Published September 7, 2020 | Version v1
Publication Open

Drivers of molecular and morphometric variation in Triatoma brasiliensis (Hemiptera: Triatominae): the resolution of geometric morphometrics for populational structuring on a microgeographical scale

Creators

  • 1. Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
  • 2. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud
  • 3. Universidade Federal da Paraíba
  • 4. Fundação Oswaldo Cruz

Description

Abstract Background The protozoan Trypanosoma cruzi circulates in semiarid areas of northeastern Brazil in distinct ecotopes (sylvatic, peridomestic and domestic) where Triatoma brasiliensis Neiva, 1911 is the most important Chagas disease vector. In this study, we analyzed microevolutionary and demographic aspects of T. brasiliensis populations at the ecotypic, micro and macro-geographic scales by combining morphometrics and molecular results. Additionally, we aimed to address the resolution of both markers for delimiting populations in distinct scales. Methods We sampled populations of T. brasiliensis from distinct ecotypic and geographic sites in the states Rio Grande do Norte (RN) and Paraíba (PB). The geometric morphometry was carried out with 13 landmarks on the right wings ( n = 698) and the genetic structure was assessed by sequencing a region of cytochrome b mitochondrial gene ( n = 221). Mahalanobis distance (MD) and coefficient of molecular differentiation (Φ ST ) were calculated among all pairs of populations. The results of comparisons generated MD and Φ ST dendrograms, and graphics of canonical variate analysis (CVA). Results Little structure was observed for both markers for macro-geographic scales. Mantel tests comparing geographic, morphometric and genetic matrices showed low correlation (all R 2 < 0.35). The factorial graphics built with the CVA evidenced population delimitation for the morphometric data at micro-geographic scales. Conclusions We believe that T. brasiliensis carries in its genotype a source of information to allow the phenotypical plasticity across its whole distribution for shaping populations, which may have caused a lack of population delimitation for CVAs in morphometric analysis for macro-geographic scale analysis. On the other hand, the pattern of morphometric results in micro-geographic scales showed well-defined groups, highlighting the potential of this tool to inferences on the source for infestation.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

خلفية مجردة تدور المثقبية الكروزية الأولية في المناطق شبه القاحلة في شمال شرق البرازيل في مناطق بيئية متميزة (الحرجية، المحيطة بالمنزلية والمنزلية) حيث يعد Triatoma brasiliensis Neiva، 1911 أهم ناقل لمرض شاغاس. في هذه الدراسة، قمنا بتحليل الجوانب التطورية والديموغرافية الدقيقة لسكان T. brasiliensis على المقاييس الإيكولوجية والجزئية والجغرافية الكلية من خلال الجمع بين القياسات الشكلية والنتائج الجزيئية. بالإضافة إلى ذلك، كنا نهدف إلى معالجة دقة كل من العلامات لتحديد السكان في مقاييس متميزة. الطرق أخذنا عينات من مجموعات T. brasiliensis من مواقع بيئية وجغرافية متميزة في ولايتي ريو غراندي دو نورتي (RN) وبارايبا (PB). تم إجراء القياس المورفولوجي الهندسي مع 13 معلمًا على الأجنحة اليمنى ( n = 698) وتم تقييم البنية الجينية من خلال تسلسل منطقة من جين السيتوكروم ب الميتوكوندريا ( n = 221). تم حساب مسافة ماهالانوبيس (MD) ومعامل التمايز الجزيئي (Φ ST ) بين جميع أزواج السكان. نتج عن نتائج المقارنات تشعبات MD و Φ ST، ورسومات تحليل التباين الكنسي (CVA). النتائج لوحظ وجود بنية صغيرة لكلا المؤشرين للمقاييس الجغرافية الكلية. أظهرت اختبارات Mantel التي تقارن المصفوفات الجغرافية والمورفومترية والوراثية ارتباطًا منخفضًا (كل R 2 < 0.35). أثبتت الرسومات العاملية المبنية باستخدام CVA تعيين الحدود السكانية للبيانات المورفومترية على المقاييس الجغرافية الدقيقة. الاستنتاجات نعتقد أن T. brasiliensis يحمل في نمطه الجيني مصدرًا للمعلومات للسماح بالمرونة الظاهرية عبر توزيعه الكامل لتشكيل السكان، مما قد يتسبب في نقص تحديد السكان لـ CVAs في التحليل المورفومتري لتحليل المقياس الجغرافي الكلي. من ناحية أخرى، أظهر نمط النتائج المورفومترية في المقاييس الجغرافية الدقيقة مجموعات محددة جيدًا، مما يسلط الضوء على إمكانات هذه الأداة للاستدلالات على مصدر الإصابة.

