Radiation, biological diversity and host-parasite interactions in wild roses and insects
Kohnen, Annette
Unterschiede in Pflanzeneigenschaften, selbst nah-verwandter Pflanzenarten, können die Zusammensetzung und Häufigkeit von Arthropoden-Gemeinschaften beeinflussen. Dies wurde häufig an verschiedenen Pflanzen und ihren Hybriden untersucht, aber auch intraspezifische Unterschiede im Genom einer Pflanzenart haben Auswirkungen auf die Artenzusammensetzungen. Selbst der Wuchsform einer Pflanze können Unterschiede in der Herbivoren-Gemeinschaft und in der Häufigkeit der einzelnen Arten zugrunde liegen.
Die grundlegende Fragestellung meiner Untersuchung war, in welchem Grad eine Radiation und damit verbunden eine hohe Variabilität einer Wirtspflanze in den abhängigen Arten der nächst höheren trophischen Stufen wiederzufinden ist. Da die Wildrosen (Gattung: Rosa, Sektion Caninae) während des Pleistozäns eine Radiation durchlaufen haben, verfügen sie über eine hohe Anzahl ähnlicher Arten und eine hohe interne Variabilität. Durch meine Arbeit konnte gezeigt werden, dass rosenspezifische Insektenarten diese hohe Variabilität nicht teilen. Es wurden weder wirtsspezifische Präferenzen oder genetische Differenzierungen zwischen Rosenarten, noch geographische Strukturierungen gefunden. Phylogeographische Muster innerhalb Europas unterschieden sich stark zwischen verschiedenen Insektenarten, aber auch zwischen ihnen und ihren Parasitoiden. Dabei hatte der Befall mit dem Parthenogenese induzierenden Bakterium Wolbachia nur einen geringen Einfluss auf die genetische Strukturierung der befallenen Insektenarten.
Untersucht wurde die Rosengallwespe Diplolepis rosae mit ihrer komplexen Parasitoidengemeinschaft, insbesondere der Schlupfwespe Orthopelma mediator und der Erzwespe Glyphomerus stigma. Zum anderen wurde die genetische Struktur von zwei Rosenfruchtfliegen Rhagoletis alternata und Carpomya schineri analysiert. Die Untersuchungen basieren auf Feldaufnahmen und gesammeltem Probenmaterial, das im Labor mit Hilfe von AFLPs und Sequenzanalysen untersucht wurde.
Zu erklären ist der Mangel an wirtsspezifischer Differenzierung durch die fortdauernde Hybridisierung der heutigen Rosenarten, die zu einem ständigen Genfluss zwischen den Arten führt und damit scharfe Grenzen zwischen den Arten verwischt. Die Entkoppelung und völlige Abweichung der geographischen Strukturen von Wirtsinsekt und Parasitoid ist vermutlich auf unterschiedliche Ausweichmöglichkeiten in der Wirtswahl zurückzuführen. Zum einen der Befall unterschiedlicher Rosenarten, zum anderen ein Ausweichen der Parasitoide auf andere Gallwespen derselben Gattung. Zudem haben alle untersuchten Insektenarten aufgrund ihrer geringen Größe guten Ausbreitungsfähigkeiten durch Windverdriftung. Das erklärt den hohen Grad an genetischem Austausch und die geringe Differenzierung zwischen den Standorten bei den meisten der untersuchten Insekten. Im System der Wildrosen und ihrer abhängigen Arten finden sich demnach weder wirtsspezifische, noch einheitliche geographische Differenzierungen in den höheren trophischen Ebenen wieder.
Philipps-Universität Marburg
Life sciences
https://doi.org/10.17192/z2010.0070
urn:nbn:de:hebis:04-z2010-00701
opus:2596
Philipps-Universität Marburg
Host-parasite-interaction
https://doi.org/10.17192/z2010.0070
Biologie
Life sciences
Biowissenschaften, Biologie
Wild roses
Radiation, biological diversity and host-parasite interactions in wild roses and insects
Phylogeography
2009-12-07
English
The insect fauna associated with a particular plant species depends on the available species pool of phytophages, the distribution and abundance of the host species, the number of feeding niches as well as the host’s taxonomic isolation and biochemical make-up. Variations in plant traits can influence the abundance of herbivorous insects as well as the structure and dynamics of associated herbivore communities. Even plant traits encoded by few genes may have important effects on the community of plant exploiters, as suggested by the concept of the “extended phenotype”. Radiation processes in plant species provide a variety of new plant traits in a short time period and morphological differences in closely related species. Differences in morphological traits could result in host preferences of herbivorous insects and, as a consequence, in adaptations to certain host species. These adaptations may lead to genetically differentiated populations of exploiters living in sympatry. Therefore, the most important question in interacting systems is: How do radiation and diversity of the hosts translate into the radiation and diversity of the exploiters?
Similarly important for the understanding of interactions between species is the understanding of geographical structuring of host and exploiter species. This includes to which extent interacting species like parasitoid and host populations are structured on similar spatial scales and whether such structures are influenced or generated by the distribution of specific food availability like host plants or other features of their environment.
