Molecular phylogeny of Parnassiinae butterflies (Lepidoptera: Papilionidae) based on the sequences of four mitochondrial DNA segments

Abstract

A molecular phylogeny of Parnassiinae (Lepidoptera: Papilionidae) was generated by combining the partial sequences of three mitochondrial genes (LSU, ND1 and CO1; 1639 aligned sites) with a somewhat enlarged version of the ND5 mitochondrial dataset of Omoto et al. (2004). A total of 125 individuals were sampled (109 Parnassiinae, 14 Papilioninae, two outgroups) with the emphasis being put on genus Parnassius (94 specimens, most of them from natural history collections). Our phylogenetic reconstructions differ in particular from recently published ones in that (i) Baronia brevicornis Salvin 1893, an isolated taxon from Mexico, which had generally been placed in a subfamily of its own, is suggested to belong to Parnassiini, together with Hypermnestra and Parnassius; (ii) the earliest split within Parnassius is shown to be between subgenus Parnasssius (the ‘apollo’ group, whose caterpillars feed on Crassulaceae, exceptionally Saxifragaceae) and the ancestor of the remaining seven subgenera whose existence is confirmed by molecular phylogenies: six of them have Fumariaceae as larval foodplant, while Kreizbergia uses Scrophulariaceae. Within Parnassius, a number of systematic rearrangements at the species level are proposed, in particular within subgenera Parnassius and Koramius (28 and 23 taxa sampled, respectively), by reanalyzing available biological information in the light of our mitochondrial phylogenies. Finally, implications of this work for the biogeography of Parnassiini and shifts in larval host plant use are briefly discussed, the evolution of other adaptive traits in Parnassiinae being the subject of a separate paper.

Résumé

Phylogénie moléculaire des Parnassiinae (Lepidoptera: Papilionidae) basée sur les séquences de quatre segments d’ADN mitochondrial Nous avons généré une phylogénie moléculaire des Parnassiinae et, plus spécifiquement, du genre Parnassius en combinant les séquences partielles de trois gènes mitochondriaux ((LSU, ND1 and CO1; 1639 sites alignés au total) avec une version quelque peu élargie du tableau de séquences mitochondriales ND5 publié par Omoto et al. (2004). Notre échantillon comprend un total de 125 individus (109 Parnassiinae, 14 Papilioninae, deux membres d’autres familles), parmi lesquels 94 spécimens, provenant pour la plupart de collections d’histoire naturelle, appartiennent au genre Parnassius. Nos reconstructions phylogénétiques diffèrent en particulier de celles récemment publiées par d’autres en ce que (i) nous suggérons que Baronia brevicornis Salvin 1893, une espèce mexicaine qui est généralement présentée comme le seul représentant vivant d’une sous-famille distincte, pourrait appartenir en fait aux Parnassiini, à côté de Hypermnestra et Parnassius; (ii) il est démontré que la division la plus ancienne du genre Parnassius a séparé le sous-genre Parnassius (le groupe de P. apollo L. 1758, dont les chenilles utilisent des Crassulaceae, exceptionnellement des Saxifragaceae) des autres lignées. De fait, des sept autres sous-genres dont l’existence est confirmée par la phylogénie moléculaire, six utilisent des Fumariaceae comme plantes-hôtes larvaires, tandis que Kreizbergia se nourrit de Scrophulariaceae. A l’intérieur du genre Parnassius, de nombreux réarrangements sont proposés aux niveaux spécifique et infraspécifique après réexamen des informations biologiques disponibles à la lumière de nos phylogénies mitochondriales: c’est en particulier le cas dans les sous-genres Parnassius et Koramius, dont nous avons analysé respectivement 28 et 23 individus. Enfin, les implications de ce travail pour la biogéographie des Parnassiini et les changements de plante-hôte sont brièvement discutées, l’évolution des autres caractères adaptatifs des Parnassiinae devant faire l’objet d’une publication séparée.

Keywords:

• Parnassiinae systematics
• molecular evolution
• foodplant choice
• DNA barcoding
• museum DNA