Genetic population structure of the fairy shrimp Branchinecta coloradensis (Anostraca) in the Rocky Mountains of Colorado

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Abstract

Dispersal rates for freshwater invertebrates are often inferred from population genetic data. Although genetic approaches can indicate the amount of isolation in natural populations, departures from an equilibrium between drift and gene flow often lead to biased gene flow estimates. I investigated the genetic population structure of the pond-dwelling fairy shrimp Branchinecta coloradensis in the Rocky Mountains of Colorado, U.S.A., using allozymes. Glaciation in this area and the availability of direct dispersal estimates from previous work permit inferences regarding the relative impacts of history and contemporary gene flow on population structure. Hierarchical F statistics were used to quantify differentiation within and between valleys (thetaSV and thetaVT, respectively). Between valleys separated by 5–10 km, a high degree of differentiation (thetaVT = 0.77) corresponds to biologically reasonable gene flow estimates of 0.07 individuals per generation, although it is possible that this value represents founder effects and nonequilibrium conditions. On a local scale (<=110 m), populations are genetically similar (thetaSV = 0.13) and gene flow is estimated to be 1.7 individuals exchanged between ponds each generation. This is very close to an ecological estimate of dispersal for B. coloradensis via salamanders. Gene flow estimates from previous studies on other Anostraca are also similar on comparable geographic scales. Thus, population structure in B. coloradensis appears to be at or near equilibrium on a local scale, and possibly on a regional scale as well.

Les taux de dispersion des invertébrés d'eau douce sont souvent évalués à partir des données sur la génétique des populations. Bien que les approches génétiques soient en mesure de nous indiquer l'importance de l'isolement des populations naturelles, des écarts de l'équilibre entre la dérive génétique et le flux génétique aboutissent souvent à des estimations du flux génétique qui sont erronées. J'ai étudié au moyen d'allozymes la structure génétique des populations de Branchinecta coloradensis, un anostracé d'eau douce qui vit dans les étangs, dans les montagnes Rocheuses du Colorado, É.-U. Les glaciations dans cette région et la disponibilité d'estimations directes de la dispersion à partir de travaux antérieurs ont permis d'aboutir à des hypothèses sur les impacts relatifs des flux génétiques passés et présents sur la structure des populations. Des statistiques hiérarchiques sur la distribution du rapport des variances ont servi à quantifier la différenciation au sein de chacune des vallées et entre les vallées (thetaSV et thetaVT, respectivement). Entre des vallées séparées de 5–10 km, un fort degré de différenciation (thetaVT = 0,77) corrrespond à une estimation biologiquement raisonnable du flux génétique, soit 0,07 individu par génération, mais il est possible que cette valeur reflète un effet de fondateur ou des conditions de non équilibre. À l'échelle locale, (<=110 m), les populations sont génétiquement semblables (thetaSV = 0,13) et le flux génétique est évalué à 1,7 individu échangé entre les étangs chaque génération. Il s'agit là d'une valeur très voisine de l'estimation écologique de la dispersion de B. coloradensis par l'intermédiaire de salamandres. Les estimations du flux génétique dans des études antérieures sur d'autres anostracés sont également semblables à des échelles géographiques comparables. La structure de la population de B. coloradensis semble donc à l'équilibre ou presque à l'échelle locale, et peut-être aussi à l'échelle régionale.

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