Solving basal phylogeny and some taxonomic problems within family Ceratopogonidae (Diptera) using 16S rDNA sequences

TÓTHOVÁ, Andrea, Jan KNOZ, Josef BRYJA and Jaromír VAŇHARA. Solving basal phylogeny and some taxonomic problems within family Ceratopogonidae (Diptera) using 16S rDNA sequences. In Proccedings of the 6th International Congress of Dipterology. Fukuoka, Japan: Organizing Comitee of the 6th International Congress of Dipterology, 2006, p. 271-272.

Basic information

• Original name: Solving basal phylogeny and some taxonomic problems within family Ceratopogonidae (Diptera) using 16S rDNA sequences
• Name in Czech: Hodnotenie vybraných taxonomických problémov v čeľadi Ceratopogonidae na základe sekvencií 16S
• Authors: TÓTHOVÁ, Andrea (703 Slovakia, guarantor), Jan KNOZ (203 Czech Republic), Josef BRYJA (203 Czech Republic) and Jaromír VAŇHARA (203 Czech Republic).
• Edition: Fukuoka, Japan, Proccedings of the 6th International Congress of Dipterology, p. 271-272, 2 pp. 2006.
• Publisher: Organizing Comitee of the 6th International Congress of Dipterology

Other information

• Original language: English
• Type of outcome: Proceedings paper
• Field of Study: 10600 1.6 Biological sciences
• Country of publisher: Japan
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• RIV identification code: RIV/00216224:14310/06:00017376
• Organization unit: Faculty of Science
• Keywords in English: Ceratopogonidae 16S phylogeny Diptera Dasyhelea

Abstract

The family Ceratopogonidae is a diverse and interesting family of biting flies containing vectors of viruses, protoza and nematodes as well. Sequences from the mitochondrial 16S rDNA gene were analysed for 16 species of the family Ceratopogonidae representing 6 genera of 3 subfamilies. Phylogenetic reconstruction by NJ, MP and MP methods gave a strong support to the monophyly and the recent systematics of the family. The analysis of the 16S rDNA sequences supported the separation of the family to the subfamily and tribe level. We documented also the ability of 16S rRNA gene sequences to distinguish species within a genus. Obtained results in general confirmed the intrageneric classification and helped to resolve some taxonomical problems, i.e. supported the validity of species Dasyhelea saxicola, D. versicolor and D. septuosa, which are very variable in their morphological characters and difficult to identify on the basis of their morphology. The only phylogenetic study based on molecular data analysed sequences of the cox2 gene and supported the monophyly of the family as well as the recent classification based on morphological characters (Beckenbach & Borkent 2003). However, cox2 gene was not tested for its usefullnes on interspecific level. First, we used the mitochondrial 16S rRNA gene sequences to analyse a molecular phylogeny of the family and compared the generic relationships with the established phylogeny of this group based on morphology and fossil records. Second, we tested the usefullnes of 16S gene marker on the genus and species level and by using these sequences we tried to revise the validity of problematic taxa from the genus Dasyhelea. The study was financially supported by the PhD Research Fellowship of Ministry of Education GA ČR 524/05/H536 and grant MSM No. 0021622416 of the Masaryk University.

Abstract (in Czech)

Čeleď pakomárcovitých (Diptera, Ceratopogonidae) zahrnuje vesměs drobný dvoukřídlý hmyz s velikostí těla 1-6 mm. Patří sem i několik rodů s krevsajícími druhy, které tak mají velký veterinární a zdravotnický význam. Determinace druhů čeledi Ceratopogonidae je poměrně komplikovaná a náročná, především vzhledem k malým rozměrům těla, často nejasným determinačním znakům a v neposlední řadě i nedostatku vhodné determinační literatury. Na základě získaných sekvencí 16 druhů čeledi pakomárcovitích byla sestavena rekonstrukce fylogenetických vztahů v rámci čeledi a objasněny některé taxonomické problémy, na které klasické metody nebyly schopné dát uspokojivou odpověď. Fylogenetické rekonstrukce byly provedeny v programu MEGA 3 využitím různých modelů (Jukes-Cantor, Kimura 2-Parameter, Tamura – Nei, P-distances) se similárním výsledkem. Parciální sekvence genu 16S rRNA objasnily taxonomické problémy v rodech Dasyhelea a Atrichopogon. U rodu Dasyhelea šlo o rozlišení druhů Dasyhelea saxicola, D. versicolor a D. septuosa, které jsou na základě variabilních morfologických znaků téměř nerozlišitelné. Jde především o celkové zbarvení, zbarvení končetin a morfologie gonosternitu samic. Je prosazovaná teorie, že zbarvení jedinců úzce souvisí (tedy i varíruje) s biotopem,v němž se larvy i imaga vyvíjejí. Tato teorie byla vyvrácena a byla potvrzena validita všech tří výše uvedených druhů. U rodu Atrichopogon (podrod Meloehelea) šlo o nález, resp. potvrzení či vyvrácení determinace několika jedinců na základě v současnosti jediného morfologického klíče jako severoamerického druhu A. epicautae. Jedinci, kteří byli podle klíče determinováni jako A. epicautae, potvrdili 100%-ní identitu s běžným druhem A. lucorum. V současné době je připravována do tisku revize podrodu Meloehelea (jak druhy evropské, tak americké a kanadské) na základě morfologických znaků. Rekonstrukce fylogenetických vztahů plně podpořila současný systém založený na morfologických vztazích, volba mitochondriálního genu 16S u pakomárců se tedy osvědčila na více taxonomických úrovních.

Links

• MSM0021622416, plan (intention): Name: Diverzita biotických společenstev a populací: kauzální analýza variability v prostoru a čase

Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, Diversity of Biotic Communities and Populations: Causal Analysis of variation in space and time