Population genetic diversity of the Carpathian newt.

The biological species concept defines species as reproductively isolated groups and thus particularly emphasizes the importance of the reproductive isolation between species. Evolution of reproductive barriers usually is a continuous process resulting in hybridization in contact areas. Recognition of genetic structure of hybridizing species is essential for the understanding intra-specific gene flow. The rates of gene flow can differ spatially because populations in different geographical regions may belong to different genetic groups and for some of these groups gene flow can be high, but for the others low or none. The Carpathian newt (Lissotriton montandoni) is endemic to the Carpathians and easternmost Sudetes Mountains. The Carpathian and smooth newt (Lissotriton vulgaris) are sister species which hybridize, wherever their ranges overlap. Previous analyses have shown that both species share several mtDNA lineages, and multiple introgressions of L. vulgaris mtDNA into L. montandoni have been inferred. Furthermore, recently extensive gene flow has been found in the nuclear genome.I have used ten microsatellite markers to investigate the genetic variation between Carpathian newt populations. Genetic variation within each population was measured using allele frequency data, from which allelic richness was calculated. To estimate genetic divergence between populations pair-wise G”ST and FST were calculated. Population structure was analyzed with the Bayesian assignment approach implemented in program Structure.The mean allelic richness was highest in populations from eastern Carpathians. Genetic divergence between populations ranges from negligible to strong (FST: 0,01–0,25). Both multidimensional scaling of genetic distance matrices and Structure, suggest substantial genetic structuring. I have identified tree groups of populations: (I) Western Carpathians and Sudetes (II) Eastern Carpathians and (III) Southern Carpathians. Despite clear genetic structure, all populations of Carpathian newt were more closely related to each other than to any of smooth newt populations. On the other hand analysis of molecular variance has shown that divergence between species is high only at some loci, indicating that gene flow between species, although not free, may be substantial in some genomic regions.

Poznanie struktury genetycznej populacji krzyżujących się w naturze gatunków jest niezbędne dla zrozumienia dynamiki hybrydyzacji i międzygatunkowego przepływu genów. Traszka karpacka (Lissotriton montandoni) i traszka zwyczajna (Lissotriton vulgaris) to para gatunków krzyżujących się w naturze i tworzących płodne mieszańce, mimo dużego zróżnicowania morfologicznego, ekologicznego i behawioralnego. Wcześniejsze badania, przeprowadzone na ograniczonym materiale i wykorzystujące głównie mitochondrialny DNA (mtDNA) sugerowały wysoki stopień przepływu genów (introgresji) między gatunkami. Identyfikacja tych fragmentów genomu, w których introgresja nie zachodzi powinna umożliwić wykrycie regionów genomu warunkujących gatunkowo-specyficzne adaptacje, co czyni tę parę gatunków wyjątkowo interesującą. Informacje o strukturze genetycznej populacji są niezbędne dla podjęcia tego typu badań.Celem mojej pracy było zbadanie struktury genetycznej populacji traszki karpackiej przy wykorzystaniu 10 loci mikrosatelitarnych. Chciałem sprawdzić: I) stopień zróżnicowania genetycznego między populacjami, II) wzorzec geograficzny zróżnicowania, III) różnice genetyczne między populacjami traszki karpackiej a sąsiadującymi z nimi populacjami traszki zwyczajnej. Przeanalizowałem 635 osobników pochodzących z 24 różnych populacji w tym 15 populacji traszki karpackiej, 8 populacji traszki zwyczajnej i jednej populacji mieszańcowej. Zróżnicowanie genetyczne między populacjami traszki karpackiej było znaczne (FST: 0,01-0,25). Wyodrębniłem trzy grupy populacji traszki karpackiej: Karpaty Zachodnie i Sudety, Karpaty Wschodnie oraz Karpaty Południowe; przepływ genów między tymi grupami wydaje się być niewielki. We wszystkich przypadkach stwierdziłem wyraźną odrębność genetyczną populacji traszki karpackiej od sąsiadujących populacji traszki zwyczajnej. Oznacza to, że hybrydyzacja między gatunkami nie prowadzi do swobodnego przepływu genów między nimi. Z drugiej strony, analiza wariancji molekularnej przeprowadzona dla poszczególnych loci mikrosatelitarnych wykazała, że zróżnicowanie między gatunkami jest wysokie tylko w niektórych loci, co może sugerować, iż przepływ genów między traszką karpacką i traszką zwyczajną, choć nie swobodny w skali całego genomu, może być znaczny w niektórych jego regionach.