Population Genetic Structure in the Black Rat Snake: Implications for Management

Estructura Genética Poblacional en la Serpiente Rata Negra: Implicaciones para su Manejo

Authors


K. A. PRIOR Department of Biology, Carleton University, Ottawa, Ontario K1S 5B6 Canada

Abstract

Assessments of population genetic structure and diversity can be of value in formulating management plans for threatened species. Using randomly amplified polymorphic DNA markers, we found evidence of significant genetic structure among black rat snakes (  Elaphe obsoleta) sampled at three spatial scales. Highly isolated (1500–1900 km apart) populations were strongly divergent (  FST = 0.242–0.323), whereas populations more proximal ( leqslant R: less-than-or-eq, slant465 km apart) although currently isolated, exhibited far less divergence (  FST = 0.019). A considerable proportion (80%) of total genetic diversity was due to differences among individuals within populations, although differences among populations (8%) also were significant. At the scale of sub-populations ( local populations 15–50 km apart), differentiation was generally moderate (  FST = 0.058). Our estimates of Nei’s genetic distance for sub-populations (0.014) approximated (mean = 0.044) those obtained in other studies that have assessed differentiation between snake populations based on variation in allozymes. The majority (ca. 86%) of total genetic variance across five sub-populations was attributable to differences among individuals, although differences among sub-populations (ca. 13%) also were significant. We found little evidence of genetic structure (  FST = 0.006) between pairs of hibernacula, our finest spatial scale (samples 1–2 km apart), if they were located in natural habitats. In contrast, a pair of hibernacula sampled in an urban area exhibited genetic structure equivalent to some sub-population differences (  FST = 0.039), suggesting interrupted gene flow related to urban development. Our results have direct implications for ranking populations in terms of their conservation value and the genetic management of threatened snakes.

Abstract

Evaluaciones de la estructura genética y la diversidad de una población pueden ser de gran valor en la formulación de planes de manejo para especies amenazadas. Utilizando marcadores polimórficos amplificados de ADN, encontramos evidencia de una estructura genética significativa entre serpientes “rata negra” (  Elaphe obsoleta) muestreada en tres escalas espaciales. Altamente aisladas (1500–1900 km de separación) las poblaciones fueron fuertemente divergentes (  FST = 0.242–0.323), mientras que poblaciones mas cercanas (leqslant R: less-than-or-eq, slant465 km de separación) que, aunque se encontraban aisladas, exhibieron mucho menos divergenica (  FST = 0.019). Una considerable proporción (80%) de la diversidad genética total se debió a las diferencias entre individuos dentro de las poblaciones, sin embargo, diferencias entre poblaciones (8%) también fueron significativas. En la escala de subpoblación ( poblaciones locales separadas entre 15–50 km) la diferenciación fue generalmente moderada (  FST = 0.058). Nuestras estimaciones de la distancia Genética de Negi para subpoblaciones (0.014) se aproximó (media = 0.044) a aquellos valores obtenidos en otros estudios que han evaluado la diferenciación entre poblaciones de serpientes en base a la variación de sus alozimas. La mayoría (ca. 86%) de la varianza genética total obtenida entre cinco subpoblaciones fue atribuíble a diferencias entre individuos, aunque las diferencias entre subpoblaciones (13%) fueron también significativas. Encontramos una ligera evidencia de estructura genética (  FST = 0.006) entre pares de hibernáculas, nuestra escala espacial mas fina (muestras separadas de 1–2 km), si estas se encontraban en sus hábitats naturales. En contraste, un par de hibernáculas muestreado en un área urbana exhibió una estructura genética equivalente a algunas differencias subpoblacionales (  FST = 0.039), lo cual sugiere un flujo de genes interrumpido relacionada con el desarrollo urbano. Nuestros resultados tienen implicaciones directas en la categorización de poblaciones en base a su valor de conservación, así como en el manejo genético de serpientes amenazadas.

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