Looking for variable molecular markers in the chestnut gall wasp Dryocosmus kuriphilus: first comparison across genes

Abstract

La rápida propagación de la avispa de la hiel de la castaña Dryocosmus kuriphilus en Europa constituye un ejemplo destacado de la reciente invasión biológica asistida por el hombre, con dramáticas pérdidas económicas. Hemos examinado por primera vez un conjunto de cinco genes nucleares y mitocondriales de D. kuriphilus recogidos en la Península Ibérica, y hemos comparado las secuencias con las disponibles en el área de distribución nativa e invasora de la especie. No encontramos variabilidad genética en Iberia en ninguno de los cinco genes, además, los tres genes comparados con otras muestras europeas tampoco mostraron variabilidad. Registramos cuatro haplotipos del citocromo b en Europa; uno era ADN mitocondrial genuino y el resto copias nucleares de ADN mitocondrial (numts), lo que subraya la necesidad de realizar análisis cuidadosos en silicio. Los numts formaban un grupo separado en el árbol genético y al menos dos de ellos podían ser ortólogos, lo que sugiere que la invasión podría haber comenzado con más de un individuo. Nuestros resultados apuntan a un bajo tamaño inicial de la población en Europa seguido de un rápido crecimiento de la población. Los futuros estudios que evalúen la expansión de esta plaga deberían incluir un gran número de sitios de muestreo y utilizar marcadores nucleares potentes (por ejemplo, polimorfismos de un solo nucleótido) para detectar la variabilidad genética.

The quick spread of the chestnut gall wasp Dryocosmus kuriphilus in Europe constitutes an outstanding example of recent human-aided biological invasion with dramatic economic losses. We screened for the first time a set of five nuclear and mitochondrial genes from D. kuriphilus collected in the Iberian Peninsula, and compared the sequences with those available from the native and invasive range of the species. We found no genetic variability in Iberia in none of the five genes, moreover, the three genes compared with other European samples showed no variability either. We recorded four cytochrome b haplotypes in Europe; one was genuine mitochondrial DNA and the rest nuclear copies of mitDNA (numts), what stresses the need of careful in silico analyses. The numts formed a separate cluster in the gene tree and at least two of them might be orthologous, what suggests that the invasion might have started with more than one individual. Our results point at a low initial population size in Europe followed by a quick population growth. Future studies assessing the expansion of this pest should include a large number of sampling sites and use powerful nuclear markers (e. g. Single Nucleotide Polymorphisms) to detect genetic variability.