Kestane ağacı meyvelerinde zarar yapan böcek türlerinin genetik belirteç ile belirlenmesi ve bunların filogeni ve populasyon genetikleri:bir pilot barkod çalışması

Abstract

Kestane (Castanea sativa Mill.) ekolojik ve ekonomik öneme sahip bir tür olup, ülkemiz kestane üretimi açısından dünyada önemli bir sıralamada yer almaktadır. Kestane üretimi yapılan diğer ülkelerde olduğu gibi, ülkemizde de değişik hastalıklara neden olan patojenik mantarlar ve kestane ile beslenen zararlı böcekler nedeniyle kestane üretiminde zaman zaman önemli kayıplar yaşanmaktadır. Ülkemizde kestane zararlısı patojenler üzerine yoğunlaşmış bazı çalışmalar olmasına rağmen, kestane ile beslenen böcekler üzerine yapılan çalışmalar nispeten azdır ve bu türler ile ilgili moleküler bir çalışma bulunmamaktadır. Daha önce bir takım morfolojik verilere dayalı olarak yapılan sınırlı sayıdaki çalışmalarda, Türkiye’de en önemli kestane zararlısı olarak iki böcek türü verilmiştir: kestane hortumlu böceği Curculio elephas (Gyllenhal, 1836) (Coleoptera: Curculionidae) ve kestane iç kurdu Cydia splendana (Hübner, 1799) (Lepidoptera: Torticidae). Bu zararlı böcek türleri %50 civarında yıllık ürün kaybına neden olmaktadır. Bu çalışmada, böcekler de dâhil olmak üzere çeşitli hayvan gruplarında filogenetik ilişkileri ve genetik yapıyı araştırmak için başarıyla kullanılan mitokondrial sitokrom oksidaz alt birim I (COI) geni kullanılarak kestane ile beslenen larvalar üzerinde bir DNA barkod çalışması yapılmıştır. Türkiye'nin önde gelen iki kestane üreticisi olan Aydın ve Sinop illerinden toplanan kestane ile beslenen larvalar için COI geninin 414 ile 826 bç'lik bir kısmı dizilenmiştir. DNA barkodunun bilinmeyen örneklerin bilinen türlerle eşleştirilmesine yardımcı olacağı ve böylece hızlı bir şekilde tür seviyesinde örneklerin tanımlanacağından yola çıkarak, elde ettiğimiz COI gen dizilerini GenBank veya DNA barkod veri tabanından COI gen dizileriyle birleştirerek üç filogenetik çıkarım yöntemi kullanılmıştır. COI barkodlama çalışmamız, Aydın ve Sinop illerinde en önemli kestane zararlısı böceklerin, Curculio elephas ve Cydia splendana olduğunu göstermiştir. Ayrıca çalışmamız Curculio glandium, Curculio venosus, Ephestia elutella ve Cadra figulilella' nın çalışma alanlarında çok yaygın olmasa da kestane zararlı böcekler olduğunu göstermiştir. Bu bulgular, filogenetik ve populasyon parametrelerini içeren moleküler çalışmaların, bir zararlının mevcut durumunu ve gelecekteki potansiyelini tahmin etmek için kullanılabileceğini göstermektedir. Bu bilgi, daha etkili bir zararlı spesifik mücadele stratejisi için kullanılabilir.

Chestnut (Castanea sativa Mill.) is a species of ecological and economic importance, and our country is in an important ranking in the world in terms of chestnut production. As in other chestnut producing countries, there are significant losses in chestnut production from time to time due to pathogenic fungi that cause various diseases and harmful insects that feed on chestnuts in Turkey. Although there are some studies focused on chestnut pest pathogens in our country, studies on chestnut-feeding insects are relatively few, and there is no molecular study on these species. In a limited number of studies based on some morphological data, two insect species have been reported as the most severe chestnut pest in Turkey: the chestnut weevil Curculio elephas (Gyllenhal, 1836) (Coleoptera: Curculionidae) and the chestnut tortrix Cydia splendana (Hübner, 1799) (Lepidoptera: Torticidae). These pests causes about 50% annual crop loss in Turkey. In this study, a DNA barcoding study was carried out on chestnut-feeding larvae using the mitochondrial cytochrome oxidase subunit I (COI) gene, which has been successfully used to investigate phylogenetic relationships and the genetic structure in various animal groups, including insects. A 414-826 bp portion of the COI gene was sequenced for chestnut-feeding larvae collected from Aydın and Sinop provinces, two leading chestnut producing cities in Turkey. Combining our COI gene sequences with COI gene sequences from GenBank or DNA barcode libraries, we used, given that the application of DNA barcoding to the matching of unknown specimens to known species is generally straightforward, three phylogenetic inferences for the pace of specimen identification to the species level. Our COI barcoding study shown that Curculio elephas and Cydia splendana, were the most abundant and widespread chestnut feeding pests Aydın and Sinop provinces. Moreover, our study shown that Curculio glandium, Curculio venosus, Ephestia elutella and Cadra figulilella are, although not very common, chestnut pest insects in the study sites. These findings suggest that molecular studies, including phylogenetic and population parameters, can be used to estimate the current status and future potential of a pest. This information can be integrated into a more effective pestspecific management strategy.