ecodagЮг России: экология, развитиеSouth of Russia: ecology, development1992-10982413-0958State Institute of Applied Ecology of the Republic of Dagestan10.18470/1992-1098-2023-3-28-38ecodag-2904Research ArticleЭКОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХECOLOGY OF ANIMALSГенетическая изменчивость грушевой кружевницы Stephanitis pyri F. (Heteroptera: Tingidae) в Краснодарском краеGenetic variability of the pear lace bug Stephanitis pyri F. (Heteroptera: Tingidae) in Krasnodar Territory, Russiahttps://orcid.org/0000-0002-9976-5614БесединаЕ. Н.BesedinаE. N.

Екатерина Н. Беседина, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, секторбиотехнологии

350039, г. Краснодар, п/о 39

Тел. +79183414083

Ekaterina N. Besedinа

Krasnodar

katrina7283@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3762-9019КильВ. И.KilV. I.

Владимир И. Киль

Краснодар

Vladimir I. Kil

Krasnodar

Федеральный научный центр биологической защиты растенийРоссияFederal Research Centre of Biological Plant ProtectionRussian FederationКубанский государственный университетРоссияKuban State UniversityRussian Federation2023011120231832838Copyright © Беседина Е.Н., Киль В.И., 20232023Беседина Е.Н., Киль В.И.Besedinа E.N., Kil V.I.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ecodag.elpub.ru/ugro/article/view/2904

Цель – изучение генетической изменчивости грушевой кружевницы Stephanitis pyri F. в зависимости от географического положения и трофической специализации.Материал и методы. Объектом исследований являлись выборки насекомых (n=60) из природной популяции грушевой кружевницы Stephanitis pyri F. (Tingidae: Heteroptera) в Краснодарском крае: гг. Краснодар, Кропоткин, Новороссийск. Сбор клопов S. pyri осуществляли на модельных деревьях яблони домашней (Malus domestica Borkh) и вишни обыкновенной (Prunus cerasus L.). Молекулярно‐генетический анализ проводили в несколько этапов: пробоподготовка, экстракция ДНК, диагностика на основе RAPD (random amplified polymorphic DNA)‐ПЦР (амплификация ДНК).Результаты. С помощью молекулярно‐генетических маркеров изучена генетическая изменчивость грушевой кружевницы в Краснодарском крае. Рассчитаны показатели генетической дифференциации между географическими (Gst=0,209) и трофическими (Gst=0,049–0,302) внутрипопуляционными группами S. pyri. Определены уровни изменчивости внутри географических (79,1 %) и трофических группировок (70,0–95,1 %), а также между ними – 20,9 % и 4,9–30 %, соответственно. Показано влияние пищевого фактора на генетическое разнообразие и дифференциацию популяций насекомых на примере кропоткинской трофической группировки клопов, предпочитающих в качестве основного кормового растения вишню обыкновенную P. cerasus.Заключение. Отмечен небольшой эффект изоляции расстоянием, который характеризовался слабой зависимостью географических и генетических расстояний между популяционными группами грушевой кружевницы. Установлено влияние пищевого фактора на генетическую изменчивость популяций фитофагов, что подтверждается другими исследователями.

Aim. Study of the genetic variability of the pear lace bug Stephanitis pyri F. depending on geographical location and trophic specialization.Material and Methods. The object of the study was insect samples (n=60) from the natural population of the pear lace bug Stephanitis pyri F. (Tingidae: Heteroptera) in the Krasnodar Territory: in Krasnodar, Kropotkin and Novorossiysk. The collection of S. pyri bugs was carried out on model trees of domestic apple (Malus domestica Borkh) and sour cherry (Prunus cerasus L.). Molecular genetic analysis was carried out in several stages: sample preparation, DNA extraction, and diagnostics based on RAPD (random amplified polymorphic DNA)‐PCR (DNA amplification).Results. With the help of molecular genetic markers, the genetic variability of the pear lace bug in the Krasnodar Territory was studied. The indicators of genetic differentiation between geographic (Gst=0.209) and trophic (Gst=0.049–0.302) intrapopulation groups of S. pyri were calculated. The levels of variability were determined within geographic (79.1 %) and trophic groups (70.0–95.1 %), as well as between them – 20.9 % and 4.9–30 %, respectively. The influence of the food factor on the genetic diversity and differentiation of insect populations is shown through the example of the Kropotkin trophic group of bugs that prefer the sour cherry P. cerasus as the main food plant.Conclusion. A small effect of isolation by distance was noted, which was characterized by a weak dependence of geographical and genetic distances between the population groups of the pear lace bug. The influence of the nutritional factor on the genetic variability of phytophages populations has been established, as is confirmed by other researchers.

