Molecular characterization and phylogenetic relationships among European Aphidius Nees (Hymenoptera, Braconidae, Aphidiinae)

Abstract

The genus Aphidius includes many species of economic importance that are used as biocontrol agents against numerous pest aphids in greenhouses and under open field conditions. However, classification within this genus is constantly revisited, in view of the fact that the biology, ecology and taxonomic status of many species are still understudied. Partial sequences of the cytochrome oxidase subunit I mitochondrial gene (mtCOI) and Elongation factor 1-α nuclear gene (EF1-α) were used to explore the taxonomic status and phylogenetic relationships of 33 European species from the genus Aphidius in different aphid /plant host associations over a wide area of distribution. Phylogenetic analyses clarified that Aphidius is in fact a paraphyletic group. Topology of the maximum likelihood tree showed separation of 22 taxa as independent species: A. erysimi, A. sonchi, A. linosiphonis, A. hieraciorum, A. arvensis, A. balcanicus, A. phalangomyzi, A. banksae, A. uzbekistanicus, A. sussi, A. silvaticus, A. avenae, A. rosae, A. ericaphidis, A. eadyi, A. viaticus, A. schimitscheki, A. ribis, A. setiger, A. asteris, A. matricariae and A. urticae. Besides “good” species, five more clades were distinguished: i) A. salicis and A. aquilus; ii) A. funebris, A. tanacetarius, A. absinthii; iii) A. ervi and A. microlophii; iv) A. chaetosiphonis and A. hortensis; v) A. rubi and A. rhopalosiphi. Taxa within five clades could not be clearly discriminated as separate species based on either mtCOI or EF1-α. Failure of the two markers to delimit these taxa could be attributed either to adaptive divergence due to host and/or habitat range expansion and speciation or to mitochondrial introgression via hybridization of sibling species. In any event, it is suggested that their taxonomic status be re-visited using an integrative approach. Molecular characterization revealed cryptic taxa associated with different hosts within the A. urticae group. Re-descriptions of A. urticae s. str., A. rubi and A. silvaticus are given. Also, mtDNA barcoding identified the presence of A. ericaphidis for the first time in Europe

У род Aphidius класификоване су многе врсте које су економски значајне као биолошки агенти за контролу штетних врста биљних вашију у стакленицима и на отвореном пољу. Обзиром да биологија, екологија и таксономски статус многих врста нису довољно истражени, класификација врста унутар рода се континуирано ревидира. Делимичне секвенце гена митохондријске ДНК цитохром оксидазе субјединица I (mtCOI) и једарног гена за фактор елонгације 1-α a (EF1-α) су маркери коришћени у истраживању таксономског статуса и филогенетиских односа 33 врсте рода Aphidius у асоцијацији са раличитим врстама ваши и биљака домаћина сакупљених са ширег арела у Европи. Филогенетске анализе су потврдиле да је род Aphidius парафилетички. На филогенетском стаблу конструисаном maximum likelihood методом јасно је издвајање следећа 22 таксона као засебних врста: A. erysimi, A. sonchi, A. linosiphonis, A. hieraciorum, A. arvensis, A. balcanicus, A. phalangomyzi, A. banksae, A. uzbekistanicus, A. sussi, A. silvaticus, A. avenae, A. rosae, A. ericaphidis, A. eadyi, A. viaticus, A. schimitscheki, A. ribis, A. setiger, A. asteris, A. matricariae и A. urticae Поред ових „добрих“ врста, издовјило се још пет клада: i) A. salicis и A. aquilus; ii) A. funebris, A. tanacetarius, A. absinthii; iii) A. ervi и A. microlophii; iv) A. chaetosiphonis и A. hortensis; v) A. rubi и A. rhopalosiphi. Врсте у овим кладама се не могу јасно идентификовати на основу митохондријског и једарног маркера. Неуспех у идентификацији врста применом ових маркера може се приписати адаптивној дивергенцији услед ширења круга домаћина или станишта и специјацији, или митохондријалној интрогресији приликом хибридизације примерака сродних врста. За поједине врсте сугерише се ревизија таксономског статуса, примењујући савремени интегративни приступ. Молекуларна идентификација mtCOI открила је у оквиру комплекса врста A. urticae три криптичне врсте A. urticae s. str., A. rubi и A. silvaticus. Такође, ДНК баркодинг метод је потврдио први пут у Европи присуство врсте A. ericaphidis.