and intrinsic factors of tsetse flies, as well as which trypanosome species are considered. In chapter 4 trypanosome status was studied in relation to blood meal sources, feeding status and feeding patterns of G. pallidipes (which was the predominant fly species collected for this study) as determined by sequencing the mitochondrial cytochrome B gene using DNA extracted from abdomen samples. African buffalo and African elephants were the main sources of blood meals but antelopes, warthogs, humans, giraffes and hyenas were also identified. Feeding on multiple hosts was common in flies sampled from the Shimba Hills but most flies from Nguruman had fed on single host species. Based on Multiple Correspondence Analysis (MCA), host-feeding patterns showed a correlation with site of sample collection and Sodalis status, while trypanosome status was correlated with sex and age of the flies, suggesting that recent host-feeding patterns from blood meal analysis cannot predict trypanosome status. In conclusion, the complexity of interactions found suggests that strategies of tsetse fly control should be specific to particular epidemic areas. Future studies should include laboratory experiments that use local colonies of tsetse flies, local strains of trypanosomes and local S. glossinidius under controlled environmental conditions to tease out the factors that affect vector competence and the relative influence of external environmental factors on the dynamics of these interactions.

High-resolution electrophoretic procedures for the identification of five Eimeria species from chickens, and detection of population variation

To overcome limitations of conventional approaches for the identification of Eimeria species of chickens, we have established high resolution electrophoretic procedures using genetic markers in ribosomal DNA. The first and second internal transcribed spacer (ITS-1 and ITS-2) regions of ribosomal DNA were amplified by polymerase chain reaction (PCR) from genomic DNA samples representing five species of Eimeria (E. acervulina, E. brunetti, E. maxima, E. necatrix and E. tenella), denatured and then subjected to denaturing polyacrylamide gel electrophoresis (D-PAGE) or single-strand conformation polymorphism (SSCP) analysis. Differences in D-PAGE profiles for both the ITS-1 and ITS-2 fragments (combined with an apparent lack of variation within individual species) enabled the unequivocal identification of the five species, and SSCP allowed the detection of population variation between some isolates representing E. acervulina, which remained undetected by D-PAGE. The establishment of these approaches has important implications for controlling the purity of laboratory lines of Eimeria, for diagnosis and for studying the epidemiology of coccidiosis.

DETEÇÃO DE FUNGOS ENDOFÍTICOS EM FOLHAS DE OLIVEIRA INFETADAS COM OLHO-DE-PAVÃO

Os fungos endofíticos, que colonizam naturalmente os tecidos de plantas, têm vindo a crescer de importância em termos de pesquisa e aplicações no âmbito da proteção das plantas. Todavia, a sua presença nos tecidos da oliveira ainda permanece bastante desconhecida. Dessa forma, com o objetivo de identificar e relacionar a presença de fungos endofíticos com o fungo patogénico Spilocaea oleaginea, agente causal da doença olho-de-pavão na oliveira, durante a primavera e verão de 2013 colheram-se folhas das cultivares Cobrançosa, Picual e Galega, que apresentavam lesões características da presença da doença, em quatro olivais localizados em diferentes regiões do Alentejo. Após a extração do DNA total e subsequente PCR com primers universais para a região ITS (internal transcribed spacer), foram sequenciados e analisados dez clones de cada cultivar. De acordo com as bases de dados Fungal Barcode e NCBI foi identificada a presença de fungos endofíticos pertencentes a oito famílias, nomeadamente, Botryosphaeriaceae, Dothioraceae, Leptosphaeriaceae, Mycosphaerellaceae, Phaeosphaeriaceae, Pleosporaceae, Sclerotiniaceae e Venturiaceae.

Protostrongylids nematodes as a tool to study the biogeography of wild mammals

The European brown hare (Lepus europaeus Pallas, 1778) is an important game species, distributed across Europe and introduced in other regions. Recently, a geographically isolated population, closely related to an ancestral lineage of Lepus europaeus meridiei, was found on Pianosa Island, off the coast of Tuscany, Italy (Mengoni et al., 2018). Thus, the unique opportunity to explore the evolution and genetic structure of its helminth parasites was added to its exceptional isolation condition. Various lungworm species within the genus Protostrongylus (Nematoda: Protostrongylidae) are described in European brown hares. Our aim was to analyze the parasite population through morphological and molecular approaches in order to study the biogeography of the European brown hares (L. e. meridiei) population from Pianosa Island. Moreover, we investigated the morphology of a monospecific genus, i.e. Orthostrongylus, considering its quite intrigant descriptive history and its still unclear and debated classification. Nuclear and mitochondrial markers were used based on their resolution power and expected polymorphism; the whole Internal Transcribed Spacer 1 and 2 (ITS), including the 5.8S rRNA sequence and the Large Subunit (28S) were used, as nuclear genes, for confirmation of the species identification. Conversely, the cytochrome oxidase c subunit I (COI) was used, as mithocondrial genes, to assess interspecific genetic relationships. Molecular analysis corroborated the morphological identification since all the generated ITS and LSU sequences were 100% consistent with the species Protostrongylus oryctolagi and Orthostrongylus macrotis. The paucity of molecular data existent about this genus of parasites underlines the need for more insight’s studies. An in-depth analysis of broncho-pulmonary parasites and the host-parasites relationships along with the improvement of the use of mitochondrial genes, as well as the assessment of new polymorphic markers could contribute to an extensive understanding of parasites fauna and taxonomy, as well as their relationship with wild mammals’ hosts.

