Title (eng)
Testing methods of species delimitation with tiger moth samples from a diverse Neotropical lowland rainforest
Parallel title (deu)
Vergleich verschiedener Methoden der Artabgrenzung von Bärenspinner-Proben aus einem diversen neotropischen Tieflandregenwald
Author
Martina Wieser
Advisor
Konrad Fiedler
Assessor
Konrad Fiedler
Abstract (deu)
Lepidoptera sind eine der artenreichsten Insektenordnungen weltweit, dennoch sind viele Arten speziell in den Tropen, wo ihre Diversität besonders hoch ist, der Wissenschaft noch immer unbekannt. Artbestimmungen erfolgen oft aufgrund morphologischer Merkmale, was in einigen Fällen jedoch sehr schwierig sein kann. Aus diesem Grund wurden molekulare Methoden entwickelt, um die Arterkennung zu erleichtern. Einer der meist verwendeten Ansätze ist das sogenannte DNA-Barcoding, bei dem kurze DNA-Sequenzen aus Mitochondrien analysiert und verglichen werden. Dabei werden Cluster aus ähnlichen Sequenzen gebildet, genauer gesagt „operative taxonomische Einheiten“ (OTUs), welche Stellvertreter für Arten darstellen. Diese Studie konzentrierte sich auf die Gattung Eucereon (Erebidae, Arctiinae). Derzeit besteht diese Gattung aus über 150 beschriebenen Arten, morphologisch sind diese aber oft schwer zu unterscheiden. Außerdem wurde diese Gattung bisher nie taxonomisch überarbeitet. Die geographische Verbreitung von Eucereon Arten reicht von den südlichen USA über Mittelamerika bis zur Ostküste Brasiliens und sie kommen bis über 2000 m Höhe über dem Meeresspiegel vor. Eine Recherche dokumentierter Assoziationen der Larven mit Ihren Futterpflanzen zeigte eine Tendenz zur Spezialisierung auf giftige und milchsafthaltige Pflanzen auf; möglicherweise findet auch Pharmakophagie der adulten Falter statt. Insgesamt konnten 138 neue DNA-Sequenzen von mutmaßlichen Eucereon-Exemplaren erstellt werden, welche in Costa Rica, Panama und Ecuador gesammelt wurden. Um Hypothesen über Artgrenzen aufzustellen, wurden mehrere hochmoderne Methoden zur Artabgrenzung auf der Grundlage von Sequenzdaten angewandt und ihre Ergebnisse verglichen, und zwar BIN, 2% Distanzschwelle, ABGD, GMYC und bPTP. Die Befunde dieser Untersuchungen stimmten größtenteils mit der morphologischen Bestimmung überein. Mittels molekularbiologischer Auswertung wurden 42-45 OTUs gefunden, im Gegensatz zu den 40 Morphospezies. Keine der getesteten molekularbiologischen Methoden funktionierte besser als alle anderen. Die nähere Untersuchung der kompletten Gattung, nämlich die Auswertung aller in der Datenbank BOLD verfügbaren Barcode-Daten und der Flügelmuster der zugehörigen Falter, ergab 89 „Arten“, die vermutlich „echte“ Vertreter des Taxons Eucereon darstellen. Außerdem wurden für neun der erkannten BINs Haplotyp-Netzwerke erstellt und phylogeographische Analysen durchgeführt. Dabei wurde kein einheitliches Muster entdeckt, da sich das Ausmaß der DNA-Sequenzvariabilität innerhalb der BINs erheblich unterschied. Darüber hinaus ergab die Untersuchung der Gattung, dass etliche Arten, die aktuell acht anderen nominellen Gattungen zugeordnet werden, ebenfalls als zu Eucereon gehörig angesehen werden sollten. Um diese Hypothese zu testen, sind allerdings noch weiterführende Studien nötig.
