Genetic Introgression in Populations of Two Related Species Adalia frigida (Schneider, 1792) and Adalia bipunctata (Linnaeus, 1758) (Coleoptera: Coccinellidae) in the Zone of Sympatry

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The haplotype diversity of mtDNA of the circumpolar species of ladybirds Adalia frigida collected in Yakutsk and Salekhard was studied. Based on the analysis of the nucleotide sequences of the cox1 gene, 18 mitochondrial haplotypes were identified, of which 14 were new. Of the 18 haplotypes of A. frigida, two (H32 and H9) are the most common. In the Salekhard region, the range of A. frigida overlaps with that of another closely related species, A. bipunctata. The value of divergence in the cox1 gene between A. frigida and A. bipunctata reaches 4.1–4.3% and corresponds to the level of differences characteristic of closely related species. These species are able to interbreed, the share of hybrid individuals (A. frigida and A. bipunctata) in Salekhard is 56.5%. Hybridization between A. frigida and A. bipunctata led to mutual mitochondrial introgression, which resulted in the acquisition of the H1 haplotype by the A. frigida beetles and the H9 haplotype by the A. bipunctata beetles.

About the authors

D. A. Romanov

Vavilov Institute of General Genetics Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: dromanov_16@mail.ru
Russia, 119333, Moscow

