Mitochondrial DNA phylogeography of the Cotesia flavipes complex of parasitic wasps (Hymenoptera: Braconidae)

Abstract

The Cotesia flavipes species complex of parasitic wasps are economically important worldwide for the biological control of lepidopteran stem borers. The complex currently comprises three species: Cotesia flavipes Cameron, C. sesamiae (Cameron) and C. chilonis (Matsumura) (Hymenoptera: Braconidae), which appear morphologically similar. Despite their economic importance, little is known about the genetic diversity and phylogeography of these parasitoids. Differences in the biology of geographic populations have generally been interpreted as genetic divergence among strains, but direct genetic evidence is lacking. In Australia, several stem borer pests in neighbouring countries have been identified as significant threats to the sugar industry. However, the status of C. flavipes in Australia is unknown. To examine the genetic variation among worldwide populations of the C. flavipes complex and investigate the status of the Australian C. flavipes-like species, partial sequence data were generated for mitochondrial gene regions, 16S rRNA and COI. Parsimony, minimum evolution and Bayesian analyses based on 21 geographic populations of the complex and four outgroups supported the monophyly of the complex and the existence of genetically divergent populations of C. flavipes and C. sesamiae. The geographically isolated Australian haplotypes formed a distinct lineage within the complex and were ~3.0% divergent from the other species. The results indicated that historical biogeographic barriers and recent biological control introductions play an important role in structuring lineages within these species. This study provides a phylogeographical context for examining adaptive evolution and host range within biologically divergent strains of the C. flavipes complex.

Résumé

Phylogéographie de l’ADN mitochondrial du complexe parasitaire, Cotesia flavipes (Hymenoptera : Braconidae) Le complexe d’espèces parasitaires, Cotesia flavipes, est économiquement très important pour le contrôle des lépidoptères foreurs de graminées à travers le monde. Ce complexe comprend les espèces suivantes : Cotesia flavipes Cameron, C. sesamiae (Cameron) and C. chilonis (Matsumura) (Hymenoptera : Braconidae), qui apparaissent très semblables morphologiquement. A part leur importance économique, peu d’information est disponible sur leur diversité génétique et leur phylogéographie. Des différences dans la biologie de populations géographiquement isolées ont été interprétées comme une divergence génétique entre races, sans pour autant pouvoir montrer une divergence génétique. En Australie, plusieurs espèces de foreurs considérés comme des ravageurs dans les pays voisins ont été identifiés comme de réelles menaces pour l’industrie sucrière du pays. Cependant, le statut de C. flavipes en Australie est inconnu. Afin d’examiner les variations génétiques des populations de C. flavipes à travers le monde et d’étudier le statut des espèces semblables à C. flavipes d’Australie, l’analyse des séquences de certaines régions de gènes mitochondriaux, ARNr 16s et COI, a été entreprise. Une étude de parsimonie et une analyse d’évolution minimum et Bayésienne menées sur 21 populations géographiquement différentes du complexe d’espèces et 4 extra groupes soutien la monophylie du complexe et l’existence de divergence génétique entre C. flavipes et C. sesamiae. Les haplotypes australiens géographiquement isolés ont formé une lignée distincte au sein du complexe d’espèces et ont divergés de 3,0 % du reste des espèces. Les résultats indiquent que des barrières biogéographiques anciennes et des introductions récentes d’espèces de parasitoïdes pour le contrôle biologique ont joué un rôle important dans cette structuration en lignées au sein des espèces. Cette étude permet d’examiner dans un contexte phylogéographique l’évolution de l’adaptation à l’environnement et à l’hôte de races biologiquement divergentes du complexe de parasitoïdes C. flavipes.

Keywords:

• Cotesia flavipes complex
• phylogeography
• stem borer
• biological control
• Africa