Abstract (eng)
Lepidoptera are one of the most species-rich insect orders worldwide, and in the tropics their diversity is especially high, yet many species are still unknown to science. Identifying animals traditionally has relied on morphological traits, which can be a challenging procedure. Therefore, molecular methods to facilitate the recognition of species were developed. One of the most popular approaches is called DNA barcoding, where short mitochondrial DNA sequences are analyzed and compared to distinguish between operational taxonomic units (OTUs), a tentative proxy for species. This study focused on the genus Eucereon (Erebidae, Arctiinae) with currently more than 150 described species, which are often hard to distinguish by means of external morphology. Their geographic distribution ranges from the southernmost United States of America over Central America to the east coast of Brazil at elevations from sea level to up to more than 2000 m a.s.l. Exploring possible larval food plants revealed a tendency to a narrow food specialization on poisonous and milky sap-containing plants, potentially supplemented by adult pharmacophagy. In total, 138 novel DNA sequences of presumed Eucereon specimens collected in Costa Rica, Panama and Ecuador were successfully generated for this study. Several state-of-the-art methods for sequence based species delimitation, namely BIN, 2% threshold clustering, ABGD, GMYC and bPTP, were applied to arrive at hypotheses about species boundaries and their performance was compared. The results indicate a high degree of concordance between morphology-based species delimitation and clustering methods based on DNA sequences. The morphological sorting resulted in 40 morphospecies, while the molecular approach generated between 42 and 45 OTUs; none of the algorithms outperformed all other methods. Furthermore, haplotype networks for nine BINs were created and phylogeographic analyses performed. No consistent pattern was found, as these BINs differ substantially in their intraspecific genetic variance. The genus Eucereon never underwent any formal taxonomic revision, therefore the delimitation of the genus was also examined. 89 potential members were recognized among taxa represented in the global BOLD database, based on a combination of wing pattern and molecular data. These results indicate that several moth species that are currently affiliated to eight different nominal genera should be included within Eucereon, but further research is needed in order to better support this hypothesis.
Keywords (eng)
EucereonNeotropical Arctiinaespecies delimitation methodsDNA barcodingCOI
Keywords (deu)
Eucereonneotropische ArctiinaeArtabgrenzungsmethodenDNA-BarcodingCOI
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1357347
rdau:P60550 (deu)
120 Seiten : Diagramme, Illustrationen, Karte
Number of pages
126
Association (deu)
Title (eng)
Testing methods of species delimitation with tiger moth samples from a diverse Neotropical lowland rainforest
Parallel title (deu)
Vergleich verschiedener Methoden der Artabgrenzung von Bärenspinner-Proben aus einem diversen neotropischen Tieflandregenwald
Author
Martina Wieser
Abstract (deu)
Lepidoptera sind eine der artenreichsten Insektenordnungen weltweit, dennoch sind viele Arten speziell in den Tropen, wo ihre Diversität besonders hoch ist, der Wissenschaft noch immer unbekannt. Artbestimmungen erfolgen oft aufgrund morphologischer Merkmale, was in einigen Fällen jedoch sehr schwierig sein kann. Aus diesem Grund wurden molekulare Methoden entwickelt, um die Arterkennung zu erleichtern. Einer der meist verwendeten Ansätze ist das sogenannte DNA-Barcoding, bei dem kurze DNA-Sequenzen aus Mitochondrien analysiert und verglichen werden. Dabei werden Cluster aus ähnlichen Sequenzen gebildet, genauer gesagt „operative taxonomische Einheiten“ (OTUs), welche Stellvertreter für Arten darstellen. Diese Studie konzentrierte sich auf die Gattung Eucereon (Erebidae, Arctiinae). Derzeit besteht diese Gattung aus über 150 beschriebenen Arten, morphologisch sind diese aber oft schwer zu unterscheiden. Außerdem wurde diese Gattung bisher nie taxonomisch überarbeitet. Die geographische Verbreitung von Eucereon Arten reicht von den südlichen USA über Mittelamerika bis zur Ostküste Brasiliens und sie kommen bis über 2000 m Höhe über dem Meeresspiegel vor. Eine Recherche dokumentierter Assoziationen der Larven mit Ihren Futterpflanzen zeigte eine Tendenz