Насекомыегрушевая кружевница Stephanitis pyri F.трофическая специализацияПЦРгенетическое разнообразиегенетическая дифференциацияInsectspear lace bug Stephanitis pyri F.trophic specializationPCRgenetic diversitygenetic differentiationИсследования выполнены согласно Государственному заданию Министерства науки и высшего образования РФ в рамках НИР по теме № FGRN-2022-0002.The research was carried out in accordance with the State Assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation within the framework of research on the topic No FGRN-2022-0002.ReferencesAfonin A.N., Greene S.L., Dzyubenko N.I., Frolov A.N. Interactive Agricultural Ecological Atlas of Russia and Neighboring Countries. Economic Plants and their Diseases, Pests and Weeds. URL: http://www.agroatlas.ru (дата обращения: 10.07.2023)Afonin A.N., Greene S.L., Dzyubenko N.I., Frolov A.N. [Interactive Agricultural Ecological Atlas of Russia and Neighboring Countries. Economic Plants and their Diseases, Pests and Weeds]. Available at: http://www.agroatlas.ru (accessed 10.07.2023)Aysal T., Kivan M. Development and population growth of Stephanitis pyri (F.) (Heteroptera: Tingidae) at five temperatures // Journal of Pest Science. 2008. Т. 81. С. 135–141. https://doi.org/10.1007/s10340-008-0198-9Aysal T., Kivan M. Development and population growth of Stephanitis pyri (F.) (Heteroptera: Tingidae) at five temperatures. Journal of Pest Science, 2008, vol. 81, pp. 135–141. https://doi.org/10.1007/s10340-008-0198-9Трикоз Н.Н. Вредители декоративных растений паркапамятника «Айвазовское» в Крыму // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2017. N 123. С. 51–57.Trikoz N.N. A specific composition of pests for the ornamental plants in memorial park «Aivazovskoye». Byulleten' Gosudarstvennogo Nikitskogo botanicheskogo sada [Bulletin of the State Nikitsky Botanical Gardens]. 2017, no. 123, pp. 51–57. (In Russian)Хромова Л.М., Келдыш М.А., Помазков Ю.И. Грушевый клоп вновь опасен // Защита и карантин растений. 2008. С. 53–54.Hromova L.M., Keldysh M.A., Pomazkov Ju.I. Pear bug is dangerous again. Zashchita i karantin rastenii [Plant protection and quarantine]. 2008, pp. 53–54. (In Russian)Neimorovets V.V., Shchurov V.I., Bondarenko A.S., Skvortsov M.M., Konstantinov F.V. First documented outbreak and new data on the distribution of Corythucha arcuata (Say, 1832) (Hemiptera: Tingidae) in Russia // Acta Zoologica Bulgarica. 2017. N 9. C. 139–142.Neimorovets V.V., Shchurov V.I., Bondarenko A.S., Skvortsov M.M., Konstantinov F.V. First documented outbreak and new data on the distribution of Corythucha arcuata (Say, 1832) (Hemiptera: Tingidae) in Russia. [Acta Zoologica Bulgarica]. 2017, no. 9, pp. 139–142.Борисов Б.А., Карпун Н.Н., Бибин А.Р., Грабенко Е.А., Ширяева Н.В., Лянгузов М.Е. Новые данные о трофических связях инвазионного клопа дубовой кружевницы Corythucha arcuata (Heteroptera: Tingidae) в Краснодарском крае и Республике Адыгея по результатам исследований в 2018 году // Субтропическое и декоративное садоводство. 2018. N 67. C. 188–203. https://doi.org/10.31360/2225-3068-2018-67-188-203Borisov B.A., Karpun N.N., Bibin A.R., Grabenko E.A., Shiryaeva N.V., Lyanguzov M.E. New data on trophic relations of the invasive oak lace bug Corythucha arcuata (Heteroptera: Tingidae) in the Krasnodar region and in the republic of Adygea based on the research findings for the year 2018. Subtropical and ornamental horticulture, 2018, no. 67, pp. 188–203. (In Russian) https://doi.org/10.31360/2225-3068-2018-67-188-203Стрюкова Н.