Mitochondrial DNA Variability in Italian and East European Wolves: Detecting the Consequences of Small Population Size and Hybridization

Authors


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Abstract

Abstract: The Italian wolf (Canis lupus) population has declined continuously over the last few centuries and become isolated as a result of the extermination of other populations in central Europe and the Alps during the nineteenth century. In the 1970s, approximately 100 wolves survived in 10 isolated areas in the central and southern Italian Apennines. Loss of genetic variability, as suggested by preliminary studies of mitochondrial DNA (mtDNA) sequences, hybridization with feral dogs, and the illegal release of captive, non-native wolves are considered potential threats to the viability of the Italian wolf population. We sequenced 546 base pairs of the mtDNA control region in a comprehensive set of Italian wolves and compared them to those of dogs and other wolf populations from Europe and the Near East. Our data confirm the absence of mtDNA variability in Italian wolves: all 101 individuals sampled across their distribution in Italy had the same, unique haplotype, whereas seven haplotypes were found in only 26 wolves from an outbred population in Bulgaria. Most haplotypes were specific either to wolves or dogs, but some east European wolves shared haplotypes with dogs, indicative of hybridization. In contrast, neither hybridization with dogs nor introgression of non-native wolves was detected in the Italian population. These findings exclude the introgression of dog genes via matings between male wolves and female dogs, the most likely direction of hybridization. The observed mtDNA monomorphism is the possible outcome of random drift in the declining and isolated Italian wolf population, which probably existed at low effective population size during the last 100–150 years. Low effective population size and the continued loss of genetic variability might be a major threat to the long-term viability of Italian wolves. A controlled demographic increase, leading to recolonization of the historical wolf range in Italy, should be enforced.

Abstract

Resumen: La población del lobo Italiano (Canis lupus) ha disminuido continuamente a lo largo de los últimos siglos y se ha aislado como resultado de la exterminación de otras poblaciones en Europa central y los Alpes durante el siglo diecinueve. En los años 70, aproximadamente 100 lobos sobrevivieron en 10 áreas aisladas de los Apeninos centrales y del sur. La pérdida de variabilidad genética, como lo han sugerido estudios preliminares de secuencias de ADN mitocondrial (ADNmt), la hibridización con perros silvestres, y la liberación ilegal de lobos cautivos no nativos son consideradas amenazas potenciales para la viabilidad de las poblaciones italianas de lobos. Secuenciamos 546 pares de bases de la región control del ADNmt en un grupo amplio de lobos italianos y los comparamos con perros y otras poblaciones de lobos de Europa y del Cercano Oriente. Nuestros datos confirman la ausencia de variabilidad en el ADNmt en los lobos italianos: Los 101 individuos muestreados a lo largo de su distribución en Italia tuvieron el mismo haplotipo único, mientras que se encontraron siete haplotipos en tan solo 26 lobos de la población de Bulgaria. La mayoría de los haplotipos fueron específicos a los lobos o a los perros, pero algunos lobos del este de Europa compartieron haplotipos con los perros, indicando hibridización. En contraste, ni la hibridización con perros, ni la introgresión de lobos no nativos fue detectada en la población italiana. Estos resultados excluyen la introgresión de genes de perros mediante cruzas entre lobos machos y hembras de perros, la dirección más probable de hibridización. El monomorfismo de ADNmt observado es el posible resultado de la deriva génica en el declive de la población aislada del lobo italiano, la cual probablemente ha existido en un tamaño poblacional efectivo bajo durante por lo menos los últimos 100–150 años. El bajo tamaño poblacional efectivo y la continua pérdida de variabilidad genética podría ser una mayor amenaza para la viabilidad a largo plazo del lobo italiano. Un incremento demográfico controlado, que conduzca hacia la recolonización del rango histórico del lobo en Italia, debería ser puesto en ejecución.

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