zur Spezialisierung auf giftige und milchsafthaltige Pflanzen auf; möglicherweise findet auch Pharmakophagie der adulten Falter statt. Insgesamt konnten 138 neue DNA-Sequenzen von mutmaßlichen Eucereon-Exemplaren erstellt werden, welche in Costa Rica, Panama und Ecuador gesammelt wurden. Um Hypothesen über Artgrenzen aufzustellen, wurden mehrere hochmoderne Methoden zur Artabgrenzung auf der Grundlage von Sequenzdaten angewandt und ihre Ergebnisse verglichen, und zwar BIN, 2% Distanzschwelle, ABGD, GMYC und bPTP. Die Befunde dieser Untersuchungen stimmten größtenteils mit der morphologischen Bestimmung überein. Mittels molekularbiologischer Auswertung wurden 42-45 OTUs gefunden, im Gegensatz zu den 40 Morphospezies. Keine der getesteten molekularbiologischen Methoden funktionierte besser als alle anderen. Die nähere Untersuchung der kompletten Gattung, nämlich die Auswertung aller in der Datenbank BOLD verfügbaren Barcode-Daten und der Flügelmuster der zugehörigen Falter, ergab 89 „Arten“, die vermutlich „echte“ Vertreter des Taxons Eucereon darstellen. Außerdem wurden für neun der erkannten BINs Haplotyp-Netzwerke erstellt und phylogeographische Analysen durchgeführt. Dabei wurde kein einheitliches Muster entdeckt, da sich das Ausmaß der DNA-Sequenzvariabilität innerhalb der BINs erheblich unterschied. Darüber hinaus ergab die Untersuchung der Gattung, dass etliche Arten, die aktuell acht anderen nominellen Gattungen zugeordnet werden, ebenfalls als zu Eucereon gehörig angesehen werden sollten. Um diese Hypothese zu testen, sind allerdings noch weiterführende Studien nötig.
Abstract (eng)
Lepidoptera are one of the most species-rich insect orders worldwide, and in the tropics their diversity is especially high, yet many species are still unknown to science. Identifying animals traditionally has relied on morphological traits, which can be a challenging procedure. Therefore, molecular methods to facilitate the recognition of species were developed. One of the most popular approaches is called DNA barcoding, where short mitochondrial DNA sequences are analyzed and compared to distinguish between operational taxonomic units (OTUs), a tentative proxy for species. This study focused on the genus Eucereon (Erebidae, Arctiinae) with currently more than 150 described species, which are often hard to distinguish by means of external morphology. Their geographic distribution ranges from the southernmost United States of America over Central America to the east coast of Brazil at elevations from sea level to up to more than 2000 m a.s.l. Exploring possible larval food plants revealed a tendency to a narrow food specialization on poisonous and milky sap-containing plants, potentially supplemented by adult pharmacophagy. In total, 138 novel DNA sequences of presumed Eucereon specimens collected in Costa Rica, Panama and Ecuador were successfully generated for this study. Several state-of-the-art methods for sequence based species delimitation, namely BIN, 2% threshold clustering, ABGD, GMYC and bPTP, were applied to arrive at hypotheses about species boundaries and their performance was compared. The results indicate a high degree of concordance between morphology-based species delimitation and clustering methods based on DNA sequences. The morphological sorting resulted in 40 morphospecies, while the molecular approach generated between 42 and 45 OTUs; none of the algorithms outperformed all other methods. Furthermore, haplotype networks for nine BINs were created and phylogeographic analyses performed. No consistent pattern was found, as these BINs differ substantially in their intraspecific genetic variance. The genus Eucereon never underwent any formal taxonomic revision, therefore the delimitation of the genus was also examined. 89 potential members were recognized among taxa represented in the global BOLD database, based on a combination of wing pattern and molecular data. These results indicate that several moth species that are currently affiliated to eight different nominal genera should be included within Eucereon, but further research is needed in order to better support this hypothesis.
Keywords (eng)
EucereonNeotropical Arctiinaespecies delimitation methodsDNA barcodingCOI
Keywords (deu)
Eucereonneotropische ArctiinaeArtabgrenzungsmethodenDNA-BarcodingCOI
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1357348
Number of pages
126
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