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DNA barcodes for insect pest identification: a test case with tussock moths (Lepidoptera: Lymantriidae)

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Abstract:

Reliable and rapid identification of exotic pest species is critical to biosecurity. However, identification of morphologically indistinct specimens, such as immature life stages, that are frequently intercepted at borders is often impossible. Several DNA-based methods have been used for species identification; however, a more universal and anticipatory identification system is needed. Consequently, we tested the ability of DNA "barcodes" to identify species of tussock moths (Lymantriidae), a family containing several important pest species. We sequenced a 617 base pair fragment of the mitochondrial gene cytochrome c oxidase 1 for 20 lymantriid species. We used these, together with other Noctuoidea species sequences from GenBank and the Barcoding of Life Database to create a "profile" or reference sequence data set. We then tested the ability of this profile to provide correct species identifications for 93 additional lymantriid specimens from a data set of mock unknowns. Of the unknowns, 100% were correctly identified by the cytochrome c oxidase 1 profile. Mean interspecific sequence (Kimura 2-parameter) divergence was an order of magnitude greater (14%) than mean intraspecific divergence (<1%). Four species showed deeper genetic divergences among populations. We conclude that DNA barcodes provide a highly accurate means of identifying lymantriid species and show considerable promise as a universal approach to DNA-based identification of pest insects.

L'identification rapide et sûre de ravageurs d'origine exotique est critique aux fins de biosécurité. Cependant, l'identification de spécimens sans traits morphologiques distincts, tels des stades immatures fréquemment interceptés aux frontières, s'avère souvent impossible. Bien que plusieurs méthodes ciblant l'ADN aient été utilisées pour identifier les espèces, un système d'identification plus universel et adaptatif est requis. Les auteurs ont donc vérifié la capacité des codes à barres d'ADN à identifier des espèces au sein des chenilles à houppes (lymantriidées), une famille renfermant plusieurs espèces importantes de ravageurs. Ils ont séquencé un fragment de 617 paires de bases appartenant au gène mitochondrial de la cytochrome-oxydase 1 chez 20 espèces de lymantriidées. Ils ont utilisé ces séquences, en plus de celles retrouvées dans GenBank et dans la base de données du « Consortium for the Barcoding of Life » et représentant d'autres espèces de noctuoidées, afin de créer un « profil » ou une base de données de référence. Ils ont ensuite vérifié la capacité de ce profil à identifier correctement 93 spécimens additionnels de lymantriidées à partir d'un banque de données de faux inconnus. Le profil cytochrome-oxydase 1 a correctement identifié 100 % des « inconnus ». La divergence de séquence interspécifique moyenne affichait une valeur plus grande d'un ordre de grandeur (14 %) que la divergence intraspécifique moyenne (<1 %). Quatre espèces affichaient des divergences plus profondes entre les populations. Nous en concluons que les codes à barres d'ADN constituent une méthode très précise pour l'identification des lymantriidées et qu'ils sont très prometteurs en vue d'une approche universelle pour l'identification des insectes ravageurs à partir de leur ADN.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2006

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