Genetic Structure of Endangered Clapper Rail (Rallus longirostris) Populations in Southern California

Authors

  • ROBERT C. FLEISCHER,

    1. Molecular Genetics Laboratory, Department of Zoological Research, National Zoological Park, Smithsonian Institution, Washington, D.C. 20008, U.S.A.
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  • GARTH FULLER,

    Corresponding author
    1. Molecular Genetics Laboratory, Department of Zoological Research, National Zoological Park, Smithsonian Institution, Washington, D.C. 20008, U.S.A.
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  • DAVID B. LEDIG

    Corresponding author
    1. Department of Biological Sciences, University of California, Santa Barbara, CA 93106, U.S.A.
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Present address: Minnesota Chapter of the Nature Conservancy, 1313 Fifth Street, SE, Minneapolis, MN 55414, U.S.A.

‡ Present address: U.S. Fish and Wildlife Service, Ash Meadows National Wildlife Refuge, P.O. Box 2660, Pahrump, NV 89041, U.S.A.

Abstract

Abstract:We assessed the genetic structure of two subspecies of endangered Clapper Rails (Rallus longirostris) in Southern California using DNA fingerprinting to uncover variation in minisatellite DNA. Minisatellite DNA variation in the Salton Sea population of the R. I. yumanensis subspecies was at a level typical of outbred avian species (average proportion of fragments shared, or S, was 0.33). Variation was extremely low (S from 0.63 to 0.77), however, within four coastal, salt-marsh populations of the subspecies R. I. levipes located along a transect extending about 260 km northwest from the Mexican border. Between-population similarity (Sij) was also high for the four levipes populations, although individuals of the small, isolated population at Mugu Lagoon consistently clustered separately in phenograms constructed using neighbor-joining or other algorithms. Individuals of yumanensis always clustered as a sister group to all levipes individuals. The minisatellite data were contrasted with the extremely low mtDNA and RAPD variation we found in both subspecies. We propose that variation in these less-mutable markers was lost in a bottleneck that occurred at least 1000 years ago, thus allowing sufficient time for recovery of variation in the rapidly mutating (μ∼ 0.001/gamete/generation) minisatellites (t = 1/μ, or 1000 generations). A second, more-recent bottleneck, or series of bottlenecks within a metapopulation structure, likely resulted in the depauparate variation seen in levipes today. We suggest that translocations from large to small levipes populations could restore important genetic variation to the small populations and would not compromise genetic boundaries.

Estructura genética de las poblaciones de Rallus longirostris en peligro de extinción en el sur de California

Abstract

Resumen: En el presente estudio evaluamos la estructura genética de dos subespecies de Rallus longirostris en peligro de extinción en el sur de California usando huellas digitales de ADN para revelar la variación del ADN de minisatélites. La variación del ADN de minisatélites en la población del mar de Salton de la subespecie R. I. yumanensis estuvo a un nivel típico de especies de aves exogámicas (la proporción promedio de los fragmentos compartidos, o S, fue de 0.33). Sin embargo, la variación fue extremadamente baja (de 0.63 a 0.77) dentro de cuatro poblaciones de marismas costeras de la subespecie R. I. levipes localizada a lo largo de un transecto que se extendía unos 260 km al noroeste de la frontera Mexicana. La similaridad entre poblaciones (Sij) también fue alta para las cuatro poblaciones de levipes. Sin embargo, los individuos de la pequeña población aislada de la Albufera Mugu se agruparon consistentemente en forma separada en los fenogramas construidos usando el algoritmo de union de vecinos u otros algoritmos. Los individuos de yumanensis se agruparon siempre como un grupo hermano al de todos los individuos de levipes. Los datos de minisatélites fueron contrastados con la variación en mtNDA y RAPD que encontramos para ambas especies y que es extremadamente baja. Proponemos que la variación en estos marcadores menos mutables, fue perdida en un cuello de botella que ocurrió hace por lo menos 1000 años atrás, lo que daría un período de tiempo suficiente como para recuperar la variación de los minisatélites que poseen una alta tasa de mutación (μ∼ 0.001/gameta/generación, es decir t = 1/μ o 1000 generaciones). Un segundo cuello de botella más reciente, o bién una serie de cuellos de botella dentro de una estructura metapoblacional, dió probablemente como resultado la empobrecida variación que hoy en día se observa en levipes. Sugerimos que la traslocación de individuos de levipes de poblaciones grandes a poblaciones pequeñas podría devolver la importante variación genética a las pequeñas poblaciones y no comprometería las fronteras genéticas.

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