In most animal species, juvenile growth is marked by an exponential gain in body weight and size. Here we show that the microbiota of infant mice sustains both weight gain and longitudinal growth when mice are fed a standard laboratory mouse diet or a nutritionally depleted diet. We found that the intestinal microbiota interacts with the somatotropic hormone axis to drive systemic growth. Using monocolonized mouse models, we showed that selected lactobacilli promoted juvenile growth in a strain-dependent manner that recapitulated the microbiota's effect on growth and the somatotropic axis. These findings show that the host's microbiota supports juvenile growth. Moreover, we discovered that lactobacilli strains buffered the adverse effects of chronic undernutrition on the postnatal growth of germ-free mice.

A beetle species synthesizes an antimicrobial peptide to constrain a bacterial symbiont in specialized organs.

Abstract Background Many insects house symbiotic intracellular bacteria (endosymbionts) that provide them with essential nutrients, thus promoting usage of nutrient-poor habitats. Endosymbiont seclusion within host specialized cells, called bacteriocytes, often organized in a dedicated organ, the bacteriome, is crucial in protecting them from host immune defenses while avoiding chronic host immune activation. Previous evidence obtained in the cereal weevil Sitophilus oryzae has shown that bacteriome immunity is activated against invading pathogens, suggesting endosymbionts might be targeted and impacted by immune effectors during an immune challenge. To pinpoint any molecular determinants associated with such challenges, we conducted a dual transcriptomic analysis of S. oryzae ’s bacteriome subjected to immunogenic peptidoglycan fragments. Results We show that upon immune challenge the bacteriome actively participates in the innate immune response via an induction of antimicrobial peptides (AMPs). Surprisingly, endosymbionts do not undergo any transcriptomic changes, indicating that this potential threat goes unnoticed. Immunohistochemistry showed that TCT-induced AMPs are located outside the bacteriome, excluding direct contact with the endosymbionts. Conclusions This work demonstrates that endosymbiont protection during an immune challenge is mainly achieved by efficient confinement within bacteriomes, which provides physical separation between host systemic response and endosymbionts.

Abstract Background The rice weevil Sitophilus oryzae is one of the most important agricultural pests, causing extensive damage to cereal in fields and to stored grains. S. oryzae has an intracellular symbiotic relationship (endosymbiosis) with the Gram-negative bacterium Sodalis pierantonius and is a valuable model to decipher host-symbiont molecular interactions. Results We sequenced the Sitophilus oryzae genome using a combination of short and long reads to produce the best assembly for a Curculionidae species to date. We show that S. oryzae has undergone successive bursts of transposable element (TE) amplification, representing 72% of the genome. In addition, we show that many TE families are transcriptionally active, and changes in their expression are associated with insect endosymbiotic state. S. oryzae has undergone a high gene expansion rate, when compared to other beetles. Reconstruction of host-symbiont metabolic networks revealed that, despite its recent association with cereal weevils (30 Kyear), S. pierantonius relies on the host for several amino acids and nucleotides to survive and to produce vitamins and essential amino-acids required for insect development and cuticle biosynthesis. Conclusions Here we present the genome of an agricultural pest beetle, which may act as a foundation for pest control. In addition, S. oryzae may be a useful model for endosymbiosis, and studying TE evolution and regulation, along with the impact of TEs on eukaryotic genomes.

Abstract Insects often establish long-term relationships with intracellular symbiotic bacteria, i.e . endosymbionts, that provide them with essential nutrients such as amino acids and vitamins. Endosymbionts are typically confined within specialized host cells called bacteriocytes that may form an organ, the bacteriome. Compartmentalization within host cells is paramount for protecting the endosymbionts and also avoiding chronic activation of the host immune system. In the cereal weevil Sitophilus oryzae , bacteriomes are present as a single organ at the larval foregut-midgut junction, and in adults, at the apex of midgut mesenteric caeca and at the apex of the four ovarioles. While the adult midgut endosymbionts experience a drastic proliferation during early adulthood followed by complete elimination through apoptosis and autophagy, ovarian endosymbionts are maintained throughout the weevil lifetime by unknown mechanisms. Bacteria present in ovarian bacteriomes are thought to be involved in the maternal transmission of endosymbionts through infection of the female germline, but the exact mode of transmission is not fully understood. Here, we show that endosymbionts are able to colonize the germarium in one-week-old females, pinpointing a potential infection route of oocytes. To identify potential immune regulators of ovarian endosymbionts, we have analyzed the transcriptomes of the ovarian bacteriomes through young adult development, from one-day-old adults to sexually mature ones. In contrast with midgut bacteriomes, immune effectors are downregulated in ovarian bacteriomes at the onset of sexual maturation. We hypothesize that relaxation of endosymbiont control by antimicrobial peptides might allow bacterial migration and potential oocyte infection, ensuring endosymbiont transmission.

Summary Alnus glutinosa response to Frankia alni is driven by several sequential physiological modifications that include calcium spiking, root hair deformation, penetration, induction of primordium, formation and growth of nodule. Here, we have conducted a transcriptomic study to analyse plant responses to Frankia alni at early stages of symbiosis establishment. Forty-two genes were significantly activated by either with a Frankia culture supernatant or with living cells separated from the roots by a dialysis membrane permitted to identify plant genes which expression changes upon early contact with Frankia . Most of these genes encode biological processes, including oxidative stress and response to stimuli. The most upregulated gene is the non-specific lipid transfer protein (nsLTP) encoding gene with a fold change of 141. Physiological experiments showed that nsLTP increases Frankia nitrogen fixation at sub-lethal concentration. Immunohistochemistry experiments conducted at an early infection stage indicated that nsLTP protein is localized at the deformed root hair region after Frankia inoculation and later in nodules, precisely around bacterial vesicles. Taken together, these results suggest that nsLTP acts at early and late stages of symbiosis, probably by increasing nitrogen uptake by Frankia .