Análise de espécies crípticas do complexo Anastrepha fraterculus (Díptera: Tephritidae) no Brasil através de sequências do gene mitocondrial cytochrome oxidase I

• Main Author: Natália de Souza Araujo
• Other Authors: Andre Luiz Paranhos Perondini
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2012
• Subjects: Espécies crípticas; Mosca-das-frutas; mtCOI; Cryptic species; Fruit fly
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41131/tde-18122012-225903/

A família Tephritidae congrega várias espécies de moscas-das-frutas que utilizam frutos como substrato alimentar no estágio larval, adquirindo o status de inseto-praga quando esses frutos são de valor comercial. O gênero Anastrepha é endêmico do Continente Americano e compreende cerca de 212 espécies descritas, das quais 109 ocorrem no Brasil. A espécie nominal Anastrepha fraterculus representa um complexo de espécies crípticas e se encontra distribuída pela Região Neotropical e sul dos Estados Unidos. No Brasil, através do estudo de diversas características biológicas e do marcador molecular ITS-1 (espaçador ribossômico nuclear), identificou-se a existência de três espécies crípticas no complexo fraterculus, a Anastrepha sp.1 affinis fraterculus, A. sp.2 aff. fraterculus e A. sp.3 aff. fraterculus. Marcadores gênicos presentes no DNA mitocondrial, como o gene cytochrome oxidase I (COI), são ferramentas amplamente utilizadas em análises filogenéticas, pois esta molécula apresenta características distintas do DNA nuclear, como o fato de possuir herança predominantemente materna, apresentar ausência ou baixíssima taxa de recombinação na maioria dos táxons, além de altas taxas mutacionais. Estas características possibilitam a obtenção de dados importantes na interpretação das relações entre as espécies. Amostras do complexo fraterculus (A. sp.1, A. sp.2, A. sp.3) de 14 localidades (média de 5 indivíduos / localidade) no sudeste do Brasil, uma amostra de A sp.4 do Equador e dois grupos externos (A. grandis e A. striata) foram utilizados. Fragmentos de 1139bp do gene COI foram amplificados e sequenciados, 45 haplótipos foram identificados: 30 em A. sp.1, 5 em A. sp.2 e 17 em A. sp.3. A distância média entre as espécies foi de 0,021 e o Fst médio foi 0,347 indicando estruturação populacional muito alta e pequena distância entre os haplótipos, que não apresentaram diferenças fixadas entre as espécies. Os testes de desvio de neutralidade apresentaram valores significativamente negativos. Os testes de seleção evidenciaram a atuação de seleção purificadora com baixos valores de Ka/Ks e significância no Z-teste de seleção. A análise filogenética mostrou fortes evidências de introgressão e não separou as diferentes entidades em clados distintos. Houve a formação de dois ramos principais, um constituído quase que exclusivamente por amostras de A. sp.1, e apenas duas amostras de A. sp.3, e outro que reuniu todas as espécies do complexo. Os dois principais grupos de haplótipos também foram visualizados na rede de haplótipos que mostrou indícios de expansão populacional. Quando somado ao estudo sequências depositadas em bancos de dados por outros autores, a espécie nominal A. fraterculus apresentou em sua distribuição 5 grupos de haplótipos mitocondriais. Dois deles ocorrem no Brasil, um com amostras do México e Costa Rica, um na Guatemala e Venezuela (baixa latitude) e um com indivíduos da Colômbia e Venezuela (alta latitude), sendo que os grupos Brasileiros também reuniram amostras da Argentina e do Equador. Assim, as sequências de COI não permitem a caracterização das entidades do complexo fraterculus apesar de indicar a estruturação populacional e a hipótese mais provável é a de que tenha havido introgressão da molécula mitocondrial entre as espécies do complexo com posterior expansão === The Tephritidae family comprises fruit flies species whose larvae feed and develop in fruits, many of which are commercial varieties and thus the species assume economic significance. Anastrepha genus is distributed throughout the Neotropical region and Southern United States. Analyses of biological characteristics and of the internal transcribed spacer (ITS-1) of the nuclear ribosomal DNA allowed the characterization of three cryptic species of the fraterculus complex in Brazil: Anastrepha sp.1 affinis fraterculus, Anastrepha sp.2 aff. fraterculus and Anastrepha sp.3 aff. fraterculus. Mitochondrial markers as gene cytochrome oxidase I (COI) are largely used in phylogenetic analyses because they have maternal inheritance, none or low recombination and high mutation rates compared to the nuclear DNA. Hence, analyses of the complex based in this marker will offer a divergent perspective from nuclear DNA for inferences on the evolutive relationships between different species. Samples from the fraterculus complex (A. sp.1, A. sp.2, A. sp.3) from 15 localities (average of 5 individuals/ locality) in southeastern Brazil, one sample of A. sp.4 from Ecuador and two outgroups (A. grandis and A. striata) were employed and COI sequences of 1139bp were amplified and analyzed. We identified 45 haplotypes: 30 in A. sp.1, 5 in A.sp.2 and 17 in A. sp.3. The mean distance between the haplotypes was 0.021 and mean Fst 0.347, indicating high population structure and low mitochondrial distance. The neutrality tests had significantly neutral values. The selection tests revealed the action of purifying selection with low values of Ka/Ks and significance in the Z-test selection. Phylogenetic analysis showed strong evidences of introgression and did not separate the various entities in distinct clades grouping the three species in a single branch; there was also the formation of another main branch formed almost exclusively by strains of A. sp.1 and only two samples of A. sp.3. The two main groups of haplotypes were also seen in the haplotype network that showed evidence of population expansion. The analysis of the philogenetic tree based on mitochondrial COI showed strong evidence for introgression. No fixed differences between species were found though mtDNA marker shows a lot of polymorphism. When added sequences deposited in databases by other authors the nominal species A. fraterculus presented in its distribution five groups of mitochondrial haplotypes, two of them in Brazil, one with samples from Mexico and Costa Rica, one in Guatemala and Venezuela and one with individuals from Colombia. The Brazilian groups also collected samples from Argentina and Ecuador. Therefore, the COI sequences do not allow the characterization of the entities of the fraterculus complex, although structure among the species is shown. The most likely hypothesis is that introgression has happened in the mitochondrial molecule among the species with further expansion