Dog roses and their exploiters were chosen as model system to study the effects of a rapid radiation of hosts on dependent herbivores because they underwent a recent radiation process during the Pleistocene and are widespread in Europe.
The available information on phytophages on roses shows that there is a large number of generalists attacking roses, but also many specialists for example the cynipid wasp Diplolepis rosae L. (Hym.) and the tephritid flies Rhagoletis alternata (Fallén 1814) and Carpomya schineri (Loew 1856). Within the dog rose system I analysed, host preferences of D. rosae and its associated community, host-associated genetic differentiation of D. rosae, comparative phylogeographies of D. rosae and two of its most common parasitoids, and genetic differentiation of Rh. alternata and C. schineri.
Overall, the genetic variability and diversity of dog roses is not translated into a host-specific radiation process of the dependent insect fauna. Furthermore, the geographical distribution of the analysed insect species showed discordant patterns. We conclude that the ongoing hybridisation within the genus Rosa may prevent preferences and adaptations of exploiters to one specific host plant.
Publikationsserver der Universitätsbibliothek Marburg
Universitätsbibliothek Marburg
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Phylogenie
Populationsgenetik
doctoralThesis
ths
Prof. Dr.
Brandl
Roland
Brandl, Roland (Prof. Dr.)
Interaktion
Host races
Radiationen, Biologische Diversität und Interaktionen zwischen Wildrosen und ihren spezifischen Insekten
urn:nbn:de:hebis:04-z2010-00701
Fachbereich Biologie
Phylogeographie
ppn:224917544
Rosen
Unterschiede in Pflanzeneigenschaften, selbst nah-verwandter Pflanzenarten, können die Zusammensetzung und Häufigkeit von Arthropoden-Gemeinschaften beeinflussen. Dies wurde häufig an verschiedenen Pflanzen und ihren Hybriden untersucht, aber auch intraspezifische Unterschiede im Genom einer Pflanzenart haben Auswirkungen auf die Artenzusammensetzungen. Selbst der Wuchsform einer Pflanze können Unterschiede in der Herbivoren-Gemeinschaft und in der Häufigkeit der einzelnen Arten zugrunde liegen.
Die grundlegende Fragestellung meiner Untersuchung war, in welchem Grad eine Radiation und damit verbunden eine hohe Variabilität einer Wirtspflanze in den abhängigen Arten der nächst höheren trophischen Stufen wiederzufinden ist. Da die Wildrosen (Gattung: Rosa, Sektion Caninae) während des Pleistozäns eine Radiation durchlaufen haben, verfügen sie über eine hohe Anzahl ähnlicher Arten und eine hohe interne Variabilität. Durch meine Arbeit konnte gezeigt werden, dass rosenspezifische Insektenarten diese hohe Variabilität nicht teilen. Es wurden weder wirtsspezifische Präferenzen oder genetische Differenzierungen zwischen Rosenarten, noch geographische Strukturierungen gefunden. Phylogeographische Muster innerhalb Europas unterschieden sich stark zwischen verschiedenen Insektenarten, aber auch zwischen ihnen und ihren Parasitoiden. Dabei hatte der Befall mit dem Parthenogenese induzierenden Bakterium Wolbachia nur einen geringen Einfluss auf die genetische Strukturierung der befallenen Insektenarten.
Untersucht wurde die Rosengallwespe Diplolepis rosae mit ihrer komplexen Parasitoidengemeinschaft, insbesondere der Schlupfwespe Orthopelma mediator und der Erzwespe Glyphomerus stigma. Zum anderen wurde die genetische Struktur von zwei Rosenfruchtfliegen Rhagoletis alternata und Carpomya schineri analysiert. Die Untersuchungen basieren auf Feldaufnahmen und gesammeltem Probenmaterial, das im Labor mit Hilfe von AFLPs und Sequenzanalysen untersucht wurde.
Zu erklären ist der Mangel an wirtsspezifischer Differenzierung durch die fortdauernde Hybridisierung der heutigen Rosenarten, die zu einem ständigen Genfluss zwischen den Arten führt und damit scharfe Grenzen zwischen den Arten verwischt. Die Entkoppelung und völlige Abweichung der geographischen Strukturen von Wirtsinsekt und Parasitoid ist vermutlich auf unterschiedliche Ausweichmöglichkeiten in der Wirtswahl zurückzuführen. Zum einen der Befall unterschiedlicher Rosenarten, zum anderen ein Ausweichen der Parasitoide auf andere Gallwespen derselben Gattung. Zudem haben alle untersuchten Insektenarten aufgrund ihrer geringen Größe guten Ausbreitungsfähigkeiten durch Windverdriftung. Das erklärt den hohen Grad an genetischem Austausch und die geringe Differenzierung zwischen den Standorten bei den meisten der untersuchten Insekten. Im System der Wildrosen und ihrer abhängigen Arten finden sich demnach weder wirtsspezifische, noch einheitliche geographische Differenzierungen in den höheren trophischen Ebenen wieder.
opus:2596
121
application/pdf
Gallwespe
Kohnen, Annette
Kohnen
Annette
Rhagoletis alternata
Adaptive Radiation
monograph
2011-08-10
Biogeographie
2009
2010-03-16
Diplolepis rosae
PRESERVATION_MASTER
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