The subgenus Melanoconion of Culex in South America (Diptera: Culicidade)

• Main Author: Gutierrez, Carolina Torres
• Other Authors: Sallum, Maria Anice Mureb
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2015
• Subjects: Culex; Filogenia Molecular; Helcoporpa; Melanoconion; Melanoconion Section; Molecular Phylogeny; Seção Melanoconion; Seção Spissipes; Sistemática; Spissipes Section; Systematics
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/6/6132/tde-18052015-102016/

Introduçaõ - Algumas espécies de Culex (Melanoconion) são consideradas vetores de vírus do complexo da Encefalite Equina Venezuelana e do Vírus do Nilo Ocidental. O subgênero Melanoconion é considerado grupo taxonômico diverso, amplamente distribuído nos países do continente americano, com exceção do Chile e Canadá. A diferenciação das espécies implica grande dificuldade taxonômica, dependendo de estudos dos caracteres morfológicos da genitália dos machos. Contudo o estudo da genitália masculina demanda destreza na dissecção das respectivas estruturas. A classificação atual do subgênero inclui 160 espécies distribuídas em dois grupos principais, a Seção Melanoconion e a Seção Spissipes. Estas seções estão subdivididas em agrupamentos não formais que foram propostos de maneira a englobar as espécies morfologicamente semelhantes, em especial por caracteres da genitália masculina. Objetivos - Investigar as relações filogenéticas entre as espécies do subgênero, e testar a classificação atual proposta por Sirivanakarn (1983). O estudo avaliou o monofiletismo das seções Melanoconion e Spissipes, e de alguns agrupamentos incluídos em cada uma. Métodos - A partir de amostra composta por 106 espécimes do subgênero (46 espécies) e empregando fragmentos de dois genes nucleares de cópia única (CAD, HB), e do gene mitocondrial (COI), foram propostas hipóteses sobre relações filogenéticas. As análises filogenéticas empregaram os métodos estatísticos de Máxima Verossimilhança e de análise Bayesiana. Resultados e Discussão - Apresenta-se a primeira hipótese filogenética de espécies do subgênero Melanoconion baseada informações de três genes. Os resultados obtidos corroboram o monofiletismo das duas seções. As espécies incluídas na Seção Spissipes estão subdivididas em grupos que refletem a história evolutiva e, portanto, correspondem a grupos naturais que compartilham ancestral comum. Portanto, propomos a revalidação do subgênero Helcoporpa Dyar transferindo para ele todas as espécies até agora incluídas na Seção Sipissipes, com exceção do Culex nicaroensis. Por outro lado, a Seção Melanoconion é formada por grupos monofiléticos e outros grupos polifiléticos ou parafiléticos. Este fato sugere que serão necessários rearranjos taxonômicos na Seção Melanoconion, além de estudos mais abrangentes tanto em relação à amostra de espécies como outros genes. Os resultados aqui descritos mostram que o gene COI pode ser utilizado como ferramenta complementar para facilitar a identificação taxonômica das espécies de Melanoconion. Adicionalmente, os genes nucleares, quando analisados em conjunto, proporcionaram informação suficiente na diferenciação de seções, grupos não formais e espécies do subgênero. O uso dos três marcadores moleculares é recomendado para estudo da filogenia de Culex (Melanoconion). Este estudo contribui com informação nova e útil para melhor compreender a classificação de Melanoconion e auxiliar na identificação das espécies. === Introduction - Some of the species of Culex (Melanoconion) Theobald are recognized as vectors of arboviruses such as Venezuelan Equine Encephalitis Virus complex and West Nile Virus. Melanoconion is considered taxonomically diverse and widely distributed in the Americas, with the exception of Chile and Canada. The species of this subgenus pose a real taxonomical challenge as the identification based on morphological traits focuses mainly on the male genitalia that require well-trained skills for dissection of the structures. The current classification of the subgenus recognizes 160 species divided in two major groups, Melanoconion Section and Spissipes Section. Each one of these sections are further divided into non-formal groupings proposed to include morphologically similar species, mainly based on male genitalia characters. Research objectives - To investigate phylogenetic relationships between species of the subgenus Melanoconion of Culex by testing the current classification by Sirivanakarn (1983). We intended to evaluate the monophyly of the two major sections of the subgenus and some of the non-formal groups included in each section. Methods - Our sample taxa included 106 specimens of Melanoconion (46 species), from which we used fragments of two single-copy nuclear genes (CAD, HB) and the mitochondrial gene COI. We raised phylogenetic hypotheses about the subgenus Melanoconion based on analyses that used statistical methods such as Maximum likelihood and Bayesian inference. Results and Discussion - We present the first molecular phylogeny of Melanoconion based on information provided by three genes. The obtained phylogenetic trees strongly support that both sections, Melanoconion and Spissipes, are monophyletic groups. Furthermore the Spissipes Section showed phylogenetic lineages consistent with morphological classification. Thus we strongly recommend the resurrection of subgenus Helcoporpa Dyar to include species until now considered as Spissipes Section, with the exception of Culex nicaroensis. As for the Melanoconion Section, several non-formal groupings corresponded to polyphyletic or paraphyletic groups, with only a few having monophyletic origins. This fact suggests that future taxonomic rearrangements should be consider for Melanoconion Section, as well as a wider sampling of species and molecular markers. Our results confirmed the use of COI gene as a complementary tool for taxonomical identifications. Additionally, the performance of nuclear genes, when analyzed together, was highly informative, showing resolution between the two sections and also for species level. As for tools to infer phylogeny, our data are in agreement with the use of multi loci approach, in order to propose a phylogenetic hypothesis. Our results contribute with new information that improves the classification of subgenus Melanoconion and provides useful data to help with the identification tasks.