Phylogeography and postglacial dispersal of lake trout (Salvelinus namaycush) in North America

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Abstract

We used restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis of mitochondrial DNA (mtDNA) diversity to assess the complex postglacial history of lake trout (Salvelinus namaycush) and test existing dispersal hypotheses. A pilot survey with 30 restriction enzymes was carried out on lake trout from 16 geographically representative populations to determine phylogenetically informative characters. Subsequent screening of 1416 lake trout from 93 populations across the species' range with nine variable restriction enzymes showed that lake trout from at least five glacial refugia contributed to extant populations. Three major mtDNA lineages were observed, with sufficient differences to suggest their divergence during the mid-Pleistocene. Geographic and genetic differences within two lineages suggested further vicariant divergence caused by Wisconsinan glacial advances. In contrast with more southern freshwater species, no correlation was observed between the geographic proximity of glacial refugia and relatedness of mtDNA lineages. Current distributions of refugial lineages are readily explained by consideration of timing and connections of proglacial lakes. These lakes facilitated large-scale dispersal from multiple refugia, particularly enabling long-distance dispersal from the Mississippian and northwestern refugia. Proglacial lakes also enabled extensive secondary contact among refugial groups, resulting in high levels of intrapopulation mtDNA diversity within their former boundaries.

Nous avons analysé le polymorphisme de taille de fragments de restriction (RFLP) de l'ADN mitochondrial (ADNmt) pour caractériser l'histoire post-glaciaire complexe du touladi (Salvelinus namaycush) et vérifier les hypothèses actuellement avancées au sujet de la dispersion de cette espèce. Nous avons effectué une étude pilote au moyen de 30 enzymes de restriction sur le touladi de 16 populations géographiquement représentatives afin de choisir les caractères apportant de l'information d'intérêt phylogénétique. Après cette étape, nous avons tracé le profil de 1 416 touladis, provenant de 93 populations réparties dans l'ensemble de l'aire de distribution de l'espèce, au moyen de neuf enzymes de restriction variables; cette analyse a révélé que les touladis d'au moins cinq refuges glaciaires ont contribué à la formation des populations actuelles. Nous avons mis en évidence trois grandes lignées d'ADNmt; elles diffèrent suffisamment les unes des autres pour qu'on puisse envisager qu'elles ont divergé au pléistocène moyen. À en juger d'après les différences géographiques et génétiques observées entre deux des lignées étudiées, les avancées glaciaires wisconsiniennes auraient causé une nouvelle divergence vicariante. Contrairement à ce qui s'observe chez les espèces d'eau douce vivant plus au sud, aucune corrélation n'a été mise en évidence entre la proximité géographique des refuges glaciaires et la parenté des lignées d'ADNmt. La distribution actuelle des lignées issues de refuges s'explique facilement par le facteur chronologique ainsi que par le fait que les lacs proglaciaires étaient reliés. Ces lacs ont favorisé une dispersion dans un rayon étendu depuis des refuges multiples, et, plus particulièrement, la dispersion à grande distance des éléments des refuges mississippien et du nord-ouest. Ils ont aussi permis d'importants contacts secondaires entre les groupes des refuges, ce qui explique la grande diversité que présente l'ADNmt à l'intérieur d'une même population dans le territoire qu'occupaient autrefois les lacs proglaciaires.

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