Genetic diversity of the Azores Blackbirds Turdus merula reveals multiple founder events

• Autorzy: Rodrigues P. , Lopes R.J. , Resendes R. , Ramos J.A. , Cunha R.T.

Warianty tytułu

PL

Zróżnicowanie genetyczne kosów występujących na Azorach wskazuje na co najmniej dwukrotną kolonizację archipelagu przez przedstawicieli tego gatunku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

We assessed the genetic diversity and phylogeography of the Azores Blackbird Turdus merula, based on sequences of two mitochondrial genes (Cytochrome b and NADH Dehydrogenase subunit 2) and one nuclear gene (Aconitase 1 - intron 9) from 45 individuals and an outgroup of 15 birds from Madeira, continental west Europe and north Africa. Our results revealed the lack of genetic structure on these islands and the presence of, at least, two different lineage groups that may indicate two different founder events of the Azores by Blackbirds.

PL

Azory stanowią najbardziej izolowany archipelag na Atlantyku Północnym. Są położone ok. 1 500 km od wybrzeży kontynentalnej Europy. Wyspy te zamieszkują m.in. gatunki ptaków stwierdzanych w Palearktyce Zachodniej. Zróżnicowanie genetyczne jak i powiązania filogeograficzne tych populacji stały się w ostatnich latach przedmiotem badań wskazując zarówno na dużą odrębność populacji z Azorów w stosunku do tych z kontynentu (jak w przypadku zięby czy gila), jak i na znaczne podobieństwo (np. kapturka). Badaniami objęto kosy, zaliczane do podgatunku występującego na Azorach. Podgatunek ten został wydzielony wyłącznie na podstawie cech ubarwienia oraz cech morfometrycznych, czyli parametrów, które są często trudne do określenia. Znacznie wiarygodniejszych danych dostarczają analizy genetyczne. W pracy zbadano różnorodność genetyczną kosów na podstawie sekwencji dwóch genów mitochondrialnych: cytochromu b (CYTB) i podjednostki 2 dehydrogenazy NADH (ND 2) oraz jednego genu jądrowego — intronu 9 akonitazy 1 (ACO1) (Apendyks 1, 3). W celu pozyskania materiału biologicznego na każdej z dziewięciu głównych wysp archipelagu (Fig.1) schwytano po pięć kosów (N = 45). Do porównań jako grup zewnętrznych wykorzystano dane dla ptaków z Madery oraz kontynentalnej Palearktyki Zachodniej (Europa i Północna Afryka) (N = 15). Uzyskane wyniki wskazują na brak struktury genetycznej na Azorach. Parametry zróżnicowania genetycznego były podobne zarówno w obrębie archipelagu, jak i pomiędzy archipelagiem i grupami zewnętrznymi (Tab. 1). Wyjątek stanowiła liczba haplotypów genu ACO1, była ona niższa na Azorach niż w dwóch grupach zewnętrznych (Tab. 1). Analizy wskazują na niedawną ekspansję kosów na Azorach (Tab. 2), a rozkład liczby niedopasowań nukleotydowych, zarówno dla genów mitochondrialnych, jak i genu jądrowego, pozwala na wyróżnienie trzech głównych grup haplotypowych (Fig. 2). Porównanie zmienności genetycznej wskazuje, że największa zmienność występuje pomiędzy osobnikami w obrębie populacji (Tab. 3) i tylko populacje z niektórych wysp różnią się od tych z Madery i kontynentalnej Palearktyki Zachodniej (Tab. 4). Sieć haplotypów markerów mitochondrialnych wskazuje na istnienie czterech wyraźnych grup (H1-H4, Fig. 3), zawierających: 1) haplotypy z Azorów, Madery i zachodniej kontynentalnej Palearktyki, 2) tylko haplotypy z Azorów, 3) tylko haplotypy z kontynentalnej Palearktyki Zachodniej oraz 4) dwa haplotypy — l z wyspy Faial i 1 z kontynentalnej Palearktyki. W przypadku sieci haplotypów markera jądrowego większość osobników z Azorów miała wspólny haplotyp z ptakami z Madery i kontynentalnej Palearktyki (Fig. 3). Drzewo filogenetyczne skonstruowane na podstawie mitochondrialnego DNA utworzyło, podobnie jak w przypadku sieci haplotypowej, cztery grupy. Ptaki z Azorów grupują się w dwa oddzielne klady (Fig. 4). Może to wskazywać na dwa odrębne epizody kolonizacji archipelagu Azorów przez kosy. Pierwszy miał miejsce ok. 0,47 min lat temu, drugi — w plejstocenie (ok. 0,09 mln lat temu), gdy Azory mogły pełnić rolę refugium, co było już sugerowane w przypadku badań nad innymi gatunkami ptaków.

