Virginie S. Braman, Joncour P, Michael Frochaux, François Leulier, Claire-Emmanuelle Indelicato, Dali Ma, Bart Deplancke, Maroun Bou-Sleiman, Gilles Storelli, Maria Litovchenko, Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon (IGFL), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AGROCAMPUS OUEST, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Eléments transposables, évolution, populations, Département génétique, interactions et évolution des génomes [LBBE] (GINSENG), Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Summary Eukaryotic genomes encode several buffering mechanisms that robustly maintain invariant phenotypic outcome despite fluctuating environmental conditions. Here we show that the Drosophila gut-associated commensals, represented by a single facultative symbiont, Lactobacillus plantarum (LpWJL), constitutes a so far unexpected buffer that masks the contribution of the host's cryptic genetic variation (CGV) to developmental traits while the host is under nutritional stress. During chronic under-nutrition, LpWJL consistently reduces variation in different host phenotypic traits and ensures robust organ patterning during development; LpWJL also decreases genotype-dependent expression variation, particularly for development-associated genes. We further provide evidence that LpWJL buffers via reactive oxygen species (ROS) signaling whose inhibition impairs microbiota-mediated phenotypic robustness. We thus identified a hitherto unappreciated contribution of the gut facultative symbionts to host fitness that, beyond supporting growth rates and maturation timing, confers developmental robustness and phenotypic homogeneity in times of nutritional stress., Graphical Abstract, Highlights • Upon nutritional stress, fly commensals buffer the effects of cryptic genetic variants • Fly gut commensals buffer transcriptional variation in developmental genes • Fly commensals buffer phenotypic heterogeneity and mediate developmental canalization • Compromising ROS activities impair microbial buffering capacity, Biological Sciences; Microbiology; Oral Microbiology