Abstract The ingestion of blood represents a significant pressure that immediately increases water, oxidative, and thermal stress, but provides a significant nutrient source to generate resources necessary for the development of progeny. Thermal stress has been assumed to solely be a negative byproduct that has to be alleviated to prevent stress. Here, we examined if the short thermal bouts incurred during a warm blood meal are beneficial to reproduction. To do so, we examined the duration of pregnancy and milk gland protein expression in the tsetse fly, Glossina morsitans , that consumed a warm or cool blood meal. We noted that an optimal temperature for blood ingestion yielded a reduction in the duration of pregnancy. This decline in the duration of pregnancy is due to increased rate of blood digestion when consuming warm blood. This increased digestion likely provided more energy that leads to increased expression of transcript for milk-associated proteins. The shorter duration of pregnancy is predicted to yield an increase in population growth compared to those that consume cool or above host temperatures. These studies provide evidence that consumption of a warm blood meal is likely beneficial for specific aspects of vector biology.

Abstract Lipid metabolism is critical for insect reproduction, especially for species that invest heavily into early developmental stages of their offspring. The role of symbiotic bacteria during this process is unknown but likely essential, especially in the case of obligate microbes that fulfill key biological functions in the host. Using a combined lipidomics, functional genomics and biochemical strategy, we examined the role of lipid metabolism in the interaction between the viviparous tsetse fly ( Glossina morsitans morsitans ) and its obligate endosymbiotic bacteria ( Wigglesworthia glossinidia ) during tsetse pregnancy. We observed increased CTP:phosphocholine cytidylyltransferase ( cct1 ) expression during pregnancy. This gene codes for the enzyme that functions as the rate limiting step in phosphatidylcholine biosynthesis in the Kennedy pathway which is critical for stored lipid metabolism and progeny development. Experimental removal of Wigglesworthia impaired lipid metabolism via disruption of the Kennedy pathway, yielding obese mothers whose developing progeny ultimately starve. Functional validation via experimental cct1 suppression revealed a phenotype similar to females lacking obligate Wigglesworthia symbionts. These results indicate that, in Glossina , symbiont-derived factors, likely B vitamins, are critical for proper function of both lipid biosynthesis and lipolysis. Loss of the symbiosis has a dramatic impact on Glossina fecundity, and may be broadly applicable to other insect systems, particularly to species that require symbiotic partners to maximize lipolysis and reproductive output.

Background: Tsetse flies (Glossina sp.) are the sole vectors of human and animal trypanosomiasis throughout sub-Saharan Africa. Tsetse are distinguished from other Diptera by unique adaptations, including lactation and the birthing of live young (obligate viviparity), a vertebrate blood specific diet by both sexes and obligate bacterial symbiosis. This work describes comparative analysis of six Glossina genomes representing three sub-genera: Morsitans (G. morsitans morsitans (G.m. morsitans), G. pallidipes, G. austeni), Palpalis (G. palpalis, G. fuscipes) and Fusca (G. brevipalpis) which represent different habitats, host preferences and vectorial capacity. Results: Genomic analyses validate established evolutionary relationships and sub-genera. Syntenic analysis of Glossina relative to Drosophila melanogaster shows reduced structural conservation across the sex-linked X chromosome. Sex linked scaffolds show increased rates of female specific gene expression and lower evolutionary rates relative to autosome associated genes. Tsetse specific genes are enriched in protease, odorant binding and helicase activities. Lactation associated genes are conserved across all Glossina species while male seminal proteins are rapidly evolving. Olfactory and gustatory genes are reduced across the genus relative to other characterized insects. Vision associated Rhodopsin genes show conservation of motion detection/tracking functions and significant variance in the Rhodopsin detecting colors in the blue wavelength ranges. Conclusions: Expanded genomic discoveries reveal the genetics underlying Glossina biology and provide a rich body of knowledge for basic science and disease control. They also provide insight into the evolutionary biology underlying novel adaptations and are relevant to applied aspects of vector control such as trap design and discovery of novel pest and disease control strategies.