Słowa kluczowe

EN

bird; genetic diversity; Blackbird; Turdus merula; Azores Islands; phylogeography

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Ornithologica
• Rocznik: 2016
• Tom: 51
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.221-234,fig.,ref.

Twórcy

autor

Rodrigues P.

• Instituto de Patologia Animal, Facultad de Ciencias Veterinarias, Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile

autor

Lopes R.J.

• CIBIO, Centro de Investigacao em Biodiversidade e Recursos Geneticos, InBIO Laboratorio Associado, Universidade do Porto, Campus Agrario de Vairao, 4485-661 Vairao, Portugal

autor

Resendes R.

• CIBIO, Centro de Investigacao em Biodiversidade e Recursos Geneticos, InBIO Laboratorio Associado, Polo dos Acores, Universidade dos Acores, 9501-801 Ponta Delgada, Portugal

autor

Ramos J.A.

• MARE - Marine and Environmental Sciences Centre, Department of Life Sciences, University of Coimbra, 3004-517 Coimbra, Portugal

autor

Cunha R.T.

• CIBIO, Centro de Investigacao em Biodiversidade e Recursos Geneticos, InBIO Laboratorio Associado, Polo dos Acores, Universidade dos Acores, 9501-801 Ponta Delgada, Portugal

Bibliografia

• Barton N. H., Charlesworth B. 1984. Genetic revolutions, founder effects, and speciation. Annu. Rev. Ecol. Syst. 15: 133- 164.
• Barton N. H., Mallet J. 1996. Natural selection and random genetic drift as causes of evolution on islands (and discussion). Phil. T. Roy. Soc. B 351: 785-795.
• Brown W. M., George M. J. R., Wilson A. C. 1979. Rapid evolution of animal mitochondrial DNA. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74: 1967-1971.
• Clement P., Hathway R., Byers C., Wilczur J. 2000a. Thrushes. Christopher Helm, London.
• Clement M., Posada D., Crandall K. A. 2000b. TCS: a computer programme to estimate gene genealogies. Mol. Ecol. 9: 1657-1660.
• Collar N. 2005. Family Turdidae (Thrushes). In: del Hoyo J., Elliott A., Christie D. A. (eds). Handbook of Birds of the World. Vol. 10, Cuckoo-Shrikes to Thrushes. Lynx Editions, Barcelona, pp. 514-807.
• Dietzen C., Voigt C., Wink M., Gahr M., Leitner S. 2006. Phylogeography of island canary (Serinus canaria) populations. J. Ornithol. 147: 485-494.
• Dietzen C., Garcia-Del-Rey E., Castro G., Wink M. 2008. Phylogenetic differentiation of Sylvia species (Aves: Passeriformes) of the Atlantic islands (Macaronesia) based on mitochondrial DNA sequence data and morphometries. Biol. J. Linn. Soc. 95: 157-174.
• Drovetski S. V., Rakovic M., Semenov G., Fadeev I. V., Redkin Y. A. 2014. Limited phylogeographic signal in sex-linked and autosomal loci despite geographically, ecologically, and phenotypically concordant structure of mtDNA variation in the Holarctic avian genus Eremophila. PLOS One 9: e87570.
• Drummond A. J., Suchard M. A., Xie D., Rambaut A. 2012. Bayesian phylogenetics with BEAUti and the BEAST 1.7. Mol. Biol. Evol. 29: 1969-1973.
• França Z., Cruz J. V., Nunes J. C., Forjaz V. H. 2003. [Azores geology: an actual perspective]. Açoreana 10: 11-140.
• Fu Y-X. 1997. Statistical tests of neutrality of mutations against population growth, hitchhiking and background selection. Genetics 147: 915-925.
• Fu Y-X., Li W-H. 1993. Statistical test of neutrality of mutations. Genetics 133: 693-709.
• Hartert J. C., Olgivie-Grant W. R. 1905. On the birds of the Azores. Novi. Zool. 12: 80-128.
• Illera J. C., Rando J. C., Richardson D. S., Emerson B. C. 2012. Age, origins and extintion of the avifauna of Macaronesia: a synthesis of phylogenetic and fossil information. Quaternary Sci. Rev. 50: 14-22.
• Illera J. C., Richardson D. S., Helm B., Atienza J. C., Emerson B. C. 2008. Phylogenetic relationships, biogeography and speciation in the avian genus Saxicola. Mol. Phyl. Evol. 48: 1145-1154.
• Klicka J., Voelker G., Spellman G. M. 2005. A molecular phylogenetic analysis of the "true thrushes" (Aves: Turdinae). Mol. Phylogenet. Evol. 34: 486-500.
