Cryptic biodiversity and phylogenetic relationships revealed by DNA barcoding of Oriental black flies in the subgenus Gomphostilbia (Diptera: Simuliidae)

Introduction Black flies (Diptera: Simuliidae) are of significant medical and economic importance. They are the sole vectors responsible for human onchocerciasis, or river blindness, which causes visual impairment and skin [...]
Understanding the medical, economic, and ecological importance of black flies relies on correct identification of species. However, traditional taxonomy of black flies is impeded by a high degree of morphological uniformity, especially the presence of cryptic biodiversity, historically recognized by details of chromosomal banding patterns. We assess the utility of DNA barcoding, based on cytochrome c oxidase subunit 1 (COI) sequences, for identifying 13 species of Oriental black flies in the subgenus Gomphostilbia. Samples of larvae fixed in Carnoy's solution were used to gather molecular and chromosomal data from the same individual. We found that larvae refrigerated in Carnoy's fixative for as long as 11 years can be used for DNA study. Levels of intraspecific genetic divergence, based on the Kimura-2 parameter, range from 0% to 9.28%, with a mean of 2.75%, whereas interspecific genetic divergence ranges from 0.34% to 16.05%. Values of intraspecific and interspecific genetic divergence overlap in seven species owing to incomplete lineage sorting and imperfect taxonomy, implying that DNA barcoding to identify these species will be ambiguous. Despite a low level of success, we found that DNA barcoding is useful in revealing cryptic biodiversity, potentially facilitating traditional taxonomy. Phylogenetic analyses indicate that species groups currently recognized on morphological criteria are not monophyletic, suggesting a need to reevaluate the classification of the subgenus Gomphostilbia. Key words: cytochrome oxidase I, DNA barcode, Gomphostilbia, Simulium, phylogenetics, sibling species, Thailand. La comprehension de l'importance meedicale, eeconomique et ecologique des mouches noires depend d'une bonne identification des especes. Cependant, la taxonomie traditionnelle des mouches noires est entraveee par leur grande uniformite morphologique, particulierement la presence de biodiversite cryptique historiquement decrite en observant les details des bandes chromosomiques. Les auteurs font appel au code barre genetique base sur les sequences COI pour identifier 13 especes de mouches noires orientales au sein du sous-genre des Gomphostilbia. Des echantillons de larves fixeees dans la solution de Carnoy ont ete employes pour recueillir des donneees moleeculaires et chromosomiques sur un meme individu. Les auteurs ont trouvee que des larves entreposeees au reefrigeerateur dans le fixatif de Carnoy pendant aussi longtemps que 11 ans pouvaient servir lors d'analyses d'ADN. La divergence genetique intraspeecifique, mesureea l'aide du parametre Kimura-2, variait entre 0 % et 9,28 % pour une moyenne de 2,75 %, tandis que la divergence interspeecifique variait entre 0,34 % et 16,05 %. Les valeurs obtenues pour les divergences intra- et interspeecifiques se chevauchaient chez sept especes en raison d'une division incomplete des lignees et d'une taxonomie imparfaite, ce qui signifie qu'il sera difficile d'employer les codes barres geenetiques sans ambigu'ite chez ces especes. En depit du faible taux de succes, les auteurs ont note que le recours aux codes barres geneetiques etait utile pour mettre en evidence de la biodiversite; cryptique et pourrait faciliter la taxonomie traditionnelle. Les analyses phylogeenetiques indiquent que les groupes d'especes presentement reconnus sur la base de criteres morphologiques ne sont pas monophyletiques, ce qui suggere la necessite de reevaluer la classification au sein du sous-genre Gomphostilbia. Mots-cles: cytochrome oxydase I, code barre genetique, Gomphostilbia, Simulium, phylogenetique, especes soeurs, Tha'llande. [Traduit par la Redaction]