Phylogenomic analysis of the family Lycidae (Coleoptera: Elateroidea)

Bc. Dominik KUSÝ

Master's thesis

Abstract:

Net-winged beetles (Coleoptera: Lycidae) are a diverse group of elateroids known for the aposematism and neoteny. Phylogenetic analyses of morphological and molecular data have revealed different topologies with respect to within-group relationships. In this study, a highly supported phylogenomic phylogeny is recovered and seven subfamilies are identified: Dexorinae stat. nov., Calochrominae stat. nov., Erotinae, Ateliinae, Lycinae, Lyropaeinae stat. nov., and Metriorrhynchinae stat. nov. The results suggest that female neoteny evolved multiple times. Therefore, the evolution of similar morphological modifications in neotenics may be linked and may have produced characteristics such as male body miniaturization, structural simplification, i.e., reduction of mouthparts, fewer antennomeres and palpomeres, uniquely shaped terminal palpomeres, shortened elytra, the loss of coadaptation between the elytra and pronotum, and others. Additional traits evolved in parallel due to similarities in biology, function, and sexual selection. These characteristics include mimetic similarities, the presence of the rostrum, pronotal carinae, and elytral costae, and the structure of male genitalia. By comparing the phylogenomic topology with the evolution of morphological characters, it was possible to identify evolutionary trends in lycids and compare them with similar traits in other neotenic elateroids. These traits have not been accepted as homoplasies due to the ambiguous phylogenetic signal from Sanger markers.

Abstract:

Čeled Lycidae (Coleoptera: Lycidae) je diverzifikovanou skupinou elateroidních brouků známých především pro jejich aposematické zbarvení a neotenii. Fylogenetické analýzy morfologických znaků a molekulárních dat odhalily různé topologie uvnitř skupiny. V této práci byla vyprodukována vysoce podpořená fylogenomická hypotéza a je popsáno sedm podčeledí: Dexorinae stat. nov., Calochrominae stat. nov., Erotinae, Ateliinae, Lycinae, Lyropaeinae stat. nov., and Metriorrhynchinae stat. nov. Výsledky potvrzují mnohonásobný vznik samičí neotenie. Výsledky ukazují, že vývoj podobných morfologických struktur neoteních linií je konvergentní a může mít za následek miniaturizaci samčího těla, zjednodušení tělní stavby, redukci čelistí, snižování počtu antennomer a palpomer, jedinečně tvarované terminální palpomery, zkrácené krovky, ztrátu koadaptace mezi krovkou a štítem atp. Další znaky se vyvíjely souběžně kvůli podobnostem v biologii, funkci a působením sexuálního výběru. Tyto znaky zahrnují mimetické podobnosti, výskyt rostra, areoly na štítu, žebra krovky a struktury samičích genitálií. Porovnáním fylogenomické topologie s evolucí morfologických znaků bylo možné identifikovat evoluční trendy v čeledi Lycidae a srovnat je s podobnými znaky v jiných liniích neotenických brouků. Tyto znaky nebyly klasifikovány jako homoplasie kvůli nejednoznačnému fylogenetickému signálu ze sekvencí vyprodukovaných Sangerovým sekvenováním.

Keywords

Coleoptera, Lycidae, fylogeneze, genom, transkriptom, orthology, neotenie

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 5. 2019

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Ladislav Bocák, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Zoology