Closely related Tephritis flies (Diptera: Tephritidae) have closely related host plants
(2021) BION03 20201Degree Projects in Biology
- Abstract
- A significant proportion of the diversity of species seen today are insects and their host plants, and the evolutionary mechanisms behind their radiation have long captured the interest of biologists. The peacock flies of the large genus Tephritis (Tephritidae) use different host plants in the family Asteraceae for their reproduction. There is variation both in use of host plant species and in the degree of generalism within Tephritis, making the genus an excellent system for understanding how species colonise novel hosts and the consequences for this process for diversification. To understand how interactions between insects and plants affect rates of diversification, a solid understanding of the phylogeny of the species complex is... (More)
- A significant proportion of the diversity of species seen today are insects and their host plants, and the evolutionary mechanisms behind their radiation have long captured the interest of biologists. The peacock flies of the large genus Tephritis (Tephritidae) use different host plants in the family Asteraceae for their reproduction. There is variation both in use of host plant species and in the degree of generalism within Tephritis, making the genus an excellent system for understanding how species colonise novel hosts and the consequences for this process for diversification. To understand how interactions between insects and plants affect rates of diversification, a solid understanding of the phylogeny of the species complex is crucial. The aim of this study was to produce a phylogeny of the genus to evaluate how well that phylogeny mirrors the phylogeny of their host plants. Based on de novo assembled genomes of both fresh and museum samples a gene set of 100 orthologs was extracted, and used to infer the phylogeny of 33 tephritid taxa. These taxa covered 20% of all known Tephritis species. I found that the phylogeny was well supported, with a few exceptions. Interestingly, in contrast to findings from other recent molecular studies, Heringina is here shown to nest outside of the genus Tephritis. The results also suggest that there is a clear phylogenetic component to host use, as more closely related Tephritis species tend to have more closely related host plants. My findings offer support to the oscillation hypothesis, where it would seem as the ancestral Tephritis was a broad generalist, diversifying and specialising on different host plant tribes within Asteraceae. Current patterns of host plant use also suggests that some species of Tephritis might undergo a renewed burst of diversification in the near future. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Den där blomman är min!
Det är juni. Vart man än vänder blicken är det grönt och blommorna står som vackra färgklickar i allt det gröna. Fjärilar, bin och andra insekter surrar omkring bland blommorna i jakt på föda. Det myllrar av liv och olika arter. Men vart ifrån kommer egentligen all den mångfald av växter och insekter som vi ser?
För att förstå biodiversiteten runtomkring oss och hur olika arter är släkt använder man sig ofta av släktträd, s.k. fylogenier. I denna studie undersökte jag släktskapet hos ett släkte av små borrflugor, Tephritis. Dessa har vackra vingmönster och färgglada ögon, som parar sig på och lägger sina ägg i knopparna hos olika korgblommiga växter (familjen Asteraceae). Det finns över 150 olika arter i... (More) - Den där blomman är min!
Det är juni. Vart man än vänder blicken är det grönt och blommorna står som vackra färgklickar i allt det gröna. Fjärilar, bin och andra insekter surrar omkring bland blommorna i jakt på föda. Det myllrar av liv och olika arter. Men vart ifrån kommer egentligen all den mångfald av växter och insekter som vi ser?
För att förstå biodiversiteten runtomkring oss och hur olika arter är släkt använder man sig ofta av släktträd, s.k. fylogenier. I denna studie undersökte jag släktskapet hos ett släkte av små borrflugor, Tephritis. Dessa har vackra vingmönster och färgglada ögon, som parar sig på och lägger sina ägg i knopparna hos olika korgblommiga växter (familjen Asteraceae). Det finns över 150 olika arter i Tephritis-släktet men många är dåligt kända och nya arter beskrivs löpande. Något man dock vet är att olika arter har olika värdväxter, samt att många arter har specialiserat sig på en värdväxtart eller på flera värdväxtarter inom samma släkte. För att förstå hur denna variation uppstått så ville jag ta reda på om närbesläktade flugarter också har närbesläktade värdväxter.