• Librado P., Rozas J. 2009. DnaSP v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data. Bioinformatics 25: 1451-1452.
• Murphy R. C., Chapin J. P. 1929. A collection of birds from the Azores. Am. Mus. Novit. 384: 1-23.
• Neves V. C., Griffiths K., Savory F. R., Furness R. W., Mable B. K. 2009. Are European starlings breeding in the Azores archipelago genetically distinct from birds breeding in mainland Europe? Eur. J. Wildl. Res. 59: 95-100.
• Nylander J. A., Olsson U., Alstrom P., Sanmartín I. 2008. Accounting for phylogenetic uncertainly in biogeography: a bayesian approach to dispersal-vicariance analysis of the trushes (Aves: Tur dus). Syst. Biol. 57: 257-268.
• Päckert M., Dietzen C., Martens J., Wink M., Kvist L. 2006. Radiation of Atlantic golderests Regulus regulus spp.: evidence of a new taxon from the Canary Islands. J. Avian Biol. 37: 364-380.
• Peck D. R., Congdon B. C. 2004. Reconciling historical biogeography of the Catharus thrushes: a molecular phylogenetic approach. Auk 120: 299-310.
• Petren K., Grant P. R., Grant B. R., Keller L. F. 2005. Comparative landscape genetics and the adaptive radiation of Darwin's finches: the role of peripheral isolation. Mol. Ecol. 14: 2943-2957.
• Posada D. 2008. jModelTest: Phylogenetic model averaging. Mol. Biol. Evol. 25: 1253-1256.
• Rambaut A. 2008. Figtree v1.1.1: Tree figure drawing tool. http://tree.bio.ed.ac.uk/ software/figtree.
• Ramos-Onsins S. E., Rozas J. 2002. Statistical properties of new neutrality test against population growth. Mol. Biol. Evol. 19: 2092-2100.
• Rodrigues P., Bried J., Rodebrand S., Cunha R. 2010. Aves. In: Borges P. A. V., Costa A., Cunha R., Gabriel R., et al. (eds). A list of the terrestrial and marine biota from the Azores. Principia, Lisboa, pp. 255-271.
• Rodrigues P., Lopes R. J., Drovetski S. V., Reis S., Ramos J. A., Cunha R. T. 2013. Phylogeography and genetic diversity of the robin (Erithacus rubecula) in the Azores islands: evidence of a recent colonisation. J. Ornithol. 154: 889- 900.
• Rodrigues P., Lopes R. J., Reis S., Resendes R., Ramos J. A., Cunha R. T. 2014a. Genetic diversity and morphological variation of the common chaffinch Fringilla coelebs in the Azores. J. Avian. Biol. 45: 167-178.
• Rodrigues P., Lopes R. J., Micael J., Resendes R., Ramos J. A., Cunha R. T. 2014b. Genetic and morphometry diversity of the goldcrest (Regulus regulus) populations in the Azores. Zoology 117: 383-391.
• Shields G. F., Wilson A. C. 1987. Calibration of mitochondrial DNA evolution in geese. J. Mol. Evol. 24: 212-217.
• Silvestro D., Michalak I. 2012. RaxmlGUI: A Graphical Frontend for RAxML. Org. Divers. Evol. 12: 335-337.
• Stamatakis A. 2006. RaxML-VI-HPC: maximum likelihood- based phylogenetic analyses with thousands of taxa and mixed models. Bioinformatics 22: 2688-2690.
• Tajima F. 1989. Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by DNA polymorphism. Genetics 123: 585-595.
• Tajima F. 1996. The amount of DNA polymorphism maintained in a finite population when the neutral mutation rate varies among sites. Genetics 143: 1457-1465.
• Töpfer T., Haring E., Birkhead T. R., Lopes R. J., Severinghaus L. L., Martens J., Päckert M. 2010. A molecular phylogeny of bullfinches Pyrrhula Brisson, 1760 (Aves: Fringillidae). Mol. Phylogenet. Evol. 58: 271-282.
• Voelker G., Rohwer S., Bowie R. C. K., Outlaw D. C. 2007. Molecular systematics of a speciose, cosmopolitan songbird genus: Defining the limits of, and relationships among, the Turdus thrushes. Mol. Phylogenet. Evol. 42: 422-434.
• von Haeseler A., Sajantila A., Paabo S. 1996. The genetical archaeology of the human genome. Nat. Genet. 14: 135-140.
• Wink M., Sauer-Gurth H., Gwinner E. 2002. Evolutionary relationships of stonechats and related species inferred from mitochondrial-DNA sequences and genomic fingerprinting. Brit. Birds 95: 349-355.

Identyfikatory

DOI

10.3161/00016454AO2016.51.2.008