Genetic variability of Polish population of the Capercaillie Tetrao urogallus

• Autorzy: Rutkowski R , Nieweglowski H , Dziedzic R , Kmiec M , Gozdziewski J

Warianty tytułu

PL

Zmiennosc genetyczna polskich populacji gluszca

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The Capercaillie is one of the most seriously endangered bird species in Poland. It currently numbers around 650 individuals that live in four isolated populations (Lower Silesian Forest, Janów Lubelski Forest, Carpathians, Augustów Forest). This study investigated genetic variability based on the polymorphism of six microsatellite loci in the surviving Polish populations of the Capercaillie and compares the results with the analogous variability in two large, contiguous populations in Russia. The following parameters were estimated: mean number of alleles per locus, allelic richness, mean effective number of alleles per locus, heterozygosity in each of the populations investigated. Differentiation between pairs of populations was assessed using FST. The results show that despite some inevitable reduction in genetic variability, most of the Polish populations retained a substantial level of microsatellite polymorphism. Only in the population from Janów Lubelski Forest was there a significant reduction in variability, probably due to long isolation and the recent decline. That this population has long been isolated was also confirmed by the pronounced genetic differentiation from the other Polish populations. The Carpathian population of the Capercaillie was found to be genetically structured, and in the Lower Silesian Forest population heterozygosity was low, possibly as a result of the lek mating system and also the dramatic reduction in numbers.

PL

Celem pracy było oszacowanie zmienności genetycznej na podstawie analizy sześciu markerów mikrosatelitarnych w czterech polskich populacjach głuszca (Bory Dolnośląskie — LSF, Karpaty — Car, Lasy Janowskie — LJF i Puszcza Augustowska — AF) i dwóch populacjach z terenu Rosji (rejon Uchty — R-U i rejon Kirova — T-K, Tab. 1). Dla każdej badanej populacji oszacowano następujące wskaźniki zmienności genetycznej: średnią liczbę alleli w badanych loci (A), średnią liczbę alleli efektywnych, zasobność alleliczną oraz heterozygotyczność oczekiwaną (HO) i obserwowaną (HE). Dla poszczególnych par populacji wynaczono wartość FST w celu oszacowania zróżnicowania genetycznego. Wyniki wykazały, że w małych, izolowanych populacjach głuszca z terenu Polski doszło do ograniczenia zmienności genetycznej. Wskaźniki zmienności, opierające się na polimorfizmie sekwencji mikrosatelitarnych były wyższe w przypadku populacji rosyjskich niż w populacjach krajowych (Tab. 2). Najsilniej proces zmniejszania się zmienności genetycznej jest widoczny w populacji z Lasów Janowskich. Wynika to najprawdopodobniej z tego, że populacja ta jest izolowana od innych populacji głuszca od kilkuset lat. Zróżnicowanie genetyczne między głuszcami z Lasów Janowskich i pozostałymi badanymi populacjami (Tab. 4) potwierdza długotrwałą izolację. Pozostałe polskie populacje, mimo drastycznego spadku liczebności w ostatnich dziesięcioleciach i istniejącej obecnie izolacji, zachowały znaczną część zmienności genetycznej (Tab. 3). Jednak w przypadku Borów Dolnośląskich i Karpat zaobserwowano istotny niedobór heterozygot (Tab. 4). Zjawisko to może być spowodowane izolacją poszczególnych siedlisk w obrębie populacji karpackiej oraz drastycznym spadkiem liczebności w populacji z Borów Dolnośląskich. Prawdopodobnie na różnice w heterozygotyczności oczekiwanej i obserwowanej ma także wpływ system rozrodczy głuszca, szczególnie w małych populacjach. Badania genetyczne potwierdziły konieczność czynnej ochrony gatunku na terenie Polski. Zabiegi ochroniarskie powinny się skupiać nie tylko na ochronie siedlisk, ale także na ochronie puli genowej polskich głuszców i odtworzeniu przepływu genów między izolowanymi populacjami.

Słowa kluczowe

EN

animal genetics; genetic variability; Polish population; population structure; ornithology; Capercaillie; Tetrao urogallus; endangered bird species; microsatellite; bird

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Ornithologica
• Rocznik: 2005
• Tom: 40
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.27-34,fig.,ref

Twórcy

autor

Rutkowski R

• Museum and Institute of Zoology, Polish Academy of Sciences, Wilcza 64, 00-679 Warsaw, Poland

autor

Nieweglowski H

• Institute of Animal Reproduction and Food Research PAS, Tuwima 10, 10-747 Olsztyn

