Türkiye'nin Akdeniz Bölgesi'nde Kızılçam (Pinus brutia Ten.) ormanlarında dağılış gösteren Calosoma sycophanta L. (Coleoptera, Carabidae)'nın populasyon yapısının moleküler ve geometrik morfometrik  yöntemlerle incelenmesi
Population genetics and geometric morphometrics of Calosoma sycophanta L. (Coleoptera, Carabidae) distributed inPinus brutia Ten. forests of the Mediterranean Region of Turkey
Yazar: İSMAİL BURAK KARACEYLAN
Danışman: PROF. DR. MEHMET ALİ TABUR ; DOÇ. DR. İSMAİL ŞEN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyoloji = Biology ; Zooloji = Zoology

Özet:
Calosoma sycophanta (L., 1758) (Coleoptera: Carabidae) ülkemizdeki en önemli kızılçam (Pinus brutia Ten.) zararlısı olan çam kese böcekleriyle (Thaumetopoea spp.) mücadelede kullanılan önemli bir biyolojik mücadele ajanıdır. Bu amaçla her yıl Orman Genel Müdürlüğü'ne bağlı böcek yetiştirme laboratuvarlarında üretimi yapılmakta ve çam kese böceği tahribatının yoğun olduğu orman sahalarına salınmaktadır. Çalışmada, Akdeniz Bölgesi kızılçam ormanlarında dağılış gösteren C. sycophanta populasyonlarının yapısı ve filocoğrafyası moleküler genetik ve geometrik morfometri yöntemleriyle incelenmiş ve biyolojik kontrol çalışmalarının türün genetik yapısına etkileri araştırılmıştır. Akdeniz Bölgesi kızılçam sahalarında belirlenen beş populasyonda (Antalya, Mersin (2), Adana ve Osmaniye) mitokondriyal COI gen bölgesi ile genetik olarak, pronotum ve elitra şekil verileri ile geometrik morfometrik olarak türün populasyon yapılanması incelenmiştir. Genetik analizlerde çalışılan populasyonların nükleotit çeşitliliği (0,01027±0,4) ve haplotip çeşitliliğinin (0,885±0,023) yüksek olduğu ortaya koyulmuştur. Populasyonlar arası genetik çeşitlilik açısından Antalya populasyonunun en düşük değere sahip olduğu ve diğer populasyonlardan önemli derecede farklı olduğu belirlenmiştir. Filogenetik analizlerde haplotiplerin iki ana klada ayrıldığı görülmüştür. İlk klad sadece Haplogrup 1'den oluşurken, ikinci kladın ise Haplogrup 2 ve Haplogrup 3'ten oluştuğu tespit edilmiştir. Tür çalışma alanında üç haplogruba ayrılmasına karşın, tüm populasyonlar arasında göç olduğu belirlenmiştir. Nötralite analizleri; Haplogrup 1'in yaklaşık 87.500 yıl önce, Haplogrup 2'nin ise yaklaşık 58.000 yıl öncesinden başlayarak yavaş bir şekilde genişlediğini göstermektedir. Geometrik morfometri analizleri sonucunda, pronotum ve elitra şeklinin cinsiyetler arasında önemli ölçüde farklı olduğu ve türün dişilerinin erkeklerden anlamlı derecede daha büyük olduğu belirlenmiştir. Populasyonlar arası ilişkiler incelendiğinde ise, populasyonların ters Bergmann kuralı sergilediği gözlemlenmiştir. Populasyonlar arasında pronotum ve elitra şeklinde önemli ölçüde varyasyon olduğu, ancak varyasyonun pronotumda daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Moleküler genetik veriler ile geometrik morfometrik veriler birlikte değerlendirildiğinde ise, genetik çalışmalarla belirlenen haplogruplar arasında hem pronotum hem de elitra şekli bakımından önemli ölçüde varyasyon bulunduğu gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, biyolojik mücadele için laboratuvarlarda kitle üretimi yapılan C. sycophanta'nın yetiştirilip doğaya salınmasının türün populasyonlarına genetik açıdan olumsuz bir etkisinin olmadığı tespit edilmiştir. Ayrıca türün, Anadolu'yu bir "buzul dönem sığınağı" olarak kullanmış olabileceğine dair bulgular elde edilmiştir.

Abstract:
Calosoma sycophanta (L., 1758) (Coleoptera: Carabidae) is an important predatory beetle species for the forests of Turkey that has been successfully used as a biological control agent against pine processionary moths (Thaumetopoea spp.). The species is mass reared in laboratories of General Directorate of Forestry and annually released in areas with high pine processionary moth infestation. In this study, population structure of C. sycophanta populations distributed in Turkish red pine forests in the Mediterranean Region and the impact of mass rearing on the genetic structure of the species were investigated using population genetics and geometric morphometry methods. Genetics of five populations (Antalya, Mersin (2), Adana ve Osmaniye) were studied using mitochondrial COI gene and morphometrics were studied using pronotum and elytra shapes. It was determined that the populations had high nucleotide (0.01027±0.4) and haplotype (0.885±0.023) diversity. Antalya population was found to be genetically different than the other populations and had the lowest genetic diversity. Two clades of C. sycophanta that have been differentiated during Pleistocene glacial cycles were identified using phylogenetic analyses. One of the clades consisted of only Haplogroup 1, the other clade consisted of Haplogroup 2 and Haplogroup 3. Although three different haplogroups were identified in the study area, migration was detected between all populations. Bayesian skyline plots showed that Haplogroup 1 and Haplogroup 2 have begun slowly expanding around 87,500 and 58,000 years ago, respectively.  Pronotum and elytra shapes were found to be significantly different between the sexes. It was found that C. sycophanta females are bigger than the males as observed in most Carabid beetles. Similarly, inverse Bergmann's rule which is prevalent in Carabidae was observed in C. sycophanta. Our results showed a significant variation in pronotum and elytra shapes between populations. However, this variation is more evident in the pronotum shape. Furthermore, significant variation in pronotum and elytra shapes between the haplogroups were observed. Lastly, our results showed that the species might have used Anatolia as a glacial refugium and that mass-rearing and mass-release of C. sycophanta had no negative consequences on the genetic diversity of the species.