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Abstract：
OBJECTIVE: Insects that live exclusively on vertebrate blood utilize symbiotic bacteria as a source of essential compounds, e.g., B vitamins. In louse flies, the most frequent symbiont originated in genus Arsenophonus, known from a wide range of insects. Here, we analyze genomic traits, phylogenetic origins, and metabolic capacities of 11 Arsenophonus strains associated with louse flies. We show that in louse flies, Arsenophonus established symbiosis in at least four independent events, reaching different stages of symbiogenesis. This allowed for comparative genomic analysis, including convergence of metabolic capacities. The significance of the results is twofold. First, based on a comparison of independently originated Arsenophonus symbioses, it determines the importance of individual B vitamins for the insect host. This expands our theoretical insight into insect-bacteria symbiosis. The second outcome is of methodological significance. We show that the comparative approach reveals artifacts that would be difficult to identify based on a single-genome analysis.
摘要：
Arsenophonus是一种广泛的昆虫共生体，其生命策略从寄生到强制共生不等。在只生活在脊椎动物血液中的昆虫中，推测互惠的砷毒株可提供昆虫宿主饮食中缺失的B族维生素。河马科,与采采蝇有关的专性血液喂食器，以前曾被认为在几个独立的事件中获得了Arsenophonus共生体。基于11个河马科相关菌株的比较基因组分析，其中9个是新组装的，我们揭示了广泛的基因组特征和系统发育关系。系统发育模式和基因组性状将菌株分为两种不同的类型。7个菌株显示出专性互助者的特征，具有显着减少的基因组和长的系统发育分支。剩下的四个菌株聚集在短树枝上，它们的基因组类似于自由生活的细菌或兼性共生体。系统发育位置和基因组特征均表明，河马科-砷的进化史是至少具有四个独立起源的短期进化的混合物。在可用的Arsenophonus基因组中重建B族维生素途径的比较方法产生了两种模式。一方面,这表明个体B族维生素在宿主-共生体相互作用中的重要性不同。而一些(核黄素，泛酸,和叶酸）似乎是由所有与河马科相关的专性共生体合成的，其他人的途径(硫胺素，烟酰胺,和钴胺素）大多缺失。另一方面,广泛的比较产生了可以作为进一步评估途径的完整性和功能的基础的模式。重要性只生活在脊椎动物血液中的昆虫利用共生细菌作为必需化合物的来源，例如，B族维生素.在虱子苍蝇中，最常见的共生生物起源于砷属，从各种各样的昆虫中得知。这里,我们分析基因组特征，系统发育起源，和11种与虱蝇相关的砷毒株的代谢能力。我们证明在虱子苍蝇中，Arsenophonus在至少四个独立事件中建立了共生关系，达到共生体的不同阶段。这允许进行比较基因组分析，包括代谢能力的收敛。结果的意义是双重的。首先,基于对独立起源的Arsenophonus共生生物的比较，它决定了个体B族维生素对昆虫宿主的重要性。这扩展了我们对昆虫-细菌共生的理论见解。第二个结果具有方法论意义。我们表明，比较方法揭示了基于单基因组分析难以识别的伪影。