Molecular phylogeny of the Myzorhynchella Section of Anopheles (Nyssorhynchus) (Diptera: Culicidae): genetic support for recently described and resurrected species

Phylogenetic relationships among species of the Myzorhynchella Section of Anopheles (Nyssorhynchus) were investigated using the nuclear ribosomal DNA second internal transcribed spacer (ITS2), the nuclear whitegene and mitochondrial cytochrome oxidase subunit I (COI) regions. The recently described Anopheles pristinus and resurrected Anopheles guarani were also included in the study. Bayesian phylogenetic analyses found Anopheles parvus to be the most distantly related species within the Section, a finding that is consistent with morphology. An. pristinus and An. guarani were clearly resolved from Anopheles antunesi and Anopheles lutzii, respectively. An. lutzii collected in the same mountain range as the type locality were found within a strongly supported clade, whereas individuals from the southern state of Rio Grande do Sul, tentatively identified as An. lutzii based on adult female external morphology, were distinct from An. lutzii, An. antunesi and from each other, and may therefore represent two new sympatric species. A more detailed examination of An. lutzii sensu latoalong its known geographic range is recommended to resolve these anomalous relationships.

Land planarians (Platyhelminthes) as a model organism for fine-scale phylogeographic studies: understanding patterns of biodiversity in the Brazilian Atlantic Forest hotspot

The Brazilian Atlantic Forest is one of the richest biodiversity hotspots of the world. Paleoclimatic models have predicted two large stability regions in its northern and central parts, whereas southern regions might have suffered strong instability during Pleistocene glaciations. Molecular phylogeographic and endemism studies show, nevertheless, contradictory results: although some results validate these predictions, other data suggest that paleoclimatic models fail to predict stable rainforest areas in the south. Most studies, however, have surveyed species with relatively high dispersal rates whereas taxa with lower dispersion capabilities should be better predictors of habitat stability. Here, we have used two land planarian species as model organisms to analyse the patterns and levels of nucleotide diversity on a locality within the Southern Atlantic Forest. We find that both species harbour high levels of genetic variability without exhibiting the molecular footprint of recent colonization or population expansions, suggesting a long-term stability scenario. The results reflect, therefore, that paleoclimatic models may fail to detect refugia in the Southern Atlantic Forest, and that model organisms with low dispersal capability can improve the resolution of these models.

Chautemsia calcicola: A new genus and species of Gloxinieae (Gesneriaceae) from Minas Gerais,.Brazil

A new species of Gesneriaceae discovered in remnants of deciduous forests on limestone outcrops in Minas Gerais, Brazil, is described and compared with morphologically related taxa. This plant presents the diagnostic features of the tribe Gloxinieae, but a unique combination of morphological traits distinguishes this taxon from previously described genera. Its phylogenetic position was inferred based on analyzing DNA sequences variation of five loci: the rpl1 intron, rps16 intron, trnL-F intron-spacer, a portion of the plastid-expressed glutamine synthetase gene (ncpGS) and the ribosomal DNA internal transcribed spacer (ITS). Molecular phylogenetic analyses confirm the position of this new species in the Gloxinieae, as a sister lineage of a clade including the Brazilian genera Mandirola and Goyazia. However, tests using topological constraints do not reject the alternative relationship that places this taxon with Gloxiniopsis in a monophyletic group. To accomodate this species in the current generic circumscription of gloxinieae, the new genus chautemsia A.O. Araujo V.C. Souza is created.

Phylogeography of Chelonus insularis (Hymenoptera: Braconidae) and Campoletis sonorensis (Hymenoptera: Ichneumonidae), Two Primary Neotropical Parasitoids of the Fall Armyworm (Lepidoptera: Noctuidae)

In a previous study, we observed no spatial genetic structure in Mexican populations of the parasitoids Chelonus insularis Cresson (Hymenoptera: Braconidae) and Campoletis sonorensis Cameron (Hymenoptera: Ichneumonidae) by using microsatellite markers In the current study, we Investigated whether for these important parasitoids of the fall armyworm (Lepidoptera: Noctuidae) there is any genetic structure at a larger scale Insects of both species were collected across the American continent and their phylogeography was Investigated using both nuclear and mitochondria] markers Our results suggest an ancient north-south migration of C insularis, whereas no clear pattern] could be determined for C sonorensis. Nonetheless, the resulting topology indicated the existence of a cryptic taxon within this later species. a few Canadian specimens determined as C. sonorensis branch outside a clack composed of the Argentinean Chelonus grioti Blanchard, the Brazilian Chelonus flavicincta Ashmead, and the rest of the C sonorensis individuals The individuals revealing the cryptic taxon were collected from Thichoplusia in (Hubner) (Lepidoptera. Noctuidae) on tomato (Lycopersicon spp) and may represent a biotype that has adapted to the early season phenology of its host. Overall, the loosely defined spatial genetic structure previously shown at a local fine scale also was found at the larger scale, for both species Dispersal of these insects may be partly driven by wind as suggested by genetic similarities between Individuals coming from very distant locations.