För att ta reda på detta använde jag mig av insamlade Tephritis-flugor som jag extraherade DNA ifrån. Med hjälp av denna data identifierade jag 100 gener hos de olika arterna, som jag sedan använde mig av för att återskapa en fylogeni. Totalt innehöll fylogenin 29 Tephritis och fyra nära besläktade borrflugearter. Släktträdet gav ett säkert resultat som visade hur de olika arterna är släkt med varandra. Borrflugan Heringina guttata visade sig vara mycket närbesläktad med arterna i släktet Tephritis. Jag sammanfattade även data från andra studier om värdväxtanvändandet av olika Tephritis-arter och hur deras värdväxter var släkt med varandra. Detta i kombination med min fylogeni visade att nära besläktade flugarter även har nära besläktade värdväxter. Olika grupper av flugor i släktträdet har specialiserat sig på olika grupper av korgblommiga växter.
En närmare titt på detta mönster av värdväxtanvändning kan ge oss svar på fler frågor om artbildandet inom släktet Tephritis. Anfadern till alla Tephritis-arter var troligtvis en art som använde sig av många olika slags värdväxter. Populationer av denna art har sedan specialiserat sig på olika grupper av korgblommiga växter med skilda egenskaper och ackumulerat anpassningar till dessa egenskaper tills de blivit olika arter. Vissa Tephritis verkar dock vara mer av generalister, som visar att det är möjligt att återgå till att använda sig av fler värdväxter igen. Detta skulle kunna leda till att ännu fler nya arter skulle kunna uppkomma genom en upprepad cykel av specialisering.
Så nästa gång du ser en insekt på en blomma, tänk på att det är interaktionen mellan insekter och växter som har lett till den fantastiska mångfalden vi ser!
Masterexamensprojekt i Biologi 60 hp 2021
Biologiska institutionen, Lunds universitet
Handledare: Anna Runemark
Biodiversitet (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9061225
- author
- Kärrnäs, Emma
- supervisor
- organization
- course
- BION03 20201
- year
- 2021
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- language
- English
- id
- 9061225
- date added to LUP
- 2021-07-07 14:59:46
- date last changed
- 2021-07-07 14:59:46
@misc{9061225,
abstract = {{A significant proportion of the diversity of species seen today are insects and their host plants, and the evolutionary mechanisms behind their radiation have long captured the interest of biologists. The peacock flies of the large genus Tephritis (Tephritidae) use different host plants in the family Asteraceae for their reproduction. There is variation both in use of host plant species and in the degree of generalism within Tephritis, making the genus an excellent system for understanding how species colonise novel hosts and the consequences for this process for diversification. To understand how interactions between insects and plants affect rates of diversification, a solid understanding of the phylogeny of the species complex is crucial. The aim of this study was to produce a phylogeny of the genus to evaluate how well that phylogeny mirrors the phylogeny of their host plants. Based on de novo assembled genomes of both fresh and museum samples a gene set of 100 orthologs was extracted, and used to infer the phylogeny of 33 tephritid taxa. These taxa covered 20% of all known Tephritis species. I found that the phylogeny was well supported, with a few exceptions. Interestingly, in contrast to findings from other recent molecular studies, Heringina is here shown to nest outside of the genus Tephritis. The results also suggest that there is a clear phylogenetic component to host use, as more closely related Tephritis species tend to have more closely related host plants. My findings offer support to the oscillation hypothesis, where it would seem as the ancestral Tephritis was a broad generalist, diversifying and specialising on different host plant tribes within Asteraceae. Current patterns of host plant use also suggests that some species of Tephritis might undergo a renewed burst of diversification in the near future.}},
author = {{Kärrnäs, Emma}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Closely related Tephritis flies (Diptera: Tephritidae) have closely related host plants}},
year = {{2021}},
}