Published March 1, 2018
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Autofluorescence microscopy for paired-matched morphological and molecular identification of individual chigger mites (Acari: Trombiculidae), the vectors of scrub typhus
Creators
- 1. Ministry of Public Health
- 2. Department of Disease Control
- 3. Mahidol Oxford Tropical Medicine Research Unit
- 4. Mahidol University
- 5. University of Liverpool
- 6. Zoological Institute
- 7. Kasetsart University
- 8. Swiss Tropical and Public Health Institute
- 9. University of Oxford
Description
Background Conventional gold standard characterization of chigger mites involves chemical preparation procedures (i.e. specimen clearing) for visualization of morphological features, which however contributes to destruction of the arthropod host DNA and any endosymbiont or pathogen DNA harbored within the specimen. Methodology/Principal findings In this study, a novel work flow based on autofluorescence microscopy was developed to enable identification of trombiculid mites to the species level on the basis of morphological traits without any special preparation, while preserving the mite DNA for subsequent genotyping. A panel of 16 specifically selected fluorescence microscopy images of mite features from available identification keys served for complete chigger morphological identification to the species level, and was paired with corresponding genotype data. We evaluated and validated this method for paired chigger morphological and genotypic ID using the mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I gene (coi) in 113 chigger specimens representing 12 species and 7 genera (Leptotrombidium, Ascoschoengastia, Gahrliepia, Walchia, Blankaartia, Schoengastia and Schoutedenichia) from the Lao People's Democratic Republic (Lao PDR) to the species level (complete characterization), and 153 chiggers from 5 genera (Leptotrombidium, Ascoschoengastia, Helenicula, Schoengastiella and Walchia) from Thailand, Cambodia and Lao PDR to the genus level. A phylogenetic tree constructed from 77 coi gene sequences (approximately 640 bp length, n = 52 new coi sequences and n = 25 downloaded from GenBank), demonstrated clear grouping of assigned morphotypes at the genus levels, although evidence of both genetic polymorphism and morphological plasticity was found. Conclusions/Significance With this new methodology, we provided the largest collection of characterized coi gene sequences for trombiculid mites to date, and almost doubled the number of available characterized coi gene sequences with a single study. The ability to provide paired phenotypic-genotypic data is of central importance for future characterization of mites and dissecting the molecular epidemiology of mites transmitting diseases like scrub typhus.
Translated Descriptions
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Translated Description (Arabic)
خلفية يتضمن التوصيف القياسي التقليدي للذهب لعث التشيغر إجراءات التحضير الكيميائي (أي تطهير العينة) لتصور السمات المورفولوجية، والتي تساهم مع ذلك في تدمير الحمض النووي لمضيف المفصليات وأي حمض نووي داخلي التكافل أو ممرض يتم إيواؤه داخل العينة. المنهجية/النتائج الرئيسية في هذه الدراسة، تم تطوير تدفق عمل جديد يعتمد على المجهر الفلوري الذاتي لتمكين تحديد العث الخطيمي إلى مستوى الأنواع على أساس الصفات المورفولوجية دون أي تحضير خاص، مع الحفاظ على الحمض النووي للعثة للتنميط الجيني اللاحق. لوحة مكونة من 16 صورة مجهرية فلورية مختارة خصيصًا لميزات العث من مفاتيح التعريف المتاحة التي يتم تقديمها للتعرف المورفولوجي الكامل على مستوى الأنواع، وتم إقرانها ببيانات النمط الجيني المقابلة. قمنا بتقييم والتحقق من صحة هذه الطريقة لمعرف الشكل والنمط الجيني المقترنة بالشيغر باستخدام جين السيتوكروم سي أوكسيديز الفرعي الأول (COI) في 113 عينة من الشيغر تمثل 12 نوعًا و 7 أجناس (Leptotrombidium و Ascoschoengastia و Gahrliepia و Walchia و Blankaartia و Schoengastia و Schoutedenichia) من جمهورية لاو الديمقراطية الشعبية (Lao PDR) إلى مستوى الأنواع (التوصيف الكامل)، و 153 شيغر من 5 أجناس (Leptotrombidium و Ascoschoengastia و Helenicula و Schoengastiella و Walchia) من تايلاند وكمبوديا و Lao PDR إلى مستوى الجنس. أظهرت شجرة التطور الوراثي التي تم إنشاؤها من 77 تسلسلًا جينيًا coi (طولها حوالي 640 نقطة أساس، n = 52 تسلسلًا جديدًا coi و n = 25 تم تنزيلها من بنك الجينات)، تجميعًا واضحًا للأنماط الشكلية المعينة على مستويات الجنس، على الرغم من العثور على أدلة على كل من تعدد الأشكال الوراثية واللدونة الشكلية. الاستنتاجات/الأهمية مع هذه المنهجية الجديدة، قدمنا أكبر مجموعة من تسلسلات جينات coi المميزة لعث الترومبيكوليد حتى الآن، وضاعفنا تقريبًا عدد تسلسلات جينات coi المميزة المتاحة مع دراسة واحدة. تعد القدرة على توفير بيانات النمط الظاهري والنمط الجيني المزدوج ذات أهمية مركزية للتوصيف المستقبلي للعث وتشريح علم الأوبئة الجزيئي للعث الذي ينقل الأمراض مثل التيفوس.Translated Description (French)
Contexte La caractérisation classique des acariens de l'or implique des procédures de préparation chimique (c'est-à-dire le dégagement de l'échantillon) pour la visualisation des caractéristiques morphologiques, ce qui contribue cependant à la destruction de l'ADN de l'hôte arthropode et de tout ADN endosymbiote ou pathogène hébergé dans l'échantillon. Méthodologie/Principaux résultats Dans cette étude, un nouveau flux de travail basé sur la microscopie à autofluorescence a été développé pour permettre l'identification des acariens trombiculidés au niveau de l'espèce sur la base de traits morphologiques sans préparation particulière, tout en préservant l'ADN des acariens pour le génotypage ultérieur. Un panel de 16 images de microscopie à fluorescence spécifiquement sélectionnées des caractéristiques des acariens à partir des clés d'identification disponibles a servi à