Role of seed size, phenology, oogenesis and host distribution in the specificity and genetic structure of seed weevils (Curculio spp.) in mixed forests

Abstract

Se sugiere que la sincronía entre el crecimiento de la semilla y la oogénesis da forma en gran medida a la amplitud trófica de los sectores que se alimentan de semillas y, en última instancia, contribuye a su coexistencia mediante la división de los recursos o en el momento en que se produce la infestación. Aquí investigamos: 1) el papel de la fenología de la semilla y la maduración sexual de las hembras en la especificidad del huésped de los gorgojos que se alimentan de la semilla (Curculio spp.) que depredan en los bosques mixtos de avellanos y robles; y 2) las consecuencias que la amplitud trófica y la distribución del huésped tienen en la estructura genética de las poblaciones de gorgojos. Se utilizaron análisis de ADN para establecer inequívocamente la especificidad del huésped y determinar la estructura genética de la población. Se identificaron 4 especies con diferente especificidad, a saber, las hembras de Curculio nucum maduraron antes e infestaron un único huésped (avellanas, Corylus avellana), mientras que 3 especies (Curculio venosus, Curculio glandium y Curculio elephas) depredaron sobre las bellotas de los 2 robles (Quercus ilex y Quercus pubescens). La alta especificidad de C. nucum junto con una distribución más discontinua de los avellanos dio lugar a una importante estructura genetíca entre los sitios. Además, la presencia de un exceso de haplotipos locales raros indicaba que las poblaciones de C. nucum experimentaban una expansión genética tras los recientes cuellos de botella. Por el contrario, estos efectos no se observaron en el Curculio glandium, más generalista, que predomina en los robles. En última instancia, la coexistencia de especies de gorgojos en este sistema multi-hospedante-parásito está influenciada por la división de los recursos y el tiempo. Hasta qué punto la restricción del flujo genético entre las poblaciones de C. nucum puede tener consecuencias negativas para su persistencia en una época de crecientes perturbaciones (por ejemplo, la sequía en las zonas mediterráneas) merece una investigación más a fondo.

Synchrony between seed growth and oogenesis is suggested to largely shape trophic breadth of seed-feeding in¬sects and ultimately to contribute to their co-existence by means of resource partitioning or in the time when infestation occurs. Here we investigated: (1) the role of seed phenology and sexual maturation of females in the host specificity of seed-feeding weevils (Curculio spp.) predating in hazel and oak mixed forests; and (2) the consequences that trophic breadth and host distribution have in the genetic structure of the weevil populations. DNA analyses were used to establish unequivocally host specificity and to determine the population genetic structure. We identified 4 species with different specificity, namely Curculio nucum females matured earlier and infested a unique host (hazelnuts, Corylus avellana) while 3 species (Curculio venosus, Curculio glandium and Curculio elephas) predated upon the acorns of the 2 oaks (Quercus ilex and Quercus pubescens). The high specificity of C. nucum coupled with a more discontinuous distribution of hazel trees resulted in a significant genetic structure among sites. In addition, the presence of an excess of local rare haplotypes indicated that C. nucum populations went through genetic expansion after recent bottlenecks. Conversely, these effects were not observed in the more generalist Curculio glandium predating upon oaks. Ultimately, co-existence of weevil species in this multi-host-parasite system is influenced by both resource and time partitioning. To what extent the restriction in gene flow among C. nucum populations may have negative consequences for their persistence in a time of increasing disturbances (e.g. drought in Mediterranean areas) deserves further research.