Translated Description (French)

Résumé Contexte Le protozoaire Trypanosoma cruzi circule dans les zones semi-arides du nord-est du Brésil dans des écotopes distincts (sylvatique, péridomestique et domestique) où Triatoma brasiliensis Neiva, 1911 est le vecteur le plus important de la maladie de Chagas. Dans cette étude, nous avons analysé les aspects microévolutifs et démographiques des populations de T. brasiliensis aux échelles écotypique, micro et macro-géographique en combinant les résultats morphométriques et moléculaires. De plus, nous avons cherché à aborder la résolution des deux marqueurs pour délimiter les populations à des échelles distinctes. Méthodes Nous avons échantillonné des populations de T. brasiliensis provenant de sites écotypiques et géographiques distincts dans les États de Rio Grande do Norte (RN) et de Paraíba (PB). La morphométrie géométrique a été réalisée avec 13 points de repère sur les ailes droites ( n = 698) et la structure génétique a été évaluée par séquençage d'une région du gène mitochondrial du cytochrome b ( n = 221). La distance de Mahalanobis (DM) et le coefficient de différenciation moléculaire (Φ ST ) ont été calculés parmi toutes les paires de populations. Les résultats des comparaisons ont généré des dendrogrammes MD et Φ ST, et des graphiques d'analyse canonique variable (CVA). Résultats Peu de structure a été observée pour les deux marqueurs pour les échelles macro-géographiques. Les tests du manteau comparant les matrices géographiques, morphométriques et génétiques ont montré une faible corrélation (tous R 2 < 0,35). Les graphiques factoriels construits avec le CVA ont mis en évidence une délimitation de population pour les données morphométriques à des échelles micro-géographiques. Conclusions Nous croyons que T. brasiliensis porte dans son génotype une source d'information pour permettre la plasticité phénotypique à travers toute sa distribution pour façonner les populations, ce qui peut avoir causé un manque de délimitation des populations pour les CVA dans l'analyse morphométrique pour l'analyse à l'échelle macro-géographique. D'autre part, le modèle des résultats morphométriques dans les échelles micro-géographiques a montré des groupes bien définis, mettant en évidence le potentiel de cet outil à inférer sur la source de l'infestation.

Translated Description (Spanish)

Antecedentes abstractos El protozoo Trypanosoma cruzi circula en áreas semiáridas del noreste de Brasil en distintos ecotopos (selvático, peridoméstico y doméstico) donde Triatoma brasiliensis Neiva, 1911 es el vector más importante de la enfermedad de Chagas. En este estudio, analizamos los aspectos microevolutivos y demográficos de las poblaciones de T. brasiliensis a escala ecotípica, micro y macrogeográfica mediante la combinación de resultados morfométricos y moleculares. Adicionalmente, se buscó abordar la resolución de ambos marcadores para delimitar poblaciones en distintas escalas. Métodos Tomamos muestras de poblaciones de T. brasiliensis de distintos sitios ecotípicos y geográficos en los estados de Rio Grande do Norte (RN) y Paraíba (PB). La morfometría geométrica se llevó a cabo con 13 puntos de referencia en las alas derechas ( n = 698) y la estructura genética se evaluó secuenciando una región del gen mitocondrial del citocromo b ( n = 221). La distancia de Mahalanobis (MD) y el coeficiente de diferenciación molecular (Φ ST ) se calcularon entre todos los pares de poblaciones. Los resultados de las comparaciones generaron dendrogramas MD y Φ ST, y gráficos de análisis de variables canónicas (CVA). Resultados Se observó poca estructura para ambos marcadores para escalas macrogeográficas. Las pruebas de Mantel que compararon matrices geográficas, morfométricas y genéticas mostraron una baja correlación (todas R 2 < 0.35). Los gráficos factoriales construidos con el CVA evidenciaron delimitación poblacional para los datos morfométricos a escalas microgeográficas. Conclusiones Creemos que T. brasiliensis lleva en su genotipo una fuente de información para permitir la plasticidad fenotípica en toda su distribución para conformar poblaciones, lo que puede haber causado una falta de delimitación de la población para los CVA en el análisis morfométrico para el análisis a escala macrogeográfica. Por otro lado, el patrón de resultados morfométricos en escalas microgeográficas mostró grupos bien definidos, destacando el potencial de esta herramienta para inferir sobre la fuente de infestación.