l'identification morphologique complète du chigger au niveau de l'espèce, et a été jumelé avec les données génotypiques correspondantes. Nous avons évalué et validé cette méthode pour l'identification morphologique et génotypique du chigger apparié en utilisant le gène mitochondrial de la sous-unité I de la cytochrome c oxydase (coi) dans 113 spécimens de chigger représentant 12 espèces et 7 genres (Leptotrombidium, Ascoschoengastia, Gahrliepia, Walchia, Blankaartia, Schoengastia et Schoutedenichia) de la République démocratique populaire lao (RDP lao) au niveau de l'espèce (caractérisation complète), et 153 chiggers de 5 genres (Leptotrombidium, Ascoschoengastia, Helenicula, Schoengastiella et Walchia) de la Thaïlande, du Cambodge et de la RDP lao au niveau du genre. Un arbre phylogénétique construit à partir de 77 séquences de gènes coi (environ 640 pb de longueur, n = 52 nouvelles séquences coi et n = 25 téléchargées de GenBank), a démontré un regroupement clair des morphotypes assignés aux niveaux du genre, bien que des preuves de polymorphisme génétique et de plasticité morphologique aient été trouvées. Conclusions/Importance Avec cette nouvelle méthodologie, nous avons fourni la plus grande collection de séquences de gènes coi caractérisées pour les acariens trombiculidés à ce jour, et presque doublé le nombre de séquences de gènes coi caractérisées disponibles avec une seule étude. La capacité de fournir des données phénotypiques et génotypiques appariées est d'une importance capitale pour la caractérisation future des acariens et la dissection de l'épidémiologie moléculaire des acariens transmettant des maladies comme le typhus des broussailles.Translated Description (Spanish)
Antecedentes La caracterización estándar de oro convencional de los ácaros chigger implica procedimientos de preparación química (es decir, eliminación de muestras) para la visualización de características morfológicas, que sin embargo contribuye a la destrucción del ADN del huésped artrópodo y cualquier ADN endosimbionte o patógeno alojado dentro de la muestra. Metodología/Principales hallazgos En este estudio, se desarrolló un nuevo flujo de trabajo basado en microscopía de autofluorescencia para permitir la identificación de ácaros trombiculidos a nivel de especie sobre la base de rasgos morfológicos sin ninguna preparación especial, al tiempo que se preserva el ADN del ácaro para su posterior genotipado. Un panel de 16 imágenes de microscopía de fluorescencia seleccionadas específicamente de las características de los ácaros a partir de las claves de identificación disponibles sirvió para la identificación morfológica completa de las niguas a nivel de especie, y se emparejó con los datos de genotipo correspondientes. Evaluamos y validamos este método para la identificación morfológica y genotípica de niguas emparejadas utilizando el gen de la subunidad I de la citocromo c oxidasa mitocondrial (COI) en 113 especímenes de niguas que representan 12 especies y 7 géneros (Leptotrombidium, Ascoschoengastia, Gahrliepia, Walchia, Blankaartia, Schoengastia y Schoutedenichia) desde la República Democrática Popular Lao (RDP Lao) hasta el nivel de especie (caracterización completa), y 153 niguas de 5 géneros (Leptotrombidium, Ascoschoengastia, Helenicula, Schoengastiella y Walchia) desde Tailandia, Camboya y RDP Lao hasta el nivel de género. Un árbol filogenético construido a partir de 77 secuencias de genes coi (aproximadamente 640 pb de longitud, n = 52 nuevas secuencias de coi y n = 25 descargadas de GenBank), demostró una clara agrupación de morfotipos asignados a nivel de género, aunque se encontró evidencia tanto de polimorfismo genético como de plasticidad morfológica. Conclusiones/Importancia Con esta nueva metodología, proporcionamos la mayor colección de secuencias de genes COI caracterizados para ácaros trombiculidos hasta la fecha, y casi duplicamos el número de secuencias de genes COI caracterizados disponibles con un solo estudio. La capacidad de proporcionar datos fenotípicos-genotípicos emparejados es de vital importancia para la futura caracterización de los ácaros y la disección de la epidemiología molecular de los ácaros que transmiten enfermedades como el tifus de matorral.Files
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Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الفحص المجهري بالتألق الذاتي للتعرف المورفولوجي والجزيئي المطابق المزدوج لعث الشيجر الفردي (Acari: Trombiculidae)، ناقلات التيفوس الفرك
- Translated title (French)
- Microscopie à autofluorescence pour l'identification morphologique et moléculaire appariée des acariens individuels (Acari : Trombiculidae), les vecteurs du typhus des broussailles
- Translated title (Spanish)
- Microscopía de autofluorescencia para la identificación morfológica y molecular emparejada de ácaros chigger individuales (Acari: Trombiculidae), los vectores del tifus de matorral
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2789767914
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0193163
References
- https://openalex.org/W1556311053
- https://openalex.org/W1651457903
- https://openalex.org/W1970881068
- https://openalex.org/W1982132348
- https://openalex.org/W1992089692
- https://openalex.org/W1997496436
- https://openalex.org/W2007828181
- https://openalex.org/W2026743476
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- https://openalex.org/W2412938757
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- https://openalex.org/W2620612721
- https://openalex.org/W2754477615
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- https://openalex.org/W33923610
- https://openalex.org/W418490744
- https://openalex.org/W4249149741