On the Evolutionary Importance of Cytoplasmic Sterility in Mosquitoes

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Drosophila melanogaster (Meigen) females from stocks collected at Melbourne (latitude 37 °S) show partial incompatibility when mated with males from stocks collected at Townsville (latitude 19°S) on the east coast of Australia. The reciprocal cross is compatible. Eggs have reduced hatchability in the incompatible cross. The incompatibility is maternally inherited over three generations. Compatibility can be restored by culturing Townsville flies on medium with tetracycline for one generation and by using 2‐week‐old Townsville males. RÉSUMÉ Incompatibilité cytoplasmique partielle entre deux populations australiennes de Drosophila melanogaster Les souches de D. melanogaster récoltées à Melbourne (37°S) et Townsville (19°S) sur la côte Est de l'Australie montrent une incompatibilité partielle lorsque les femelles Melbourne sont accouplées aux mâles Townsville. Une telle incompatibilité n'est décelée, ni dans les croisements intrapopulations, ni dans le croisement réciproque. Le taux d'éclosion des oeufs est réduit d'environ 30% dans le croisement incompatible, mais la viabilité des larves n'est pas modifiée. Les éléments, mâle et femelle, de ce système d'incompatibilité sont hérités maternellement pendant 3 générations de croisements en retour. La compatibilité peut être intégralement rétablie en cultivant pendant une génération la souche Townsville avec un régime contenant de la tétracycline, et partiellement rétablie en utilisant des mâles âgés de 2 semaines.

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Partial cytoplasmic incompatibility between two Australian populations of Drosophila melanogaster

Hoffmann

1988

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“…The effect of unidirectional genetic and cytoplasmic incompatibility on populations in the hybrid belt is the same, as one population will replace the other one eventually. However, in the case of genetic incompatibility one genome will be replaced by the dominant genome, whereas in the second case only the cytoplasm of one race would replace that of another while the genotypes would be mixed (Caspari & Watson, 1959). Symbiote-like cytoplasmic incompatibility would produce similar effects as the population replacement would spread like a disease through the propagation of the maternal cytoplasmic material.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

INCOMPATIBLE RACES OF EUROPEAN CHERRY FRUIT FLY, RHAGOLETIS CERASI (DIPTER A: TEPHRITIDAE), THEIR ORIGIN AND POTENTIAL USE IN BIOLOGICAL CONTROL

Boller

Russ

Vallo

et al. 1976

International investigations on the unidirectional incompatibility between two races of Rhagoletis cerasi discovered in 1972 have yielded a new distribution map of the observed phenomenon. Genetic, cytoplasmic and symbiote‐induced incompatibility can be proposed as possible mechanisms but increasing evidence indicates that the observed sterility is caused by extra‐chromosomal factors. Three hypotheses are suggested to explain the possible origin and mode of action of the observed trait. The potential use of incompatible races of R. cerasi for novel control methods are discussed. ZUSAMMENFASSUNG UNVERTRÄGLICHE RASSEN DER KIRSCHENFLIEGE RHAGOLETIS CERASI, IHRE ENTSTEHUNG UND MÖGLICHE EIGNUNG FÜR BIOLOGISCHE BEKÄMPFUNGSMETHODEN Die 1972 entdeckte Unverträglichkeit verschiedener geographischer Herkünfte von Rhagoletis cerasi wurde in internationaler Zusammenarbeit weiter untersucht und die bis heute bekannte Verbreitung der beiden Rassen in einer neuen Karte dargestellt. Die zum ersten Mal bei einem wirtschaftlich bedeutenden Landwirtschaftsschädling festgestellte Inkombatibilität manifestiert sich in einer sehr tiefen Schlüpfrate von Eiern, welche in Kreuzungen zwischen südlichen Männchen und nördlichen Weibchen produziert werden, während die reziproke Kreuzung normale Nachkommenschaft erzeugt. Drei Mechanismen stehen zur Zeit für die Erklärung dieser unilateralen Inkombatibilität zur Verfügung: Genetische (chromosomal bedingte), zytoplasmatische und symbionteninduzierte Unverträglichkeit. Erste Hinweise deuten darauf, dass bei R. cerasi kein Fall von genetischer Inkombatibilität vorliegt. Aufgrund der Verbreitungsmuster und der möglichen Wirkungsmechanismen werden bezüglich des Ursprungs des beobachteten Phänomens drei Hypothesen aufgestellt, welche in laufenden Untersuchungen auf ihre Richtigkeit überprüft werden. Ein abschliessender Teil ist der Möglichkeit gewidmet, unverträgliche Rassen für neue Bekämpfungsmethoden für die Kirschenfliege auszunützen. Während in den laufenden Feldversuchen mit der Sterilen‐Insektentechnik anwendbare Erfahrungswerte für die Massenaufsammlung von Freilandmaterial und die Auswahl geeigneter Aktionsgebiete gewonnen worden sind, ist auch der Aspekt der mechanischen Trennung der Geschlechter für die notwendige Bereitstellung reiner Männchenpopulationen mit erfolgversprechenden Resultaten bearbeitet worden. Internationale Experimente im Laboratorium und unter Freilandbedingungen zur Prüfung des möglichen Einsatzes unverträglicher Rassen zu Bekämpfungszwecken sind in Ausführung begriffen.

“…This sterility has been shown to be caused by a double infection of the 'southern' race by two strains of Wolbachia (Riegler & Stauffer, 2002). Population genetic models have shown (Caspari & Watson, 1959) that cytoplasmic incompatibilities do not lead to a strong reduction of gene flow between populations. The fact that hierarchical F-statistics fail to show significant population structuring due to a geographical grouping in 'northern' and 'southern' populations supports this prediction.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

A second case of genetic host races in Rhagoletis? A population genetic comparison of sympatric host populations in the European cherry fruit fly, Rhagoletis cerasi

Schwarz

McPheron

Hartl

et al. 2003

Despite an increasing acceptance in the biological community for sympatric speciation as a mode of species formation, well documented examples of sympatrically evolved ‘incipient species’ remain rare. The sympatric host races of apple maggot, Rhagoletis pomonella (Walsh), represent one of the most prominent case studies for sympatric speciation via a host shift. The European cherry fruit fly, R. cerasi (L.), shows strong ecological similarities to R. pomonella: (1) infestation of two different host plants, Lonicera xylosteum L. and Prunus avium L., and (2) divergent phenological and behavioral adaptations of flies on different hosts. The population genetic study presented here addresses whether the host associated populations of R. cerasi also represent genetically differentiated true host races. Out of a total of 29 allozyme loci examined, six were polymorphic and used to analyze six sympatric pairs of R. cerasi populations on Lonicera and Prunus from Switzerland and Germany. A direct comparison of allele frequencies between sympatric sites showed no pattern indicative of host races in R. cerasi. However, the hierarchical F‐statistic for one locus, mannose 6‐phosphate isomerase (Mpi), showed significant population differentiation that was in accordance with host race differentiation. Mpi is one of several loci that are also diagnostic for host race differentiation in R. pomonella. Results from Mpi suggest the formation of sympatric host races in R. cerasi, but additional polymorphic markers are necessary.