Evidence for genetic variation in populations of the European cherry fruit fly, Rhagoletis cerasi (Diptera:Tephritidae) based on physiological parameters and hybridization experiments.

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. Zusammenfassung UNTERSUCHUNGEN AN POPULATIONEN DER EUROPAISCHEN KIRSCHENFLIEGE, RHAGOLETIS CERASI (DIPTERA: TEPHRITIDAE). I. NACHWEIS VON GENETISCHER VARIABILITAT AUFGRUND VON PHYSIOLOGISCHEN MERKMALEN UND KREUZUNGSEXPERIMENTEN Im Rahmen der Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der genetischen Bekampfung der Kirschenfliege wird in zunehmendem Masse Fliegenmaterial zwischen einigen europaischen Landern ausgetauscht. Das Ziel der vorliegenden Untersuchungen war einerseits die Abklarung moglicher Inkompatibilitatserscheinungen zwischen geographisch isolierten Populationen auf Susskirsche sowie anderseits die Untersuchung des Status verschiedener Biotypen von R. cerasi, welche sich auf Prunus avium (Susskirsche), Lonicera xylosteum (rote Heckenkirsche) sowie auf der Berberitze etabliert haben. Wahrend 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 bezuglich Schlupfmuster und genetischer Vertraglichkeit der verschiedenen untersuchten Rassen dargelegt, wahrend in einem zweiten Teil die genetische Variabilitat des untersuchten Materials mit Hilfe der Gel-Elektrophorese von polymorphen Enzymen und nicht-enzymatischen Proteinen analysiert wird. Die 1971 in vierzehn Landern (Fig. 1) gesammelten Rhagoletis-Puppen wurden einheitlich wahrend 6 Monaten bei +2° gelagert und anschliessend bei 25° inkubiert. Aus den kumulativen Schlupfkurven (Fig. 2 und 3) sowie den aufgefuhrten Masszahlen des Schlupfprozesses (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 Schlupfmuster sympatrischer Populationen auf Prunus avium und Berberis (Fig. 3) deuten durch ihre zeitliche Verschiebung auf eine sexuelle Isolation der beiden Rassen hin, wahrend die Fliegen auf Lonicera eine interessante Zwischenstellung einnehmen, deren Bedeutung fur die mogliche sexuelle Isolation von der Susskirschenrasse weiter abzuklaren ist. Innerhalb der Susskirschenpopulationen konnen geographische Unterschiede beobachtet werden, zeigt sich doch eine deutliche Verlangerung des Schlupfprozesses mit abnehmender geographischer Breite und moglicherweise mit zunehmender Hohe uber Meer. Die Erklarung fur diese Divergenzen bleibt weiteren Untersuchungen vorbehalten, doch durfte die uneinheitliche Reife der Fruchte 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 Sterilitatserscheinungen in den produzierten Eiern, wenn Mannchen aus Westeuropa mit Weibchen aus osteuropaischen Landern gekreuzt werden. In reziproken Kreuzungen werden durchwegs hohe Fertilitatsraten festgestellt, doch wird zur Zeit untersucht, ob die resultierenden Imagines steril sind. Es wird die Hypothese aufgestellt, dass sich die europaische Population von Rhagoletis cerasi in einen westlichen und einen ostlichen Komplex aufteilt, welche untereinander Inkompatibilitatserscheinungen aufweisen (Fig. 4). Kreuzungen zwischen Wirtsrassen (Prunus avium und Lonicera: Tabelle II C und D) zeigen vorlaufig zwei Tendenzen auf: Erstens scheinen in sympatrischen Populationen keine offensichtlichen Fertilitatsverluste in den F1-Eiern aufzutreten, wobei die Fertilitatsverhaltnisse der adulten Hybriden weiter abzuklaren sind. Als zweite Tendenz erscheint wiederum der Einfluss der zwei unvertraglichen Komplexe, welcher sich in der Unvertraglichkeit zwischen den Wirtsrassen der entsprechenden geographischen Regionen manifestiert. Die Unvertraglichkeit zwischen Prunus- und Lonicerafliegen deutscher und osterreichischer Herkunft deutet darauf hin, dass sich die Differenzierung der Wirtsrassen innerhalb des eigenen Komplexes zu sympatrischen Geschwisterarten mit unterschiedlicher Intensitat vollzieht und in bestimmten Regionen schon abgeschlossen sein durfte.