Taxonomic relationships among neotropical species of genus Culex (Diptera: Culicidae) inferred from Cytochrome C Oxidase I mitochondrial gene sequences

Diversas espécies de mosquitos do gênero Culex Linnaeus são vetores de nematóides que causam filariose linfática (Wuchereria bancrofti) e de vários arbovírus, incluindo o Vírus do Nilo Ocidental (VNO) que causa encefelites em animais e humanos. Embora seja o maior gênero da família Culicidae, com 763 espécies conhecidas, pouco se sabe sobre a taxonomia e as relações filogenéticas do grupo. Considerando-se a grande diversidade de espécies do gênero Culex, as dificuldades para a identificação morfológica, devidas principalmente ao fato das fêmeas serem morfologicamente muito similares, o presente trabalho teve como objetivos: (1) Solucionar problemas relacionados à nomenclatura; (2) Estimar as relações filogenéticas entre espécies de diferentes subgêneros; (3) Examinar o monofiletismo de subgêneros da Região Neotropical; (4) Estimar as relações evolutivas entre subgêneros neotropicais; (5) Estimar a posição filogenética do gênero Lutzia em relação à Culex; (6) Discutir sobre a utilização do gene citocromo c oxidase da subunidade I (COI) para o gênero Culex. Foram analisadas sequências correspondentes a um fragmento de 478 pares de bases do gene COI de 36 indivíduos pertencentes a 16 espécies do gênero Culex. Foram avaliadas espécies de quatro subgêneros, Culex, Phenacomyia, Melanoconion e Microculex e uma espécie do gênero Lutzia. As sequências do gene COI foram comparadas através das análises de Máxima Parcimônia, Máxima Verossimilhança e Bayesiana. Os resultados das análises das sequências de COI, utilizando ao modelo de Kimura 2-parâmetros, de Culex dolosus, Culex mollis e Culex imitator, demonstram a presença de divergências intraespecíficas altas (3,1%, 2,3% e 3,5%, respectivamente). Os valores do modelo Kimura 2-parâmetros indicam que esses taxa podem representar complexos de espécies. As topologias de MV, MP e Bayesiana mostraram que tanto o gênero Culex como o subgênero Culex são parafiléticos, pois o primeiro não inclui o gênero Lutzia e o segundo exclui o Phenacomyia. Os resultados indicam que Lutzia é subgênero de Culex e Phenacomyia um grupo monofilético do subgênero Culex. O marcador molecular COI foi de fácil utilização e análise, provando ser ferramenta útil para estudos filogenéticos e para a taxonomia molecular de CulexSpecies of the genus Culex Linnaeus mosquitoes have been pointed out as the main vectors of lymphatic filariases. Furthermore, they are important vectors of encephalitis across the world, including the West Nile Virus. Although being the major genus in Culicidae family, with 763 valid species, Culex, in a taxonomic and phylogenetic sense, is one of the least known. Considering the great diversity of species of mosquitoes in this genus, and the fact that females of several species are vary similar morphologically, the present study aimed to: (1) Solve problems related to nomenclature (2) estimate the phylogenetic relationships of species used in the work; (3) examine the monophyly of subgenera of the Neotropical Region; (4) estimate the evolutionary relationships between neotropical subgenera; (5) estimate the phylogenetic position of the genus Lutzia in the Culex, (6) discuss the use of the gene cytochrome c oxidase subunit I (COI) to the genus Culex. We analyzed sequences corresponding to a fragment of 478 base pairs of the COI gene of 36 individuals belonging to 16 species of the genus Culex. Species were evaluated in four subgenera, Culex, Phenacomyia, Melanoconion and Microculex and one species of the genus Lutzia. The COI gene sequences were compared using analysis of Maximum Parsimony, Maximum Likelihood and Bayesian. The results of the analysis of the COI sequences, used the model of Kimura 2-parameters of Culex dolosus, Culex mollis and Culex imitator, demonstrate the presence of high intraspecific divergence (3.1%, 2.3% and 3.5% respectively). These values indicate that these taxa may represent complexes of species. The topologies of ML, MP and Bayesian showed that both genus Culex as subgenus Culex are paraphyletic because the first does not include the genus Lutzia and the second excludes the Phenacomyia subgenus. The results indicate that Lutzia is a subgenus of Culex and Phenacomyia is a monophyletic group of subgenus Culex. The molecular marker COI was easy to use and analyzing, proving to be useful tool for phylogenetic studies and the molecular taxonomy of Cule