Genetic Criteria for Establishing Evolutionarily Significant Units in Cryan’s Buckmoth

Authors

  • John T. Legge,

    1. Department of Entomology, Comstock Hall, Cornell University, Ithaca, NY 14853, U.S.A.
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    • Current address: Michigan Natural Features Inventory, 5th Floor, Mason Building, P.O. Box 30444, Lansing, MI 48909, U.S.A., email leggej@wildlife.dnr.state.mi.us

  • Richard Roush,

    1. Department of Entomology, Comstock Hall, Cornell University, Ithaca, NY 14853, U.S.A.
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    • Current address: Waite Institute, University of Adelaide, Glen Osmond, South Australia

  • Rob Desalle,

    1. Department of Entomology, American Museum of Natural History, Central Park West at 79th Street, New York, NY 10024, U.S.A.
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  • Alfred P. Vogler,

    1. Department of Entomology, American Museum of Natural History, Central Park West at 79th Street, New York, NY 10024, U.S.A.
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    • Department of Entomology, The Natural History Museum, Cromwell Road, London SW7 5BD, England

  • Bernie May

    1. Genome Variation Analysis Facility, Department of Natural Resources, Cornell University, Ithaca, NY 14853, U.S.A.
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Abstract

Buckmoths (Hemileuca spp.) are day-flying saturniid moths with diverse ecologies and host plants. Populations that feed on Menyanthes trifoliata, known commonly as Cryan’s buckmoths, have been found in only a few bogs and fens near eastern Lake Ontario in New York and near Ottawa in Ontario, Canada. Because of their unique ecological traits, geographic isolation from other Hemileuca populations, and the small number of sites they occupy, there is concern that the Cryan’s buckmoth populations are phylogenetically distinct and should be protected. The Cryan’s buckmoths have not yet been taxonomically described and do not appear to have clear distinguishing morphological characters. Both molecular genetic traits (allozymes and mitochondrial DNA sequences) and an ecologically based character (host performance) were investigated to determine whether these populations possess fixed diagnostic characters signifying genetic differentiation from other eastern Hemileuca populations. Such differences would merit separate conservation management as an evolutionarily significant unit. Our studies showed that the Cryan’s buckmoths clearly belong to the Hemileuca maia species group, but they could not be readily distinguished from other members of that group by means of molecular genetic techniques. There were no fixed differences in alleles or haplotypes distinguishing any of the populations or species, suggesting recent divergence. Nonetheless, in the host-plant performance experiment only the Cryan’s buckmoth larvae were able to develop on M. trifoliata, a significant difference from other Hemileuca larvae tested. The Cryan’s buckmoth appears to be unique in host performance and warrants protection and management us an evolutionarily significant unit. In cases such as this where groups appear to have recently diverged, investigations into ecologically significant traits may provide indicators of conservation significance as reliable as molecular genetic markers.

Abstract

Las polillas de los pantanos del género Hemileuca spp. (Lepidoptera: Saturniidae) son diurnas con una variedad de plantas huéspedes y un amplio espectro ecológico. Poblaciónes de polillas que se alimentan de Menyanthes trifoliata, de nombre común “polillas de Cryan,” han sido encontradas en pantanos de solo dos lugares: cerca de la parte este del Lago Ontario y cerca de Ottawa, Ontario, Canada. Dado a que poseen características ecológicas poco comunes, a que son geográficamente aisladas de otras poblaciónes de Hemileuca y a que se encuentran en pocos sitios, se cree que estas poblaciónes de polillas de Cryan son filogenéticamente distintas y deben ser protegidas. Aunque fueron descubiertas hace mas de 10 años, las Cryan polillas de todavía no han sido descritas taxonómicamente y no parecen poseer características morfológicas distintivas. Esta investigación utilizó, simultaneamente, pruebas genéticas moleculares (aloenzimas y secuencia de ADN mitocondrial) y ensayos ecológicos de supervivencia en plantas específicas. El objectivo fue determinar si estas poblaciónes poseían suficiente singularidad genética en relación a otras poblaciónes similares de Hemileuca, para poder evaluar si merecían medidas especiales de conservación como Unidad Evolutiva Significativa. Estos estudios mostraron que a polillas de Cryan evidentemente pertenecen al grupo de especies Hemileuca maia, pero no pudieron ser diferenciadas de otras especies del grupo a nivel molecular. No se encontraron diferencias fijas entre alelos, que hubieran permitido distinguir entre poblaciones y especies, lo que implica una divergencia reciente. Sin embargo, se detectaron diferencias significativas respecto a la supervivencia en las plantas huéspedes entre las larvas de las polillas de Cryan y las de otras especies de Hemileuca. Solo las larvas de Cryan lograron desarrollarse en M. trifoliata. Debído a que las Cryan polillas de parecen ser únicas en su capacidad de desarollo en M. trifoliata, se deberían tomar medidas de protección y conservación como unidad evolutiva significativa. En casos como éste, en que los grupos parecen haber divergido recientemente, puede ser que los estudios de las características de relevancia ecológica sean indicadores confiables de la importancia de la preservación, tal como lo son los métodos de genética molecular utilizando marcadores neutrales.

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