Intercontinental karyotypic differentiation of Chironomus entis Shobanov, a Holarctic member of the C. plumosus group (Diptera, Chironomidae)

Analysis of banding sequences of polytene chromosomes in Palearctic (Russian) and Nearctic (North American) Chironomus entis shows strong karyotype divergence between populations on the two continents. Four out of seven chromosomal arms in the North American C. entis karyotype are characterized by sequences found only in the Nearctic. In total, 44 banding sequences are now known for this species across the Holarctic, including 22 exclusively Palearctic, 6 Holarctic, and 16 exclusively Nearctic sequences. The degree of cytogenetic differentiation between Palearctic and Nearctic C. entis populations is an order of magnitude greater than differentiation among populations within either continent, but is only one third as great as the cytogenetic distance between the sibling species C. entis and C. plumosus. C. entis is the only sibling species of C. plumosus uncovered during cytological identification of Chironomus species from more than 50 North American lakes, indicating that the plumosus sibling-species group is much smaller in the Nearctic than in the Palearctic, where a dozen sibling species are known. Cytogenetic distance values calculated between Nearctic and Palearctic representatives of both C. entis and its sibling species C. plumosus are similar, but result from different patterns of karyotype divergence. New World C. entis is distinguished from Old World populations by the 16 uniquely Nearctic sequences, four of which occur in the homozygous state. In contrast, North American C. plumosus has fewer uniquely Nearctic sequences, and only one that occurs as a homozygote. However, four chromosomal arms in C. plumosus that are polymorphic in the Palearctic show fixation, or near fixation, of Holarctic sequences in the Nearctic C. plumosus karyotype. Thus, both the fixation of Holarctic sequences, and the occurrence or fixation of distinctly Nearctic sequences, contribute significantly to karyotype divergence. Patterns of karyotype divergence in Palearctic and Nearctic populations of different Holarctic chironomid species are discussed relative to intercontinental cytogenetic differentiation in other dipterans.Key words: karyotype, inversion polymorphism, cytogenetic divergence, Chironomus.

L'examen des bandes chromosomiques chez les chromosomes polytènes du Chironomus entis paléartique (Russie) ou néartique (Amérique du Nord) a montré une importante divergence caryotypique entre les populations de ces deux continents. Au sein du caryotype du C. entis nord-américain, quatre des sept bras chromosomiques sont caractérisés par des séquences présentes uniquement au sein du groupe néartique. Au total, 44 motifs de bandes sont connus pour cette espèce dans les régions holartiques, dont 22 sont uniques aux populations paléartiques, six sont présents dans la région holartique et 16 sont exclusivement néartiques. Le degré de différenciation cytogénétique entre populations paléartiques et néartiques du C. entis est un ordre de grandeur plus grand que la différenciation parmi les populations au sein de chacun des continents, mais ne constitue que le tiers de la distance observée entre les espèces soeurs C. entis et C. plumosus. Le C. entis représente la seule espèce soeur du C. plumosus découverte par identification cytologique des espèces du genre Chironomus provenant de plus de 50 lacs en Amérique du Nord. Cela indique que le groupe d'espèces apparentées au C. plumosus est beaucoup plus limité sur le continent néartique que sur le continent paléartique, où une douzaine d'espèces soeurs sont connues. Les valeurs de distance cytogénétique calculées entre des représentants néartiques et paléartiques du C. entis et du C. plumosus sont semblables mais résultent d'un mode différent de divergence caryotypique. Les populations du C. entis du nouveau monde se distinguent des populations paléartiques grâce aux 16 séquences exclusivement néartiques, dont quatre sont à l'état homozygote. Par contre, les populations nord-américaines du C. plumosus montrent moins de séquences exclusivement néartiques et une seule qui soit à l'état homozygote. Cependant, quatre bras chromosomiques du C. plumosus qui sont polymorphes chez les populations paléartiques sont fixés ou presque pour des séquences holartiques au sein du caryotype des populations néartiques du C. plumosus. Ainsi, la fixation de séquences holartiques et la présence ou la fixation de séquences typiquement néartiques contribuent tous deux significativement à la divergence caryotypique. Les types de divergence caryotypique observés chez les populations paléartiques et néartiques de différentes espèces holartiques de chironomidés sont discutés en relation avec la différenciation cytogénétique intercontinentale chez d'autres diptères.Mots clés : caryotype, polymorphisme d'inversion, divergence cytogénétique, Chironomus.[Traduit par la Rédaction]