Reproductive incompatibility between genetically differentiated populations of Tetranychus urticae from different host plants

Η μελέτη της προσαρμογής των εχθρών των καλλιεργούμενων φυτών στα φυτά ξενιστές τους παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον, καθώς σχετίζεται με την απομόνωση και γενετική διαφοροποίηση των πληθυσμών, με αποτελέσματα που ποικίλλουν από τον περιορισμό της γονιδιακής ροής μέχρι και το σχηματισμό νέων ειδών. Με έναυσμα προηγούμενες μελέτες μας με ισοένζυμα, που κατέδειξαν γενετική διαφοροποίηση μεταξύ πληθυσμών Tetranychus urticae (Koch) από εσπεριδοειδή σε σχέση με άλλους ξενιστές, μελετήσαμε την συμβατότητα των διασταυρώσεων μεταξύ Τ. urticae που συλλέχθηκε σε λεμονιές (ELCI) και Τ. urticae που συλλέχτηκε από το φυτό Mercurialis annua (ELMA) στο ίδιο χωράφι. Η συμβατότητα των διασταυρώσεων όταν πρόκειται για απλοδιπλοειδές είδος, όπου τα αρσενικά προέρχονται από αγονιμοποίητα ωά, μελετάται λαμβάνοντας υπόψη τον αριθμό των απογόνων αλλά και την αναλογία φύλου μεταξύ τους. Η γονιμότητα των θηλυκών ELMA δεν επηρεάστηκε όταν διασταυρώθηκαν με αρσενικά ELCI, όμως η αναλογία θηλυκών : αρσενικών ήταν σημαντικά μειωμένη (16,6% θηλυκά, σε σύγκριση με 66% στην διασταύρωση αναφοράς ELMA x ELMA). Όταν τα θηλυκά ELCI διασταυρώθηκαν με αρσενικά ELMA, η γονιμότητα ήταν κατά 30% μειωμένη και το ποσοστό των θηλυκών απογόνων μειώθηκε από 67% σε 52%, σε σχέση με τη διασταύρωσης αναφοράς (ELCI x ELCI). Τα F1 θηλυκά που προέκυψαν από διασταυρώσεις θηλυκών και αρσενικών από διαφορετικούς πληθυσμούς γέννησαν λιγότερα ωά, που είχαν μεγαλύτερη θνησιμότητα, σε σχέση με τα F1 θηλυκά προερχόμενα από ενδοπληθυσμιακές διασταυρώσεις, μειώνοντας επιπλέον το δυναμικό αναπαραγωγής μεταξύ των πληθυσμών.The study of host plant adaptation in arthropods, and especially agricultural pests, presents great interest, as it relates to patterns of population isolation and differentiation, with effects ranging from gene flow restriction to speciation. Prompted by our earlier isoenzyme studies that revealed genetic differentiation of Tetranychus urticae (Koch) collected on citrus, compared to other host plants, we investigated crossing compatibility between T. urticae collected from citrus (lemon) trees (ELCI) and T. urticae collected from the weed Mercurialis annua (ELMA), in the same citrus grove. Crossing compatibility in haplodiploid species where unfertilised eggs develop into males, like T. urticae, is assessed based on both the number and the sex ratio of the offspring. When ELMA females were crossed with ELCI males, fecundity was not affected, however the sex ratio was significantly biased towards males (16.6 % females, compared to 66% in the control cross ELMAxELMA). In the reciprocal crosses (ELCIxELMA), fecundity was lower by 30% and the proportion of female offspring was reduced to 52% from 67 %, compared to the control. The fecundity of the F1 hybrid females was significantly reduced and the eggs they laid were less viable, compared to the non-hybrids, further reducing the reproductive potential of inter-strain crosses. Combined with previous data, these results suggest the existence of a citrus-associated T. urticae host race