E. V. Shaikevich

Vavilov Institute of General Genetics Russian Academy of Sciences

Email: dromanov_16@mail.ru
Russia, 119333, Moscow

I. A. Zakharov

Vavilov Institute of General Genetics Russian Academy of Sciences

Email: dromanov_16@mail.ru
Russia, 119333, Moscow

References

  1. Лус Я.Я. О наследовании окраски и рисунка у божьих коровок Adalia bipunctata L. и Adalia decempunctata L. // Изв. Бюро по генетике. 1928. Т. 6. С. 89–163.
  2. Лусис (Лус) Я.Я. Таксономические отношения и географическое распространение форм жуков рода Adalia Mulsant // Уч. записки Латв. гос. ун-та: Проблемы генетики и эволюции. 1973. Т. 184. № 1. С. 5–128.
  3. Сергиевский С.О., Захаров И.А. Изучение генетического полиморфизма популяций двуточечной божьей коровки Adalia bipunctata (L.) Ленинградской области. II. Состав популяции города Ленинграда // Генетика. 1983. № 4. С. 635–640.
  4. Honek A., Martinková Z., Pekár S. Temporal stability of morph frequency in central European populations of Adalia bipunctata and A. decempunctata (Coleoptera: Coccinellidae) // Eur. J. Entomol. 2005. V. 102. P. 437–442. https://doi.org/10.14411/eje.2005.062
  5. Захаров И.А., Рубанович А.В. Экологическая генетика жуков рода Adalia: популяции A. bipunctata Норвегии и Кольского полуострова // Экол. генетика. 2018. Т. 16. № 1. С. 49–52. https://doi.org/10.17816/ecogen16149-52
  6. Шайкевич Е.В., Захаров И.А., Хонек А. Экологическая генетика жуков рода Adalia: изменчивость и симбиотические бактерии в европейских популяциях десятиточечной божьей коровки Adalia decempunctata // Экол. генетика. 2019. Т. 17. № 4. С. 37–45. https://doi.org/10.17816/ecogen17437-45
  7. Кузнецов В.Н. Сем. Coccinellidae – Божьи коровки // Определитель насекомых Дальнего Востока СССР. Т. 3. Жесткокрылые, или жуки. Ч. 2. Л.: Наука, 1991. С. 333–376.
  8. Никитский Н.Б., Украинский А.С. Божьи коровки (Coleoptera, Coccinellidae) Московской области // Энтомол. обозрение. 2016. Т. 45. № 3. С. 555–582. https://doi.org/10.1134/S0013873816060051
  9. Якобсон Г.Г. Жуки России и Западной Европы. Вып. XIII. Петроград: Девриен, 1916. С. 981–984.
  10. Захаров И.А., Шайкевич Е.В. Молекулярно-генетическое изучение географических форм жуков Adalia bipunctata и A. frigida // Экол. генетика. 2014. Т. 12. № 3. С. 52–59. https://doi.org/10.17816/ecogen12352-59
  11. Shaikevich E.V., Zakharov I.A. Biodiversity in geographically remote natural populations of Adalia ladybirds (Coleoptera: Coccinellidae) // Beetles: Biodiversity, Ecology and Role in the Environment. N.Y.: Nova Sci. Publ., Inc., 2015. P. 205–227.
  12. Schulenburg J.H.G., Hurst G.D.D., Tetzlaff D. et al. History of infection with different male-killing bacteria in the two-spot ladybird beetle Adalia bipunctata revealed through mitochondrial DNA sequence analysis // Genetics. 2002. V. 160. № 3. P. 1075–1086. https://doi.org/10.1093/genetics/160.3.1075
  13. Паленко М.В., Андрианов Б.В., Романов Д.А., Захаров И.А. Географический клинальный полиморфизм распределения митохондриальных гаплотипов Adalia bipunctata Linnaeus, 1758 (Coleoptera: Coccinellidae) Норвегии // Генетика. 2018. Т. 54. № 4. С. 456–461.
  14. Shaikevich E.V., Romanov D.A., Zakharov I.A. The diversity of Wolbachia in a single Adalia bipunctata (Coleoptera: Coccinellidae) population: Correlations with host phylogeny and male-killing // Symbiosis. 2021. V. 85. № 2. P. 249–257. https://doi.org/10.1007/s13199-021-00808-x
  15. Захаров И.А., Шайкевич Е.В. Полиморфизм мтДНК в петербургской популяции Adalia bipunctata и его связь с зараженностью симбиотической бактерией Spiroplasma // Экол. генетика. 2011. Т. 9. № 1. С. 27–31.
  16. Zakharov I.A., Shaikevich E.V. Comparative study of mtDNA in species of the genus Adalia (Coleoptera: Coccinellidae) and origin of ancient mitochondrial haplotypes in the gene pool of Adalia bipunctata // Eur. J. Entomol. 2013. V. 110. № 3. P. 427–433. https://doi.org/10.14411/eje.2013.057
  17. Кузнецов В.Н., Прощалыкин М.Ю. К фауне жуков-кокцинеллид (Coleoptera, Coccinellidae) Курильских островов // Евразиатский энтомол. журн. 2006. Т. 5. № 4. С. 264–270.
  18. Кузнецов В.Н., Прощалыкин М.Ю. Фауна жуков-кокцинеллид (Coleoptera, Coccinellidae) острова Сахалин // Евразиатский энтомол. журн. 2007. Т. 6. № 1. С. 39–50.
  19. Leng C.W. Notes on Coccinellidae. II // J. N.Y. Entomol. Soc. 1903. V. 11. P. 193–213.
  20. Belicek J. Coccinellidae of Western Canada and Alaska with analyses of the transmontane zoogeographic relationships between the fauna of British Columbia and Alberta (Insecta: Coleoptera: Coccinellidae) // Quaestiones Entomologicae. 1976. V. 12. P. 283–409.
  21. Palmer M.A. Some notes on heredity in the coccinellid genus Adalia Mulsant // Ann. Entomol. Soc. Amer. 1911. V. 4. P. 283–302.
  22. Лусис (Лус) Я.Я. О систематическом положении Adalia frigida Schneider (Coleoptera, Coccinellidae) // Генетико-селекционные исследования в Латвийской ССР: Тез. докл. конф. Рига: Зинатне, 1976. С. 3–6.
  23. Iablokoff-Khnzorian S.M. Les coccinelles. Coléoptères–Coccinellidae. Paris: Société nouvelle des Editions Boubée, 1982. 568 p.
  24. Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. N.Y.: Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989. 1626 p.
  25. Folmer O., Black M., Hoeh W. et al. DNA primers for amplification of mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I from diverse metazoan invertebrates // Mol. Mar. Biol. Biotechnol. 1994. V. 3. P. 294–299.
  26. Clewley J.P. Macintosh sequence analysis software. DNASTAR’s Lasergene // Mol. Biotechnol. 1995. V. 3. P. 221–224. https://doi.org/10.1007/BF02789332
  27. Burland T.G. DNASTAR’s Lasergene sequence analysis software // Methods Mol. Biol. 2000. V. 132. P. 71–91. https://doi.org/10.1385/1-59259-192-2:71
  28. Tamura K., Stecher G., Peterson D. et al. MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 6.0 // Mol. Biol. Evol. 2013. V. 30. № 12. P. 2725–2729. https://doi.org/10.1093/molbev/mst197
  29. Toews D.P.L., Brelsford A. The biogeography of mitochondrial and nuclear discordance in animals // Mol. Ecol. 2012. V. 21. № 16. P. 3907–3930. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2012.05664.x
  30. Dias C., Lima K.A., Araripe J. et al. Mitochondrial introgression obscures phylogenetic relationships among manakins of the genus Lepidothrix // Mol. Phylogenet. Evol. 2018. V. 126. P. 314–320. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2018.04.017
  31. Crottini A., Orozco-terWengel P., Rabemananjara F.C.E. et al. Mitochondrial introgression, color pattern variation, and severe demographic bottlenecks in three species of Malagasy poison frogs, genus Mantella // Genes. 2019. V. 10. № 4. P. 317:1–25. https://doi.org/10.3390/genes10040317
  32. Horoiwa M., Mandagi I.F., Sutra N. et al. Mitochondrial introgression by ancient admixture between two distant lacustrine fishes in Sulawesi Island // PLoS One. 2021. V. 16. № 6. e0245316. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0245316
  33. Shapoval N.A., Yakovlev R.V., Kuftina G.N. et al. Identification of natural hybrids between Ahlbergia frivaldszkyi (Lederer, 1853) and Callophrys rubi (Linnaeus, 1758) (Lepidoptera, Lycaenidae) using mitochondrial and nuclear markers // Insects. 2021. V. 12. P. 1124:1–16. https://doi.org/10.3390/insects12121124
  34. Artfakta. Naturvård. Polarnyckelpiga. 2022. https://artfakta.se/naturvard/taxon/adalia-frigida-105674
  35. Шайкевич Е.В., Ившина Е.В., Захаров И.А. Полиморфизм митохондриальной ДНК и распространение цитоплазматических симбионтов в популяциях двуточечной божьей коровки Adalia bipunctata // Генетика. 2012. Т. 48. № 5. С. 666–671.
  36. Woodcock T.S., Boyle E.E., Roughley R.E. et al. The diversity and biogeography of the Coleoptera of Churchill: insights from DNA barcoding // BMC Biology. 2013. V. 13. P. 40:1–15. https://doi.org/10.1186/1472-6785-13-40
  37. Sikes D.S., Bowser M., Morton J.M. et al. Building a DNA barcode library of Alaska’s non-marine arthropods. Fairbanks: Univ. Alaska Museum, 2017. 38 p. https://doi.org/10.1139/gen-2015-0203
  38. Картавцев Ю.Ф. Генетическая дивергенция видов и других таксонов, географическое видообразование и генетическая парадигма неодарвинизма в действии // Успехи соврем. биологии. 2013. Т. 133. № 5. С. 419–451.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (186KB)
Indexing metadata
3.

Download (184KB)
Indexing metadata
4.

Download (298KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Д.А. Романов, Е.В. Шайкевич, И.А. Захаров

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies