Phylogeography and Limited Genetic Connectivity in the Endangered Boring Giant Clam across the Coral Triangle

Authors


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Abstract

Abstract: The Coral Triangle is the global center of marine biodiversity; however, its coral reefs are critically threatened. Because of the bipartite life history of many marine species with sedentary adults and dispersive pelagic larvae, designing effective marine protected areas requires an understanding of patterns of larval dispersal and connectivity among geographically discrete populations. We used mtDNA sequence data to examine patterns of genetic connectivity in the boring giant clam (Tridacna crocea) in an effort to guide conservation efforts within the Coral Triangle. We collected an approximately 485 base pair fragment of mtDNA cytochrome c oxidase 1 (CO1) from 414 individuals at 26 sites across Indonesia. Genetic structure was strong between regions (φST=0.549, p < 0.00001) with 3 strongly supported clades: one restricted to western Sumatra, another distributed across central Indonesia, and a third limited to eastern Indonesia and Papua. Even within the single largest clade, small but significant genetic structure was documented (φST=0.069, p < 0.00001), which indicates limited gene flow within and among phylogeographic regions. Significant patterns of isolation by distance indicated an average dispersal distance of only 25–50 km, which is far below dispersal predictions of 406–708 km derived from estimates of passive dispersal over 10 days via surface currents. The strong regional genetic structure we found indicates potent limits to genetic and demographic connectivity for this species throughout the Coral Triangle and provides a regional context for conservation planning. The recovery of 3 distinct evolutionarily significant units within a well-studied taxonomic group suggests that biodiversity in this region may be significantly underestimated and that Tridacna taxa may be more endangered than currently recognized.

Abstract

Resumen: El Triángulo de Coral es el centro global de biodiversidad marina; sin embargo sus arrecifes de coral están críticamente amenazados. Debido a la historia de vida bipartita de muchas especies marinas con adultos sedentarios y larvas pelágicas dispersivas, el diseño de áreas marinas protegidas efectivas requiere del entendimiento de los patrones de dispersión larvaria y de la conectividad entre poblaciones genéticamente discretas. Utilizamos datos de secuencias de ADNmt para examinar los patrones de conectividad genética en la almeja gigante Tridacna crocea en un esfuerzo para guiar los esfuerzos de conservación en el Triángulo de Coral. Recolectamos aproximadamente 485 pares de fragmentos de citocromo c oxidasa 1(CO1) del ADNmt de 414 individuos en 26 sitios en Indonesia. La estructura genética fue fuerte entre regiones (φST=0.549, p < 0.00001) con 3 clados bien soportados: uno restringido al oeste de Sumatra, otro distribuido en Indonesia central y un tercero limitado al este de Indonesia y Papua. Aun dentro del clado individual más grande, se documentó una estructura genética pequeña pero significativa(φST=0.069, p < 0.00001), lo que indica un flujo genético limitado dentro y entre regiones filogenéticas. Los patrones significativos de aislamiento por distancia indicaron una distancia de dispersión promedio de solo 25–50 km, lo cual está muy por debajo de las predicciones de dispersión de 406 km a 708 km derivadas de estimaciones de dispersión pasiva en 10 días en corrientes superficiales. La fuerte estructura genética regional que encontramos indica fuertes límites a la conectividad genética y demográfica en esta especie en el Triángulo de Coral y proporciona un contexto regional para la planificación de la conservación. La recuperación de 3 unidades evolutivas significativas en un grupo taxonómico bien estudiado sugiere que la biodiversidad en esta región puede estar significativamente subestimada y que los taxa de Tridacna pueden estar en mayor peligro que el considerado actualmente.

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