EVIDENCE FOR GENETIC VARIATION IN POPULATIONS OF THE EUROPEAN CHERRY FRUIT FLY, RHAGOLETIS CERASI (DIPTERA: TEPHRITIDAE) BASED ON PHYSIOLOGICAL PARAMETERS AND HYBRIDIZATION EXPERIMENTS
Authors: BOLLER E. F. , BUSH G. L. 
Published: April 2011

Rhagoletis pupae were collected in fourteen countries from Prunus avium, P. cerasus, Lonicera xylosteum and Berberis vulgaris. Analysis of the emergence curves of the flies and of crosses carried out between flies from the different hosts and between geographic strains collected on sweet cherries showed that the European population of Rhagoletis cerasi L. is subdivided into several distinct host races or sibling species. Whereas in the cherry race there is evidence for the existence of a western and an eastern European complex exhibiting unidirectional sterility in hybrid crosses, no differences could be observed in the emergence patterns along a west‐east cline. However, the emergence patterns changed significantly along the north‐south transect through Europe with prolonged emergence periods occurring with decreasing latitude and possibly with increasing altitude.

UNTERSUCHUNGEN AN POPULATIONEN DER EUROPÄISCHEN KIRSCHENFLIEGE, RHAGOLETIS CERASI (DIPTERA: TEPHRITIDAE). I. NACHWEIS VON GENETISCHER VARIABILITÄT AUFGRUND VON PHYSIOLOGISCHEN MERKMALEN UND KREUZUNGSEXPERIMENTEN

Im Rahmen der Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der genetischen Bekämpfung der Kirschenfliege wird in zunehmendem Masse Fliegenmaterial zwischen einigen europäischen Ländern ausgetauscht. Das Ziel der vorliegenden Untersuchungen war einerseits die Abklärung möglicher Inkompatibilitätserscheinungen zwischen geographisch isolierten Populationen auf Süsskirsche sowie anderseits die Untersuchung des Status verschiedener Biotypen von R. cerasi, welche sich auf Prunus avium (Süsskirsche), Lonicera xylosteum (rote Heckenkirsche) sowie auf der Berberitze etabliert haben. Während die Rhagoletis‐Art auf Berberitze durch Jermy (1961) aufgrund morphologischer Merkmale als neue Art Rhagoletis berberidis beschrieben wurde, sind die Beziehungen zwischen den Biotypen auf Prunus avium und Lonicera xylosteum noch weitgehend unbekannt. In diesem ersten Beitrag werden die Befunde bezüglich Schlüpfmuster und genetischer Verträglichkeit der verschiedenen untersuchten Rassen dargelegt, während in einem zweiten Teil die genetische Variabilität des untersuchten Materials mit Hilfe der Gel‐Elektrophorese von polymorphen Enzymen und nicht‐enzymatischen Proteinen analysiert wird.

Die 1971 in vierzehn Ländern (Fig. 1) gesammelten Rhagoletis‐Puppen wurden einheitlich während 6 Monaten bei +2° gelagert und anschliessend bei 25° inkubiert. Aus den kumulativen Schlüpfkurven (Fig. 2 und 3) sowie den aufgeführten Masszahlen des Schlüpfprozesses (Tabelle I) geht hervor, dass R. cerasi nicht eine einzige homogene Population bildet, sondern sich in eine Anzahl von Unterpopulationen oder Rassen mit ihren eigenen biologischen Merkmalen unterteilt.

Die beobachteten Schlüpfmuster sympatrischer Populationen auf Prunus avium und Berberis (Fig. 3) deuten durch ihre zeitliche Verschiebung auf eine sexuelle Isolation der beiden Rassen hin, während die Fliegen auf Lonicera eine interessante Zwischenstellung einnehmen, deren Bedeutung für die mögliche sexuelle Isolation von der Süsskirschenrasse weiter abzuklären ist. Innerhalb der Süsskirschenpopulationen können geographische Unterschiede beobachtet werden, zeigt sich doch eine deutliche Verlängerung des Schlüpfprozesses mit abnehmender geographischer Breite und möglicherweise mit zunehmender Höhe über Meer. Die Erklärung für diese Divergenzen bleibt weiteren Untersuchungen vorbehalten, doch dürfte die uneinheitliche Reife der Früchte am gleichen Baum eine gewisse Rolle spielen, welche oft in lokalen Kirschensorten in den Randgebieten des Kirschenanbaues beobachtet werden kann.

Die Resultate der Kreuzungsversuche (Tabelle II) zeigen unerwartete Sterilitätserscheinungen in den produzierten Eiern, wenn Männchen aus Westeuropa mit Weibchen aus osteuropäischen Ländern gekreuzt werden. In reziproken Kreuzungen werden durchwegs hohe Fertilitätsraten festgestellt, doch wird zur Zeit untersucht, ob die resultierenden Imagines steril sind. Es wird die Hypothese aufgestellt, dass sich die europäische Population von Rhagoletis cerasi in einen westlichen und einen östlichen Komplex aufteilt, welche untereinander Inkompatibilitätserscheinungen aufweisen (Fig. 4).

Kreuzungen zwischen Wirtsrassen (Prunus avium und Lonicera: Tabelle II C und D) zeigen vorläufig zwei Tendenzen auf: Erstens scheinen in sympatrischen Populationen keine offensichtlichen Fertilitätsverluste in den F1‐Eiern aufzutreten, wobei die Fertilitätsverhältnisse der adulten Hybriden weiter abzuklären sind. Als zweite Tendenz erscheint wiederum der Einfluss der zwei unverträglichen Komplexe, welcher sich in der Unverträglichkeit zwischen den Wirtsrassen der entsprechenden geographischen Regionen manifestiert. Die Unverträglichkeit zwischen Prunus‐ und Lonicerafliegen deutscher und österreichischer Herkunft deutet darauf hin, dass sich die Differenzierung der Wirtsrassen innerhalb des eigenen Komplexes zu sympatrischen Geschwisterarten mit unterschiedlicher Intensität vollzieht und in bestimmten Regionen schon abgeschlossen sein dürfte.