Insights on mauritiana-like elements diversity in Mayetiola destructor and M. hordei (Diptera: Cecidomyiidae)

Abstract

Mariner-like elements (MLEs) are class II transposons belonging to the Tc1-mariner family that have successfully invaded many insect genomes. In the current study, the availability of the Hessian fly, Mayetiola destructor, genome has enabled us to perform in silico analysis of MLEs using a previously described mariner element (Desmar1) belonging to the mauritiana subfamily. Eighteen mauritiana-like elements were detected and clustered into three main groups: Desmar1-like, MauCons1, and MauCons2. Subsequently, in vitro analysis was carried out to investigate mauritiana-like elements in M. destructor as well as in Mayetiola hordei using primers designed from TIRs of previously identified MLEs. PCR amplifications were successful, and a total of 12 and 17 mauritiana-like elements were detected in M. destructor and M. hordei, respectively. Sequence analyses of mauritiana-like elements obtained in silico and in vitro have shown that MauCons1 and MauCons2 elements share low similarity with Desmar1 ranging from 50% to 55%, suggesting that different groups under the mauritiana subfamily have invaded the genomes of M. destructor and M. hordei. These groups were likely inherited by vertical transmission, which subsequently underwent different evolutionary histories. This work describes new mauritiana-like elements in M. destructor that are distinct from the previously discovered Desmar1 and provides the first evidence of MLEs belonging to the mauritiana subfamily in M. hordei.

Résumé

Les éléments de type Mariner (MLE pour « mariner-like éléments ») sont des transposons de classe II appartenant à la famille d’éléments Tc1-mariner, lesquels ont envahi plusieurs génomes d’insectes. Dans le présent travail, la disponibilité du génome du Mayetiola destructor (mouche de Hesse) a permis d’effectuer une analyse in silico des MLE en recherchant un élément mariner déjà décrit (Desmar1) appartenant à la sous-famille mauritiana. Dix-huit éléments de type mauritiana ont été détectés et formaient trois groupes principaux nommés Desmar1-like, MauCons1 et MauCons2. Ensuite, des analyses in vitro ont été réalisées pour étudier les éléments mauritiana-like chez le M. destructor ainsi que chez le Mayetiola hordei à l’aide d’amorces conçues à partir des TIR des éléments MLE identifiés auparavant. Des amplications PCR ont permis d’identifier un total de 12 et 17 éléments mauritiana-like chez le M. destructor et le M. hordei, respectivement. L’analyse des séquences de ces éléments identifiés in silico et in vitro a révélé que les éléments MauCons1 et MauCons2 présentent une faible similarité avec Desmar1 (de 50 à 55 %), ce qui suggère que différents groupes au sein de la sous-famille mauritiana auraient envahi les génomes du M. destructor et du M. hordei. Ces groupes ont vraisemblablement été transmis verticalement mais auraient ensuite connu une évolution différente. Ce travail décrit de nouveaux éléments mauritiana-like chez le M. destructor qui sont distincts de l’élément Desmar1 décrit précédemment et apporte les premières évidences de la présence de MLE de la sous-famille mauritiana chez le M. hordei.

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