Files

s13071-020-04340-7.pdf

Files (4.5 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:77646c3af2916eea69fe8d6bf2a5a85c
4.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دوافع التباين الجزيئي والمورفومتري في الترياتوما البرازيلية (نصفيات الأجنحة: الترياتومينا): دقة القياسات المورفومترية الهندسية للهيكلة السكانية على مقياس جغرافي دقيق
Translated title (French)
Facteurs de variation moléculaire et morphométrique chez Triatoma brasiliensis (Hemiptera : Triatominae) : la résolution de la morphométrie géométrique pour la structuration des populations à l'échelle microgéographique
Translated title (Spanish)
Drivers de variación molecular y morfométrica en Triatoma brasiliensis (Hemiptera: Triatominae): la resolución de la morfometría geométrica para la estructuración poblacional a escala microgeográfica

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3083576724
DOI
10.1186/s13071-020-04340-7

Is supplement to
https://openalex.org/W4390631936 (Other)
https://openalex.org/W4366286073 (Other)
https://openalex.org/W3003919201 (Other)
https://openalex.org/W2740100528 (Other)
https://openalex.org/W2564733494 (Other)
https://openalex.org/W2498734180 (Other)
https://openalex.org/W2401227078 (Other)
https://openalex.org/W2324146162 (Other)
https://openalex.org/W2081165481 (Other)
https://openalex.org/W1549616555 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1512506417
  • https://openalex.org/W1531541149
  • https://openalex.org/W1888628860
  • https://openalex.org/W1919080504
  • https://openalex.org/W1919772617
  • https://openalex.org/W1966580128
  • https://openalex.org/W1976869099
  • https://openalex.org/W1977302094
  • https://openalex.org/W1980712276
  • https://openalex.org/W1984632837
  • https://openalex.org/W1990074132
  • https://openalex.org/W1992306664
  • https://openalex.org/W1993732364
  • https://openalex.org/W2002288365
  • https://openalex.org/W2011745781
  • https://openalex.org/W2012353000
  • https://openalex.org/W2017561377
  • https://openalex.org/W2022450523
  • https://openalex.org/W2031290705
  • https://openalex.org/W2033755439
  • https://openalex.org/W2036632018
  • https://openalex.org/W2042134159
  • https://openalex.org/W2045366578
  • https://openalex.org/W2051317301
  • https://openalex.org/W2055043387
  • https://openalex.org/W2065461553
  • https://openalex.org/W2065829067
  • https://openalex.org/W2076080134
  • https://openalex.org/W2092464013
  • https://openalex.org/W2093013744
  • https://openalex.org/W2096675331
  • https://openalex.org/W2100444509
  • https://openalex.org/W2105965585
  • https://openalex.org/W2106716780
  • https://openalex.org/W2106779258
  • https://openalex.org/W2106882534
  • https://openalex.org/W2113112322
  • https://openalex.org/W2122583620
  • https://openalex.org/W2130362098
  • https://openalex.org/W2130728229
  • https://openalex.org/W2132394222
  • https://openalex.org/W2140784970
  • https://openalex.org/W2156186712
  • https://openalex.org/W2164306861
  • https://openalex.org/W2170317051
  • https://openalex.org/W2287937693
  • https://openalex.org/W2344614308
  • https://openalex.org/W2410223335
  • https://openalex.org/W2588880570
  • https://openalex.org/W2590782108
  • https://openalex.org/W2596830693
  • https://openalex.org/W2728776870
  • https://openalex.org/W2755331695
  • https://openalex.org/W2768990819
  • https://openalex.org/W2786529787
  • https://openalex.org/W2795872100
  • https://openalex.org/W2799524357
  • https://openalex.org/W2801159594
  • https://openalex.org/W2903725662
  • https://openalex.org/W2904683046
  • https://openalex.org/W2904715065
  • https://openalex.org/W2917567698
  • https://openalex.org/W4236288200
  • https://openalex.org/W4242695311
  • https://openalex.org/W904564157