The Basis of Reproductive Isolation Between Ecologically Divergent Host Plant Races
(2018) BIOK01 20181Degree Projects in Biology
- Abstract
- Insects and their host plants constitute a considerable proportion of the diversity on earth, and host shifts hence provide excellent study systems to study the process that drive diversification. In this study, I address what the mechanism to achieve assortative mating is in two host races using different host plants to increase our understanding of how reproductive isolation can arise in the face of ecological specialization. The focal species Tephritis conura is a peacock fly that has recently diverged into two host races through a host plant shift from Cirsium heterophyllum to C. oleraceum. I performed behavioral trials on the two host races, in sympatric and allopatric populations, to test host plant preference and the importance of... (More)
- Insects and their host plants constitute a considerable proportion of the diversity on earth, and host shifts hence provide excellent study systems to study the process that drive diversification. In this study, I address what the mechanism to achieve assortative mating is in two host races using different host plants to increase our understanding of how reproductive isolation can arise in the face of ecological specialization. The focal species Tephritis conura is a peacock fly that has recently diverged into two host races through a host plant shift from Cirsium heterophyllum to C. oleraceum. I performed behavioral trials on the two host races, in sympatric and allopatric populations, to test host plant preference and the importance of both visual and olfactory cues for identifying and choosing host plant. I found that the flies preferred the scent of their host plant and spent significantly longer time in the part of a Y-maze with the scent from their host plant. Conversely, flies did not spend significantly longer time in a compartment with visual contact with their host plants. T. conura is thus able to identify their host plant, indicating that host plant preference acts as a pre-mating isolating barrier between the two host plant races. If there would be stronger selection for a plant preference in sympatry to avoid maladaptive hybridization we would expect the preference to be stronger in sympatry than allopatry, but I did not detect any such difference in preference strength between the sympatric and allopatric population with C. oleraceum as host plant with the sample size used in this study. Studies identifying the genetic basis of host plant adaptation and preference would be interesting to further understand how mate preference is coupled to performance differences on host plants during host plant driven diversification. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Att hitta rätt taggig tistel
Det är mitt i den svenska högsommaren. Det är grönt överallt och även här på så nordliga breddgrader står blommorna i full blom, som färgklickar i allt det gröna. Överallt man tittar ser man insekter av alla dess slag surra omkring bland blommorna. Men hur kommer det sig egentligen att vi har en så stor mångfald av olika växter och insekter?
Flugor som älskar tistlar
I denna studie undersökte jag borrflugan Tephritis conura. Det är en art med vackra vingmönster och färgglada ögon, som parar sig på och lägger sina ägg i knopparna hos olika tistelarter. Ursprungligen la den sina ägg i knoppar från tistelarten brudborste (Cirsium heterophyllum), men idag finns det även flugor som istället har kåltistlar (C.... (More) - Att hitta rätt taggig tistel
Det är mitt i den svenska högsommaren. Det är grönt överallt och även här på så nordliga breddgrader står blommorna i full blom, som färgklickar i allt det gröna. Överallt man tittar ser man insekter av alla dess slag surra omkring bland blommorna. Men hur kommer det sig egentligen att vi har en så stor mångfald av olika växter och insekter?
Flugor som älskar tistlar
I denna studie undersökte jag borrflugan Tephritis conura. Det är en art med vackra vingmönster och färgglada ögon, som parar sig på och lägger sina ägg i knopparna hos olika tistelarter. Ursprungligen la den sina ägg i knoppar från tistelarten brudborste (Cirsium heterophyllum), men idag finns det även flugor som istället har kåltistlar (C. oleraceum) som värdväxter. Den har gjort ett byte av värdväxt, och därmed nisch – något som inte sällan ligger till grund för artbildning. Artbildning som denna leder till diversifiering, vilket i längden kan leda till en ökad biologisk mångfald. Och mycket riktigt är de två populationerna nu så olika på grund av anpassningar till sina respektive värdtistlar att de anses vara på gränsen att bli olika arter. Men kan då flugorna urskilja den värdväxtart de själva kommer från? Är det synen eller luktsinnet som spelar störst roll i identifikationen? Och är effekten större hos olika populationer som finns i samma område, d.v.s. har de anpassat sig för att minska risken att välja fel planta och partner när de samexisterar? Detta bygger på teorin att hybrider har lägre fitness, då de inte är lika välanpassade till någon av värdväxterna som föräldrarna, och att det därför kan finnas naturligt urval för att undvika parning med en felaktig partner.
Flugorna kan blint lukta sig till rätt tistel
För att testa flugornas preferenser av värdväxt använde jag mig av två olika typer av labyrinter, en var för lukt- respektive syntest. I båda ändarna av labyrinterna placerades material från de olika tistlarna, vilka flugorna kunde se eller känna lukten av. Tiden som de spenderade vid sin värdväxt respektive icke-värdväxt noterades. Resultatet visade att borrflugorna kan identifiera sin egna värdväxt på enbart lukten, men tycks inte kunna göra det genom endast synintryck. I vilken utsträckning de valde sin egna värdplanta var inte beroende av om flugorna kom från populationer i områden där bara en av tistelarterna återfinns eller från områden med båda populationerna, där det skulle kunna vara viktigt att inte para sig med individer anpassade till fel tistelsort. En faktor som däremot påverkade valet av värdväxt under de kemiska försöken var vilken värdväxt flugorna hade.
För att få chansen att föra sina gener vidare till nästa generation, bör det vara av yttersta vikt att valet flugorna gör blir korrekt. Den selektion som ständigt pågår är ofta grunden för evolutionen och den mångfald vi ser överallt omkring oss, inte bara när det kommer till växter och insekter.
Examensarbete för kandidatexamen i Biologi 15 hp 2018
Biologiska institutionen, Lunds universitet
Handledare: Anna Runemark
Evolutionär ekologi (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/8963459
- author
- Kärrnäs, Emma
- supervisor
- organization
- course
- BIOK01 20181
- year
- 2018
- type
- M2 - Bachelor Degree
- subject
- language
- English
- id
- 8963459
- date added to LUP
- 2018-11-26 09:22:40
- date last changed
- 2018-11-26 09:22:40
@misc{8963459,
abstract = {{Insects and their host plants constitute a considerable proportion of the diversity on earth, and host shifts hence provide excellent study systems to study the process that drive diversification. In this study, I address what the mechanism to achieve assortative mating is in two host races using different host plants to increase our understanding of how reproductive isolation can arise in the face of ecological specialization. The focal species Tephritis conura is a peacock fly that has recently diverged into two host races through a host plant shift from Cirsium heterophyllum to C. oleraceum. I performed behavioral trials on the two host races, in sympatric and allopatric populations, to test host plant preference and the importance of both visual and olfactory cues for identifying and choosing host plant. I found that the flies preferred the scent of their host plant and spent significantly longer time in the part of a Y-maze with the scent from their host plant. Conversely, flies did not spend significantly longer time in a compartment with visual contact with their host plants. T. conura is thus able to identify their host plant, indicating that host plant preference acts as a pre-mating isolating barrier between the two host plant races. If there would be stronger selection for a plant preference in sympatry to avoid maladaptive hybridization we would expect the preference to be stronger in sympatry than allopatry, but I did not detect any such difference in preference strength between the sympatric and allopatric population with C. oleraceum as host plant with the sample size used in this study. Studies identifying the genetic basis of host plant adaptation and preference would be interesting to further understand how mate preference is coupled to performance differences on host plants during host plant driven diversification.}},
author = {{Kärrnäs, Emma}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{The Basis of Reproductive Isolation Between Ecologically Divergent Host Plant Races}},
year = {{2018}},
}