Culturable bacteria associated with Anastrepha fraterculus sp. 1 : in search of nitrogen-fixing symbionts with biotechnological potential

Anastrepha fraterculus is a significant fruit fly pest in Argentina and other South American countries. Previous studies showed the key role of gut bacteria in the protection and nutrient assimilation of fruit flies, particularly the importance of the biological fixation of nitrogen (diazotrophy). The presence of diazotrophic bacteria in A. fraterculus sp. 1 has been demonstrated through molecular, culture-independent methods. This study is aimed to characterize the composition and diversity of culturable gut bacteria of A. fraterculus sp. 1 males from different origins, and explore their metabolic roles, focusing on diazotrophic bacteria. Three male groups were studied: wild-caught (WW), lab-reared from wild larvae (WL), and lab-colony raised (LL). Gut bacteria were collected and characterized via 16S rRNA gene sequencing, with potential diazotrophs screened using selective media (SIL and NFb). Phylogenetic analysis of 16S rRNA gene mapped potential diazotrophs across the bacterial collection, while biochemical profiling and ARDRA (Amplified rDNA Restriction Analysis) were used to quickly differentiate diazotrophic bacteria. PCR testing for the nifH gene, associated with nitrogen fixation, was also performed. Bacterial diversity was highest in WW, followed by WL, and lowest in LL. In LL and WL, Enterobacter was the most frequent genus, while Klebsiella dominated in WW. Among the 20 SIL+ isolates identified, 10 came from WW, 9 from WL, and 1 from LL. One of these isolates (Enterobacter sp.) was tested as a supplement to the adult diet, without showing a beneficial effect on males pheromone calling behavior. Three isolates were also NFb+; two had the nifH gene. ARDRA was effective for rapid diazotroph discrimination. These findings highlight the potential of gut symbiotic bacteria in eco-friendly pest management strategies like the sterile insect technique (SIT). By using diazotrophic bacteria, protein requirements in artificial diets could be reduced, cutting costs and improving the affordability of SIT programs.

Instituto de Genética

Fil: Salgueiro, Julieta. Universidad Nacional del Sur. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiárida (CERZOS); Argentina

Fil: Salgueiro, Julieta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiárida (CERZOS); Argentina

Fil: Nussenbaum, Ana Laura. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; Argentina

Fil: Nussenbaum, Ana Laura. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina

Fil: Nussenbaum, Ana Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Nussenbaum, Ana Laura. Universidad del Salvador. Facultad de Ciencias Agronómicas y Veterinarias; Argentina

Fil: Marchesini, María Inés. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; Argentina

Fil: Marchesini, María Inés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Garbalena, Micaela Soledad. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética Ewald A. Favret; Argentina

Fil: Garbalena, Micaela Soledad. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina

Fil: Garbalena, Micaela Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Brambilla, Silvina Maricel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; Argentina

Fil: Brambilla, Silvina Maricel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina

Fil: Brambilla, Silvina Maricel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Belliard, Silvina Ahnahi. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental (DBBE); Argentina

Fil: Cuadros, Fabián. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso. Facultad de Ciencias. Instituto de Biología. Laboratorio de Microbiología; Chile

Fil: Núñez, Mauricio. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso. Facultad de Ciencias. Instituto de Biología. Laboratorio de Microbiología; Chile

Fil: Yáñez, Carolina. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso. Facultad de Ciencias. Instituto de Biología. Laboratorio de Microbiología; Chile

Fil: Juárez, María Laura. Fundación Miguel Lillo. Unidad Ejecutora Lillo; Argentina

Fil: Juárez, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Vera, María Teresa. Joint FAO/IAEA Center of Nuclear Techniques in Food and Agriculture. Insect Pest Control Laboratory; Austria

Fil: Lanzavecchia, Silvia Beatriz. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; Argentina

Fil: Lanzavecchia, Silvia Beatriz. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina

Fil: Lanzavecchia, Silvia Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Tsiamis, George. University of Patras. Department of Environmental Engineering; Grecia

Fil: Segura, Diego Fernando. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; Argentina

Fil: Segura, Diego Fernando. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina

Fil: Segura, Diego Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Segura, Diego Fernando. Universidad del Salvador. Facultad de Ciencias Agronómicas y Veterinarias; Argentina