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Sperm chromatin remodelling and Wolbachia-induced cytoplasmic incompatibility in Drosophila

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Wolbachia pipientis is an obligate bacterial endosymbiont, which has successfully invaded approximately 20% of all insect species by manipulating their normal developmental patterns. Wolbachia-induced phenotypes include parthenogenesis, male killing, and, most notably, cytoplasmic incompatibility. In the future these phenotypes might be useful in controlling or modifying insect populations but this will depend on our understanding of the basic molecular processes underlying insect fertilization and development. Wolbachia-infected Drosophila simulans express high levels of cytoplasmic incompatibility in which the sperm nucleus is modified and does not form a normal male pronucleus when fertilizing eggs from uninfected females. The sperm modification is somehow rescued in eggs infected with the same strain of Wolbachia. Thus, D. simulans has become an excellent model organism for investigating the manner in which endosymbionts can alter reproductive programs in insect hosts. This paper reviews the current knowledge of Drosophila early development and particularly sperm function. Developmental mutations in Drosophila that are known to affect sperm function will also be discussed.Key words: sperm chromatin, fertilization, Drosophila, Wolbachia, cytoplasmic incompatibility.

Wolbachia pipientis est une bactérie endosymbiotique stricte qui a réussi à envahir environ 20% de toutes les espèces d'insectes en manipulant leurs patrons de développement normaux. Parmi les phénotypes induits par Wolbachia, il y a la parthénogenèse, l'élimination des mâles et, plus particulièrement, l'incompatibilité cytoplasmique. Dans le futur, ces phénotypes pourraient servir à contrôler ou modifier des populations d'insectes, mais cela sera fonction de notre compréhension des processus moléculaires fondamentaux sous-jacents à la fertilisation et au développement des insectes. Chez des drosophiles (Drosophila simulans) infectées par Wolbachia, il y a un taux élevé d'incompatibilité cytoplasmique, un état où le noyau de leurs spermatozoïdes est modifié de sorte qu'il ne forme pas un pronucléus mâle normal lorsqu'ils fertilisent des œufs de femelles non infectées. Par contre, on ne sait trop pourquoi, cette modification n'a pas d'effet lorsque ces spermatozoïdes fertilisent des œufs infectés par la même souche de Wolbachia. Ainsi, D. simulans est devenue un excellent modèle pour étudier le mécanisme par lequel des endosymbiotes modifient les programmes de reproduction des insectes hôtes. Cet article fait la revue des connaissances actuelles concernant le développement précoce et principalement la fonction des spermatozoïdes de la drosophile. Nous discutons également de mutations affectant la fonction des spermatozoïdes et le développement de la drosophile.Mots clés : chromatine des spermatozoïdes, fertilisation, drosophile, Drosophila, Wolbachia, incompatibilité cytoplasmique.[Traduit par la Rédaction]
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Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2003

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