Electrophoretic studies on gene-enzyme systems in Maniola jurtina (Lepidoptera Satyridae): the PGM polymorphism in central Italy

Masetti, Massimo   ; Scali, Valerio

Atti della Accademia nazionale dei Lincei. Rendiconti della Classe di scienze fisiche, matematiche e naturali, Série 8, Tome 59 (1975) no. 6, pp. 822-830

Résumé

Sono state analizzate le varianti elettroforetiche della fosfoglucomutasi (PGM) di otto popolazioni, sia insulari che continentali, della farfalla satiride M. jurtina, scelte in base alle differenze riscontrate per alcune caratteristiche del ciclo vitale e dello spotting. Sono state individuate 6 varianti enzimatiche (A-F) ed è stato visto che ogni individuo nepossiede una o due; non esistono differenze nel pattern elettroforetico di maschi e femmine,né c’è associazione col fenotipo (= classe numerica) degli spots. In ovature di femmine con fenotipo PGM noto è stata osservata la segregazione mendeliana delle forme enzimatiche e, per l'accertata monogamia delle femmine, è stato possibile risalire anche al genotipo del maschio. Il quadro dei patterns elettroforetici risulta quindi interpretabile in base alla esistenza di 6 alleli funzionali del locus PGM ciascuno dei quali produce una diversa forma enzimatica. In ognuno dei campioni analizzati, che sono risultati in equilibrio di Hardy-Weinberg, ci sono 5 o 6 alleli ed esiste lo stesso quadro di variabilità: l'allele D è il più frequente (56-74%), mentre l'allele C è il secondo (21-38%); tutti gli altri alleli hanno sempre frequenze assai più basse, ma in molti casi superano chiaramente l'1%, come ad esempio il B (6% a S. Marcello) e l'F (2,7% al Giglio). L'eterozigosi media per il locus PGM oscilla dallo 0,398 allo 0,551. Nonostante l'ordinato quadro di distribuzione delle frequenze alleliche esistono chiare differenze fra le varie popolazioni, in primo luogo fra quelle continentali e quelle insulari, ed anche fra quelle dell'Elba e del Giglio: è soprattutto l'aumento dell'allele D e la contemporanea diminuzione di C che diversifica le colonie. Il quadro delle somiglianze e delle differenze fra le popolazioni per le varianti elettroforetiche della PGM è paragonabile a quello ottenuto attraverso l’analisi dello spotting e ne conferma così, in pieno, il controllo genetico. L'esistenza dello stesso complesso di alleli e dello stesso pattern distributivo anche in popolazioni completamente isolate come quelle insulari e di consistenza numerica assai diversa, elimina la migrazione quale fattore importante nel mantenere le somiglianze alleliche ed al tempo stesso indica il ruolo decisivo della selezione naturale nel mantenimento dell'eterozigosi e della differenziazione genetica. La situazione da noi riscontrata per la PGM rappresenta quindi un chiaro esempio di polimorfismo genetico bilanciato.

Bibliographie

[1] F. J. Ayala (1972) - Darwinian versus non-Darwinian evolution in natural populations of Drosophila, «Proc. Sixth Symp. Math. Stat. Prob.», 5, 211-236.

[2] F. J. Ayala (1974) - Biological evolution: natural selection or random walk?, «Amer. Scient.», 62, 692-701.

[3] L. Bullini, M. Coluzzi, G. Cancrini and C. Santolamazza (1971) - Multiple phosphoglucomutase alleles in Anopheles stephensi, «Heredity», 26, 475-478.

[4] J. F. Crow (1972) - The dilemma of nearly neutral mutations: How important are they for evolution and human welfare?, «J. Heredity», 63, 306-316.

[5] W. H. Dowdeswell (1961) - Experimental studies on natural selection in the butterfly Maniola jurtina, «Heredity», 16, 39-52.

[6] W. H. Dowdeswell, R. A. Fisher and E. B. Ford (1949) - The quantitative study of populations in the Lepidoptera. 2. Maniola jurtina L., «Heredity», 3, 67-84.

