Development of Species-Specific Markers and Molecular Differences in Mitochondrial and Nuclear DNA Sequences of Aphis Gossypii and Myzus Persicae (Hemiptera: Aphididae)

Abstract

Aphids are one of the major challenges in the agricultural pest management programmes. A reliable, quick, accurate and life stage-independent method of identification of vectors such as Aphis gossypii Glover and Myzus persicae (Sulzer) is important with respect to virus transmission, insecticide resistance and biological control. The complex life cycles, significant polymorphism, immature taxonomy and absence of trained manpower make the identification of these pests difficult. On the other hand, molecular identification is not limited by the above factors and can be easily executed by a non-specialist with a little training. Since the mitochondrial cytochrome oxidase-1 (COI) exhibits maternal inherited characteristics and reliable inter-specific variation as compared to other molecular markers, species-specific markers have been developed using existing nucleotide differences in the COI partial sequences of both A. gossypii and M. persicae. These species-specific markers have proved to be adequate for the molecular identification of these species, and to corroborate their morphological identification. Molecular diversity analyses using both mitochondrial and nuclear markers showed that neither A. gossypii nor M. persicae has as much genetic variability as expected. An outcome of this investigation is the development of a technique that is useful for the quick identification of A. gossypii and M. persicae, a critical factor in understanding the epidemiology and management of the potyviruses, and also in facilitating quarantines of these 2 pests.

Resumen: Los áfidos son uno de los retos más grandes en los programas de manejo de plagas agrícolas. Un método de identificación de vectores como Aphis gossypii Glover y Myzus persicae (Sulzer) que es confiable, rápido, preciso e independiente del estadio de la vida presente es importante con respecto a la transmisión de enfermedades por vectores, resistencia a los insecticidas y control biológico. El complicado ciclo de vida el grado de polimorfismo, la taxonomía de los inmaduros y la falta de mano de obra calificada hace difícil la identificación de estas plagas. Por otro lado, la identificación molecular no está limitada por los factores mencionados anteriormente y puede ser ejecutada fácilmente por un no-especialista con un poco de entrenamiento. Puesto que la oxidasa mitocondrial citocromo-1 (COI), exhibe características heredadas maternas y variación inter-específica confiable de en comparación con los otros marcadores moleculares, se han desarrollado marcadores específicos para las especies utilizando las diferencias que existen en los nucleótidos de las secuencias de COI parciales de A. gossypii y M. persicae. Se han demostrado que estos marcadores específicos son adecuados para la identificación molecular de estas especies, y para corroborar su identificación morfológica. Los análisis de la diversidad molecular utilizando los marcadores mitocondriales y nucleares, demostró que A. gossypii y M. persicae no tienen mucha variabilidad genética a como se esperaba. Uno de los resultados de esta investigación es el desarrollo de una técnica que es útil para la identificación rápida de A. gossypii y M. persicae, un factor crítico para entender la epidemiología y el manejo de los potivirus, y también el facilitar la cuarentena de estas 2 plagas.

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