A new taxonomic status for Iberoformica (Hymenoptera, Formicidae) based on the use of molecular markers

Authors


Corresponding author: Pedro Lorite (plorite@ujaen.es)
Contributing authors: Martin Muñoz-López (mmlopez@ujaen.es), Teresa Palomeque (tpalome@ujaen.es), José A. Carrillo (lalomcetpm@hotmail.com), Joan Pons (jpons@imedea.uib-csic.es), Alberto Tinaut (homiga@ugr.es)

Abstract

The subgeneric subdivision of the genus Formica is still open. In this article, we make a phylogenetic study on several species of the genus Formica and of its closely related genera, Polyergus and Proformica, using sequences of nuclear satellite DNA (stDNA) and the mitochondrial rrnL as molecular markers. Our goal was to shed light on their phylogenetic relationships and particularly on the systematic position of F. subrufa. This species was first included in the subgenus Serviformica, but afterwards a new subgenus (Iberoformica) was established to include only this species. The results show that a stDNA family previously reported in Formica species, with a repetitive unit 129 bp long, is also found in Polyergus rufescens and P. samurai but not in Proformica longiseta. This is the first case of presence of a stDNA family in two different ant genera. In F. subrufa, this stDNA is very divergent relative to those isolated in the remaining Formica species and in the genus Polyergus. The Bayesian analysis of mitochondrial rrnL sequences shows three highly supported groups: F. subrufa, the remaining Formica species studied, and the genus Polyergus, suggesting that parasites (Polyergus species) and hosts (Formica species) are closely related but not sibling species. The combined analysis of nuclear stDNA sequences and mitochondrial rrnL showed their phylogenetic congruence despite their distinct evolutionary dynamics. This analysis did not discriminate between the remaining Formica species that were not grouped according to the subgeneric classification. According to these results, it can no longer be assumed that F. subrufa belongs to the subgenus Serviformica or of the fusca species group. This differentiation was also supported by previous studies based on the morphological characters, molecular and cytogenetic data. Therefore, taking into consideration these arguments and others explained in detail in this article, we propose that the taxon Iberoformica, formerly synonymized subgenus, be raised to a genus status. This genus would be monotypic and only composed, up to the moment, by Iberoformica subrufa (= F. subrufaRoger, 1859).

Resumen

La división en subgéneros del género Formica es aún controvertida. En este trabajo realizamos un estudio filogenético de varias especies del género Formica, así como de especies relacionadas de los géneros Polyergus y Proformica, usando como marcadores moleculares el DNA satélite nuclear y el rrnL mitocondrial. Nuestro objetivo es aclarar las relaciones filogenéticas y la posición sistemática de F. subrufa. Esta especie se incluyó inicialmente en el subgénero Serviformica pero después se estableció un nuevo subgénero (Iberoformica), que incluía solo a esta especie.

Los resultados muestran que la familia de DNA satélite, descrito previamente en las especies de Formica, con unidades repetitivas de 129 pb, también está presente en Polyergus rufescens y en P. samurai, pero no en Proformica longiseta. Es el primer caso de presencia de una misma familia de DNA satélite en dos géneros diferentes de hormigas. Las secuencias de este DNA satélite en F. subrufa son claramente diferentes de las aisladas en las otras especies de Formica y de Polyergus. El análisis Bayesiano, usando las secuencias de DNA mitocondrial rrnL, muestra tres grupos altamente soportados: F. subrufa, las demás especies estudiadas de Formica, y las del género Polyergus, sugiriendo que las especies parásitas (del género Polyergus) y sus hospedadores (del género Formica) son especies relacionadas pero no especies hermanas. Los análisis conjuntos del DNA satélite nuclear y el DNA mitocondrial rrnL muestran que hay concordancia filogenética, a pesar de que ambos marcadores tienen una dinámica evolutiva distinta. Este análisis no es capaz de discriminar entre las restantes especies de Formica, que no se agrupan de acuerdo a la clasificación de subgéneros.

A la vista de estos resultados no se puede seguir asumiendo que F. subrufa pertenezca al subgénero Serviformica o al denominado ‘grupo fusca’. Anteriores estudios morfológicos, citogenéticos y moleculares apoyan también esta diferenciación. Por tanto, y teniendo en cuenta estos argumentos, y otros que se explican en detalle en este trabajo, se propone elevar el taxón Iberoformica, un subgénero que ha sido sinonimizado, a la categoría de género. Este género sería monotípico y compuesto, por el momento, por Iberoformica subrufa (= F. subrufaRoger, 1859).

Ancillary