М., Омельяненко Т.З., Голуб В.Б. Дубовая кружевница в Республике Крым // Защита и карантин растений. 2019. N 9. C. 43–44.Stryukova N.M., Omelyanenko T.Z., Golub V.B. Corythucha arcuata in the Republic of Crimea. Zashchita i karantin rastenii [Plant protection and quarantine]. 2019, no. 9, pp. 43–44. (In Russian)Щуров В.И., Замотайлов А.С., Щурова А.В. Особенности сезонного цикла и экологии кружевницы дубовой Corythucha arcuata (Say, 1832) (Heteroptera: Tingidae) в природных зонах и высотных поясах Западного Кавказа // Материалы международной научной конференции «Биосфера и человек». Майкоп, 24–25 октября, 2019. С. 118–120.Shchurov V.I., Zamotailov A.S., Shchurova A.V. Osobennosti sezonnogo tsikla i ekologii kruzhevnitsy dubovoi Corythucha arcuata (Say, 1832) (Heteroptera: Tingidae) v prirodnykh zonakh i vysotnykh poyasakh Zapadnogo Kavkaza [Features of the seasonal cycle and ecology of the oak lace bug Corythucha arcuata (Say, 1832) (Heteroptera: Tingidae) in natural zones and high-altitude zones of the Western Caucasus]. Materialy mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii «Biosfera i chelovek», Maykop, 24–25 oktyabrya 2019 [Proceedings of International Conference “Biosphere and Man”, Maykop, 24–25 Oktober 2019]. Maykop, 2019, pp. 118–120. (In Russian)Guilbert E., Damgaard J., D’Haese C.A. Phylogeny of the lacebugs (Insecta: Heteroptera: Tingidae) using morphological and molecular data // Systematic Entomology. 2014. Т. 39. N. 3. C. 431–441. https://doi.org/10.1111/syen.12045Guilbert E., Damgaard J., D’Haese C.A. Phylogeny of the lacebugs (Insecta: Heteroptera: Tingidae) using morphological and molecular data. Systematic Entomology, 2014, vol. 39, no. 3, pp. 431–441. https://doi.org/10.1111/syen.12045Беседина Е.Н., Киль В.И. Молекулярно–генетический анализ различных видов клопов–кружевниц (Heteroptera: Tingidae) по RAPD-маркерам // Садоводство и виноградарство. 2019. N 6. С. 21–25. https://doi.org/10.31676/0235-2591-2019-6-21-25Besedina E.N., Kil V.I. Molecular-genetic analysis of different species of lace bugs (Hеteroptera: Tingidae) with RAPD markers. Horticulture and viticulture, 2019, no. 6, pp. 21–25. (In Russian) https://doi.org/10.31676/0235-2591-2019-6-21-25Besedina E., Kil V., Ismailov V., Karpunina M. Molecular genetic analysis and phenology of the plane lace bug Corythucha ciliata Say (Hemiptera: Tingidae) in different parts of Krasnodar Krai // BIO Web of Conferences 21, XI International Scientific and Practical Conference «Biological Plant Protection is the Basis of Agroecosystems Stabilization». 2020. Article number: 00011. https://doi.org/10.1051/bioconf/20202100011Besedina E., Kil V., Ismailov V., Karpunina M. Molecular genetic analysis and phenology of the plane lace bug Corythucha ciliata Say (Hemiptera: Tingidae) in different parts of Krasnodar Krai. BIO Web of Conferences 21, XI International Scientific and Practical Conference «Biological Plant Protection is the Basis of Agroecosystems Stabilization», 2020, Article number: 00011. https://doi.org/10.1051/bioconf/20202100011Беседина Е.Н., Киль В.