JC
James Carolan
Author with expertise in Insect-Plant Interactions in Agricultural Ecosystems
Achievements
Open Access Advocate
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
6
(83% Open Access)
Cited by:
779
h-index:
24
/
i10-index:
35
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

The genomes of two key bumblebee species with primitive eusocial organization

Ben Sadd et al.Apr 13, 2015
The shift from solitary to social behavior is one of the major evolutionary transitions. Primitively eusocial bumblebees are uniquely placed to illuminate the evolution of highly eusocial insect societies. Bumblebees are also invaluable natural and agricultural pollinators, and there is widespread concern over recent population declines in some species. High-quality genomic data will inform key aspects of bumblebee biology, including susceptibility to implicated population viability threats.We report the high quality draft genome sequences of Bombus terrestris and Bombus impatiens, two ecologically dominant bumblebees and widely utilized study species. Comparing these new genomes to those of the highly eusocial honeybee Apis mellifera and other Hymenoptera, we identify deeply conserved similarities, as well as novelties key to the biology of these organisms. Some honeybee genome features thought to underpin advanced eusociality are also present in bumblebees, indicating an earlier evolution in the bee lineage. Xenobiotic detoxification and immune genes are similarly depauperate in bumblebees and honeybees, and multiple categories of genes linked to social organization, including development and behavior, show high conservation. Key differences identified include a bias in bumblebee chemoreception towards gustation from olfaction, and striking differences in microRNAs, potentially responsible for gene regulation underlying social and other traits.These two bumblebee genomes provide a foundation for post-genomic research on these key pollinators and insect societies. Overall, gene repertoires suggest that the route to advanced eusociality in bees was mediated by many small changes in many genes and processes, and not by notable expansion or depauperation.
0
Citation367
0
Save
0

Predicted Effector Molecules in the Salivary Secretome of the Pea Aphid (Acyrthosiphon pisum): A Dual Transcriptomic/Proteomic Approach

James Carolan et al.Jan 13, 2011
The relationship between aphids and their host plants is thought to be functionally analogous to plant-pathogen interactions. Although virulence effector proteins that mediate plant defenses are well-characterized for pathogens such as bacteria, oomycetes, and nematodes, equivalent molecules in aphids and other phloem-feeders are poorly understood. A dual transcriptomic-proteomic approach was adopted to generate a catalog of candidate effector proteins from the salivary glands of the pea aphid, Acyrthosiphon pisum. Of the 1557 transcript supported and 925 mass spectrometry identified proteins, over 300 proteins were identified with secretion signals, including proteins that had previously been identified directly from the secreted saliva. Almost half of the identified proteins have no homologue outside aphids and are of unknown function. Many of the genes encoding the putative effector proteins appear to be evolving at a faster rate than homologues in other insects, and there is strong evidence that genes with multiple copies in the genome are under positive selection. Many of the candidate aphid effector proteins were previously characterized in typical phytopathogenic organisms (e.g., nematodes and fungi) and our results highlight remarkable similarities in the saliva from plant-feeding nematodes and aphids that may indicate the evolution of common solutions to the plant-parasitic lifestyle.
0
Citation225
0
Save
0

Multi-omics approaches define novel aphid effector candidates associated with virulence and avirulence phenotypes

Peter Thorpe et al.Jul 30, 2024
ABSTRACT Background Compatibility between plant parasites and their hosts is genetically determined by both interacting organisms. For example, plants may carry resistance (R) genes or deploy chemical defences. Aphid saliva contains many proteins that are secreted into host tissues. Subsets of these proteins are predicted to act as effectors, either subverting or triggering host immunity. However, associating particular effectors with virulence or avirulence outcomes presents challenges due to the combinatorial complexity. Here we use defined aphid and host genetics to test for co-segregation of expressed aphid transcripts and proteins with virulent or avirulent phenotypes. Results We compared virulent and avirulent pea aphid parental genotypes, and their bulk segregant F1 progeny on Medicago truncatula genotypes carrying or lacking the RAP1 resistance quantitative trait locus. Differential gene expression analysis of whole body and head samples, in combination with proteomics of saliva and salivary glands, enabled us to pinpoint proteins associated with virulence/avirulence phenotypes. There was relatively little impact of host genotype, whereas large numbers of transcripts and proteins were differentially expressed between parental aphids, likely a reflection of their classification as divergent biotypes within the pea aphid species complex. Many fewer transcripts intersected with the equivalent differential expression patterns in the bulked F1 progeny, providing an effective filter for removing genomic background effects. Overall, there were more upregulated genes detected in the F1 avirulent dataset compared with the virulent one. Some genes were differentially expressed both in the transcriptome and in the proteome datasets, with aminopeptidase N proteins being the most frequent differentially expressed family. In addition, a substantial proportion (27%) of salivary proteins lack annotations, suggesting that many novel functions remain to be discovered. Conclusions Especially when combined with tightly controlled genetics of both insect and host, multi-omics approaches are powerful tools for revealing and filtering candidate lists down to plausible genes for further functional analysis as putative aphid effectors.
0
Citation1
0
Save
1

Global protein responses of multi-drug resistant plasmid containing Escherichia coli to ampicillin, cefotaxime, imipenem and ciprofloxacin

Anatte Margalit et al.Jul 26, 2021
Abstract Antimicrobial resistance (AMR) and multi-drug resistance (MDR) in pathogenic bacteria are frequently mediated by plasmids. However, plasmids do not exist in isolation but rather require the bacterial host interaction in order to produce the AMR phenotype. This study aimed to utilise mass spectrometry-based proteomics to reveal the plasmid and chromosomally derived protein profile of Escherichia coli under antimicrobial stress. This was achieved by comparing the proteomes of E. coli containing the MDR pEK499 plasmid, under ampicillin, cefotaxime, imipenem or ciprofloxacin stress with the proteomes of these bacteria grown in the absence of antimicrobial. Our analysis identified statistically significant differentially abundant proteins common to groups exposed to the β-lactam antimicrobials but not ciprofloxacin, indicating a β-lactam stress response to exposure from this class of drugs, irrespective of β-lactam resistance or susceptibility. These include ecotin and free methionine-R-sulfoxide reductase. These data also identified distinct differences in the cellular response to each β-lactam. Data arising from comparisons of the proteomes of ciprofloxacin-treated E. coli and controls detected an increase in the relative abundance of proteins associated with ribosomes, translation, the TCA-cycle and several proteins associated with detoxification and a decrease in the relative abundances of proteins associated with stress response, including oxidative stress. We identified changes in proteins associated with persister formation in the presence of ciprofloxacin but not the β-lactams. The plasmid proteome differed across each treatment and did not follow the pattern of antimicrobial – AMR protein associations. For example, a relative increase in the amount of blaCTX-M-15 in the presence of cefotaxime and ciprofloxacin but not the other β-lactams, suggesting regulation of the blaCTX-M-15 protein production. The proteomic data from the this study provided novel insights into the proteins produced from the chromosome and plasmid under different antimicrobial stresses. These data also identified novel proteins not previously associated with AMR or antimicrobials responses in pathogens, which may well represent potential targets of AMR inhibition.