[7] W. H. Dowdeswell and E. B. Ford (1952) - The distribution of spot-numbers as an index of geographical variation in the butterfly Maniola jurtina L. (Lepidoptera), «Heredity», 6, 99-109.

[8] W. H. Dowdeswell and E. B. Ford (1953) - The influence of isolation on variability in the butterfly Maniola jurtina L., «Symp. Soc. exp. Biol.», 7, 254-73.

[9] W. H. Dowdeswell, E. B. Ford and K. G. Mcwhirter (1960) - Further studies on the evolution of Maniola jurtina in the Isles of Scilly, «Heredity», 14, 333-64.

[10] E. B. Ford (1975) - Ecological Genetics. 4th ed. Chapman and Hall.

[11] P. T. Handford (1973 a) - Pattern of variation in a number of genetic systems in Maniola jurtina: the boundary region, «Proc. R. Soc. Lond.», B 183, 265-284.

[12] P. T. Handford (1973 b) - Pattern of variation in a number of genetic systems in Maniola jurtina: the Isles of Scilly, «Proc. R. Soc. Lond.», B 183, 285-300.

[13] M. Kimura (1968) - Evolutionary rate at the molecular level, «Nature», 217, 624-626.

[14] M. Kimura and J. F. Crow (1964) - The number of alleles that can be maintained in a finite population, «Genetics», 49, 725-738. | MR

[15] M. Kimura and T. Ohta (1971) - Protein polymorphism as a phase of molecular evolution, «Nature», 229, 467-469.

[16] J. L. King and T. H. Jukes (1969) - Non-Darwinian Evolution, «Science», 164, 788-797.

[17] R. K. Koehn (1969) - Esterase Heterogeneity: Dynamics of a Polymorphism, «Science», 163, 943-944.

[18] R. K. Koehn (1970) - Functional and Evolutionary Dynamics of Polymorphic Esterases in Catostomid Fishes, «Trans. Amer. Fish. Soc.», 99, 219-228.

[19] M. Masetti and V. Scali (1972) - Ecological adjustments of the reproductive biology in Maniola jurtina from Tuscany, «Rend. Acc. Naz. Lincei», 53, 96-106.

[20] M. Masetti and V. Scali (1974) - Ciclo vitale e sex-ratio in Maniola jurtina, «Atti XLII Convegno U.Z.I.», 41, 503.

[21] M. Masetti and V. Scali (1975) - Pattern elettroforetico della PGM in Maniola jurtina, «Atti XLIII Convegno U.Z.I.» (in press).

[22] K. G. Mcwhirter (1969) - Heritability of spot-number in Scillonian strains of the Meadow Brown Butterfly (Maniola jurtina L.), «Heredity», 24, 315-318.

[23] V. Scali (1971 a) - Imaginal diapause and gonadal maturation of Maniola jurtina (Lepidoptera, Satyridae) from Tuscany, «J. Anim. Ecol.», 40, 435-440.

[24] V. Scali (1971b) - Spot-distribution in Maniola jurtina (Lepidoptera, Satyridae): Tuscan Mainland 1967-69, «Monit. Zool. Ital.», 5, 147-163.

[25] V. Scali (1972) - Spot distribution in Maniola jurtina: Tuscan Archipelago, 1968-70, «Heredity», 29, 25-36.

[26] V. Scali and M. Masetti (1973) - The population structure of Maniola jurtina (Lepidoptera, Satyriade): the sex-ratio control, «J. Anim. Ecol.», 42, 773-778.

[27] V. Scali and M. Masetti (1975) - Variazioni intrastagionali dello spotting e selezione in Maniola jurtina, «Rend. Acc. Naz. Lincei», 58, 244-257.

[28] N. Spencer, D. A. Hopkinson and H. Harris (1964) - Phosphoglucomutase polymorphism in man, «Nature», 204, 742-745.