И. ДНК–полиморфизм и генетическое разнообразие популяции дубовой кружевницы (Corythucha arcuata Say) в Краснодарском крае // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2021. N 55. С. 42–57. https://doi.org/10.17223/19988591/55/3Besedina E.N., Kil V.I. DNA polymorphism and genetic diversity of the oak lace bug (Corythucha arcuata Say) population in Krasnodar Krai. Tomsk State University Journal of Biology, 2021, no. 55, pp. 42–57. (In Russian) https://doi.org/10.17223/19988591/55/3Гриценко Д.А., Хамдиева О.Х., Динасилов А.С., Динасилова Г.А. Разработка метода выделения геномной ДНК из пупарий южноамериканской томатной моли Tuta absoluta (Povolny) // Достижения науки и образования. 2017. N 8(21). С. 22–28.Gricenko D.A., Hamdieva O.H., Dinasilov A.S., Dinasilova G.A. Development of a method for isolating genomic DNA from puparia of the South American tomato moth Tuta absoluta (Povolny). Dostizheniya nauki i obrazovaniya [Achievements of science and education]. 2017, no. 8(21), pp. 22–28. (In Russian)Беседина Е.Н., Киль В.И. Высокоспецифические RAPD–праймеры для ПЦР–анализа клопов–кружевниц (Heteroptera: Tingidae) // Материалы международной научной конференции «Биосфера и человек», Майкоп, 24–25 октября, 2019. С. 17–18.Besedina E.N., Kil V.I. Vysokospetsificheskie RAPD–praimery dlya PTsR–analiza klopov–kruzhevnits (Heteroptera: Tingidae) [Highly specific RAPD primers for PCR analysis of lace oak bugs (Heteroptera: Tingidae)]. Materialy mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii «Biosfera i chelovek», Maykop, 24–25 oktyabrya 2019 [Proceedings of International Conference “Biosphere and Man”, Maykop, 24–25 Oktober 2019]. Maykop, 2019, pp. 17–18. (In Russian)Беседина Е.Н., Киль В.И., Карпунин М.Н. Универсальные RAPD– и ISSR–праймеры для ПЦР–анализа клоповкружевниц (Hеteroptera: Tingidae) // Юбилейный сборник научных трудов XIII международной научно–практической конференции «Состояние и перспективы развития агропромышленного комплекса», Ростов-на Дону, 26–28 февраля, 2020. Т. 1. С. 393–396.Besedina E.N., Kil V.I., Karpunin M.N. Universal'nye RAPD– i ISSR–praimery dlya PTsR-analiza klopov-kruzhevnits (Heteroptera: Tingidae) [Universal RAPD and ISSR primers for lace bugs PCR analysis (Heteroptera: Tingidae)]. Yubileinyi sbornik nauchnykh trudov XIII mezhdunarodnoi nauchno–prakticheskoi konferentsii «Sostoyanie i perspektivy razvitiya agropromyshlennogo kompleksa», Rostov-na Donu, 26–28 fevralya, 2020 [Anniversary collection of scientific papers of XIII international scientific and practical Conference “State and prospects for the development of the agro-industrial complex”, Rostov-on-Don, 26–28 February 2020]. Rostov-on-Don, 2020, vol. 1, pp. 393–396. (In Russian)Yeh F.C., Yang R.C., Boyle T.B.J., Ye Z.H., Mao J.X. Popgene, the user–friendly shareware for population genetic analysis, version 1.31. Computer program and documentation. Edmonton: University of Alberta and Centre for International Forestry Research, 1999. 29 p.Yeh F.C., Yang R.C., Boyle T.B.J., Ye Z.H., Mao J.X. Popgene, the user-friendly shareware for population genetic analysis, version 1.31. Computer program and documentation. Edmonton, University of Alberta and Centre for International Forestry Research Publ., 1999, 29 p.Slatkin M. Gene flow in natural populations // Annual Review of Ecology and Systematics. 1985. Т. 39. С. 53–65.Slatkin M. Gene flow in natural populations. [Annual Review of Ecology and Systematics]. 1985, vol. 39, pp. 53–65.Meng X.F., Shi M., Chen X.X. Population genetic structure of Chilo suppressalis (Walker) (Lepidoptera: Crambidae): strong subdivision in China inferred from microsatellite markers and mtDNA gene sequences // Molecular Ecology. 