autor

Dziedzic R

• Agricultural University of Lublin, Akademicka 13, 20-950 Lublin

autor

Kmiec M

• Forest District Ruszów SF NFH, Zgorzelecka 1, 59-930 Ruszów

autor

Gozdziewski J

• Polish Hunting Association, 1 Maja 25, 16-400 Suwałki

Bibliografia

• Baines D., Moss R., Dugan D. 2004. Capercaillie breeding success in relation to forest habitat and predator abundance. J. Appl. Ecol. 41:59-71.
• Bouzat J. L., Johnson K. 2004. Genetic structure among closely spaced leks in a peripheral population of lesser prairie-chickens. Mol. Ecol. 13: 499-505.
• Cramp S., Simmons K. E. L. (eds). 1980. The birds of Western Palearctic. Vol. II. Oxford Univ. Press.
• Edwards A., Civitello A., Hammond H. A., Caskey C. T. 1991. DNA typing and genetic mapping with trimeric and tetrameric tandem repeats. Am. J. Human Gen. 49: 746-756.
• Frankham R. 1995. Inbreeding and extinction: a threshold effects. Conserv. Biol. 9: 792-799.
• Frankham R., Ballou J. D., Briscoe D. A. 2002. Introduction to Conservation Genetics. Cambridge Univ. Press.
• Girman D. J., Vila C., Geffen E., Creel S., Mills M. G. L., McNutt J. W., Ginsberg J., Kat P. W., Mamiya K. H., Wayne R. K. 2001. Patterns of population subdivision, gene flow and genetic variability in the African wild dog (Lycaon pictus). Mol. Ecol. 10:1703-1723.
• Głowaciński Z., Profus P. 2001. [Capercaillie]. In: [Polish Red Book Data. Vertebrates]. Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne. Warszawa, pp. 173-177.
• Goudet J. 2001. FSTAT V2.9.3, a program to estimate and test gene diversities and fixation indices. (available: http://www.unil.ch/izea/softwares/fstat.htlm).
• Hartl D. L., Clark A. G. 1997. Principles of Population Genetics. 3rd ed. Sinauer Associates, Inc, Sunderland, MA.
• Hedrick P W. 2001. Conservation genetics: where are we now? TREE 16: 629-636.
• Keller L. F., Waller D. M. 2002. Inbreeding effects in wild populations. TREE 17: 230-241.
• Lee P. L. M., Bradbury R. B., Wilson J. D., Flanagan N. S., Richardson L., Perkins A. J., Krebs J. R. 2001. Microsatellite variation in the yellowhammer Emberiza citrinella: population structure of declining farmland bird. Mol. Ecol. 10: 1633-1644.
• Lever C. 1977. The Naturalised Animals of British Isles. Hutchinson, London.
• Nei M., Roychoudhury A. K. 1974. Sampling variances of heterozygosity and genetic distance. Genetics 76: 379-390.
• Paekal R., Smouse P. E. 2001. GenAlEx V5: Genetic Analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. (available: http://www.anu.ed.au/BoZo/GenAlEx/).
• Petit R. J., el Mousadik A., Pons O. 1998. Identifying populations for conservation on the basis of genetic markers. Conserv. Biol. 12: 844-855.
• Roeder A. D., Marshall R. K., Mitchelson A. J., Visagathilagar T., Ritchie P A., Love D. R., Pakai T. J., McPartlan H. C., Murray N. D., Robinson N. A., Kerry K. R., Lambert D. M. 2001. Gene flow on the ice: genetic differentiation among Adélie penguin colonies around Antarctica. Mol. Ecol. 10: 1645-1656.
• Segelbacher G., Steinbrück G. 2001. Bird faeces for sex identification and microsatellite analysis. Vogelwarte 41: 139-142.
• Segelbacher G., Storch I. 2002. Capercaillie in the Alps: genetic evidence of metapopulation structure and population decline. Mol. Ecol. 11:1669-1677.
• Segelbacher G., Hoglund J., Storch I. 2003. From connectivity to isolation: genetic consequences of population fragmentation in across Europe. Mol. Ecol. 12:1773-1780.
• Segelbacher G., Paxton R. J., Steinbruck G., Trontelj P., Storch I. 2000. Characterization of microsatellites in capercaillie Tetrao urogallus (AVES). Mol. Ecol. 9:1934-1935.
• Sokal R. R., Rolph F. J. 2003. Biometry. Freeman, New York.
• Soulé M. E. 1987. Viable Populations for Conservation. Cambridge Univ. Press, New York.
• Soulé M. E., Mills S. L. 1998. No need to isolate genetics. Science 282:1658-1659.
• Stallings R. L., Ford A. F., Nelson D., Torney D. C., Hilderbrand C. E., Moyzis R. K. 1991. Evolution and distribution of (GT)n repetitive sequences in mammalian genomes. Genomics 10: 807-815.
• Storch I. 2000. Grouse Status Survey and Conservation Action Plan 2000-4. WPA/Bird Life/SSC Grouse Specialist Group, IUCN, Gland, Switzerland/World Pheasant Association, Reading, UK.
• Storch I. 2001. Tetrao urogallus. Capercaillie. BWP Update. The Journal of Birds of the Western Palearctic. Oxford Univ. Press.
• Tomiałojć L. 2000. An East-West gradient in the breeding distribution and species richness of the European woodland avifauna. Acta Ornithol 35: 3-17.
• Tomiałojć L., Stawarczyk T. 2003. [The avifauna of Poland. Distribution, numbers and trends]. PTPP "pro Natura", Wrocław.
• Westemeier R. L., Brawn J. D., Simpson S. A., Esker T. L., Jansen R. W., Walk J. W., Kershner E.L., Bouzat J. L., Paige K. N. 1998. Tracking the long-term decline and recovery of an isolated population. Science 282: 1695-1698.