Artbildung via Wirtsrassen bei Tephritis conura (Diptera: Tephritidae)

Abstract

Tephritis conura parasitiert verschiedene Kratzdistel-Arten (Cirsium sp.), darunter Cirsium heterophyllum und C. oleraceum. Vorhergehende Studien hatten gezeigt, dass T. conura auf diesen Wirten zumindest partiell reproduktiv isolierte Wirtsrassen ausgebildet hat. Ziel der vorliegenden Arbeit war es durch die Kombination von genetischen und morphometrischen Analysen mit direkten Untersuchungen von potentiellen Isolationsbarrieren einerseits, und die Einbeziehung verschiedener Verbreitungsmuster der Wirtspflanzen andererseits, die Artbildungsprozesse bei T. conura besser zu verstehen. Der Genfluss zwischen Heterophyllum- und Oleraceum-Fliegen wird durch eine Reihe von Isolationsbarrieren eingeschränkt: Habitatspräferenzen und Unterschiede im Zeitpunkt der sexuellen Aktivität wirken als präzygotische Barrieren, mangelnde Adaptation der Larven an den Alternativwirt sowie möglicherweise genomische Inkompatibilitäten bei Hybriden stellen postzygotische Barrieren dar. Das Maß der genetischen Differenzierung (Allozyme und mtDNA) lässt den Schluss zu, dass diese Barrieren in einer nahezu kompletten reproduktiven Isolation resultieren, so dass Heterophyllum- und Oleraceum-Fliegen eher als eigene Arten denn als Wirtsrassen angesehen werden können. Die mtDNA-Daten deuten darauf hin, dass C. heterophyllum der ursprüngliche Wirt gewesen ist und dass der Wirtswechsel im Laufe der letzten Eiszeit stattgefunden hat. Dabei scheint ein peripatrisches Szenario am wahrscheinlichsten, bei dem die relative Häufigkeit der Wirte für den Differenzierungsprozess die entscheidende Rolle spielte.

The fruit fly Tephritis conura infests thistles of the genus Cirsium. Previous work suggests host-races on Cirsium oleraceum and C. heterophyllum, which are at least partially reproductively isolated. In this thesis, speciation processes in T. conura were examined by a combination of genetical and morphological analyses (comparing different geographic settings, i.e. sympatric, parapatric and allopatric regions) and experiments for identification of isolation barriers. Gene flow among heterophyllum and oleraceum flies is restricted by a number of isolation barriers: habitat preferences and temporal isolation due to differences in the timing of sexual activity act as prezygotic barriers; larval fitness trade-offs and possibly genomic incompatibilities in hybrids represent postzygotic barriers. Allozyme and mtDNA data indicate that these barriers result in almost complete reproductive isolation, suggesting that heterophyllum and oleraceum flies are sibling species rather than host races. The mtDNA data provide evidence that the original host is C. heterophyllum, and that the host shift took place during the last glacial cycle. The host-race differentiation occurred probably in peripatry; local abundance of hosts might have played a pivotal role.