2008. Т. 17. N 12. C. 2880–2897. https://doi.org/10.1111/j.1365-294x.2008.03792.xMeng X.F., Shi M., Chen X.X. Population genetic structure of Chilo suppressalis (Walker) (Lepidoptera: Crambidae): strong subdivision in China inferred from microsatellite markers and mtDNA gene sequences. Molecular Ecology, 2008, vol. 17, no. 12, pp. 2880–2897. https://doi.org/10.1111/j.1365-294x.2008.03792.xGalvez J.R., St. John M.E., McLean K., Touokong C.D., Gonwouo L.N., Martin C.H. Trophic specialization on unique resources despite limited niche divergence in a celebrated example of sympatric speciation // Ecology of Freshwater Fish. 2022. Т. 31. N 4. С. 675–692. https://doi.org/10.1111/eff.12661Galvez J.R., St. John M.E., McLean K., Touokong C.D., Gonwouo L.N., Martin C.H. Trophic specialization on unique resources despite limited niche divergence in a celebrated example of sympatric speciation. Ecology of Freshwater Fish, 2022, vol. 31, no. 4, pp. 675–692. https://doi.org/10.1111/eff.12661Hoshizaki S., Washimori R., Kubota S.–I., Frolov A.N., Kageyama D., Gomboc S., Ohno S., Tatsuki S., Ishikawa Y. Limited variation in mitochondrial DNA of maize-associated Ostrinia nubilalis (Lepidoptera: Crambidae) in Russia, Turkey and Slovenia // European Journal of Entomology. 2008. Т. 105. С. 545–552. http://dx.doi.org/10.14411/eje.2008.073Hoshizaki S., Washimori R., Kubota S.–I., Frolov A.N., Kageyama D., Gomboc S., Ohno S., Tatsuki S., Ishikawa Y. Limited variation in mitochondrial DNA of maize-associated Ostrinia nubilalis (Lepidoptera: Crambidae) in Russia, Turkey and Slovenia. European Journal of Entomology, 2008, vol. 105, pp. 545–552. http://dx.doi.org/10.14411/eje.2008.073Frolov A.N., Audiot P., Bourguet D., Kononchuk A.G., Malysh J.M., Ponsard S., Streiff R., Tokarev Y.S. From Russia with lobe: genetic differentiation in trilobed uncus Ostrinia spp. follows food plant, not hairy legs // Heredity. 2012. Т. 108. N 2. С. 147–56. https://doi.org/10.1038/hdy.2011.58Frolov A.N., Audiot P., Bourguet D., Kononchuk A.G., Malysh J.M., Ponsard S., Streiff R., Tokarev Y.S. From Russia with lobe: genetic differentiation in trilobed uncus Ostrinia spp. follows food plant, not hairy legs. Heredity, 2012, vol. 108, no. 2, pp. 147–56. https://doi.org/10.1038/hdy.2011.58Грушевая И.В., Малыш Ю.М., Конончук А.Г., Фролов А.Н. Полиморфизм нуклеотидной последовательности митохондриального гена COI популяций видов–двойников рода Ostrinia (Lepidoptera: Pyraloidea) // Вестник защиты растений. 2016. N 3(89). С. 53–54.Grushevaja I.V., Malysh Ju.M., Kononchuk A.G., Frolov A.N. Polymorphism of nucleotide sequence of mitochondrial COI gene of cryptic species populations of the genus Ostrinia (Lepidoptera: Pyraloidea) Vestnik zashchity rastenii [Herald of plant protection]. 2016, no. 3(89), pp. 53–54. (In Russian)Yang Z., Plotkin D., Landry J.–F., Storer C., Kawahara A. Revisiting the evolution of Ostrinia moths with phylogenomics (Pyraloidea: Crambidae: Pyraustinae) // Systematic Entomology. 2021. Т. 46. N 4. С. 827–838. http://dx.doi.org/10.1111/syen.12491Yang Z., Plotkin D., Landry J.–F., Storer C., Kawahara A. Revisiting the evolution of Ostrinia moths with phylogenomics (Pyraloidea: Crambidae: Pyraustinae). Systematic Entomology, 2021, vol. 46, no. 4, pp. 827–838. http://dx.doi.org/10.1111/syen.12491

The authors declare that there are no conflicts of interest present.