Population genetics and conservation of chubs, Gila spp., from Arizona

Authors: Schwemm, Michael R., Dowling, Thomas E.

Year: 2006 (xxxviii)

Abstract

Mitochondrial (ND2) and nuclear (Tpi-B, S7) DNA sequences were used to investigate the relative influence of species morphology, geographic isolation, and recent hybridization on patterns of genetic variation in endangered chubs of the lower Colorado River basin ( Gila robusta, G. nigra, G. intermedia). Overall, genetic variability was low across all populations. Molecular results from a combination of analyses (e.g., Molecular Variance, Nested Clade) indicate that variation was no t partitioned according to species morphology or hydrography. Instead, many populations of all three species showed diagnostic differences in terms of allele fixation or frequency differences. The complicated history of these three species reflects patterns of connectivity and fragmentation at historical and recent temporal scales, which presents a challenge to taxonomy and traditional management practices. In order to account for both mo rphological and molecular variation, we suggest a management system that first retains morphological variation and then further subdivid es these groups by molecular variation. Management objectives must strive to maintain individuality of distinct subpopulations under a single management plan that considers the entire species complex.

Resumen

Genética de poblaciones y conservación de carpas del género Gila en Arizona Las secuencias de ADN mitocondrial (ND2) y nuclear (Tpi-B, S7) se utilizaron para investigar la influencia relativa de la morfología, aislamiento geográfico y recien te hibridación de las especies sobre los patrones de variación genética en varias carpas de la cuenca baja del Río Colorado (Gila robusta, G. nigra, G. intermedia). En general, la variabilidad genética era baja en todas las poblaciones. Los resultados moleculares de una combinación de análisis (e.g., varianza molecular, clados anidados) indican que la variación no se particionó con base en la hidrografía o morfología de las especies. En lugar de eso, muchas poblaciones de las tres especies mostraron diferencias diagnósticas en términos de fijación de alelos o diferencia de frecuencias. La complicada historia de esas tres especies reflejan patrones de conectividad y fragmentación a escalas temporales históricas y recientes, lo cual representa un reto a las prácticas tradicionales de taxonomía y manejo. Para poder estimar tanto la variación morfológica como la molecular, se sugiere un sistema de manejo que primero retenga la variación morfológica y posteriormente subdivida esos grupos por variación molecular. Los objetivos del manejo deben pugnar por mantener la individualidad de las distintas subpoblaciones bajo un sencillo plan de manejo que considere todo el complejo de estas especies. Shiozawa, Dennis K.*1; Christensen, Dan1; Evans, R. Paul2; Campbell, Matt3 (1-Brigham Young University, Department of Integrative Biology; 2-Brigham Young University, Department of Micro and Molecular Biology; 3-Idaho Game and Fish Department, Eagle Fish Genetics Laboratory) Sculpin (Cottidae) dispersal and phylogenetics in interior western North America ABSTRACT Phylogenetic relationships between and within species of cottids in interior western North America suggest dispersal through both headwater transfer and higher-order river capture events. These events occurred from Pliocene to Late Pleistocene times, and in several cases the relative timing of major drainage capture events can be used to infer the dispersal of native cottids. Paiute sculpin, Cottus beldingii, appears to have originated in the west and then dispersed to the east, entering the Colorado River basin through an ancient, likely Pli-

ocene, connection between the Snake and Colorado rivers basins. Shorthead sculpin, C. confusus, also has an old origin, but its absence in the Bonneville and Colorado River basins indicates that it may not have invaded the Snake River system until after the capture of the Snake River by the Columbia River during the Late Pliocene. Its focus of origin was probably the Columbia River basin. The western form of mottled sculpin, C. bairdii, appears to have originated in th e upper Snake River system and from there dispersed into the lower Snake River and Bonneville Basin. It also entered the Colorado River basin, likely from the upper Snake River via a stream capture event. Of these three species, C. bairdii was the most recent invader, but another cottid* has also invaded the upper Snake River basin from the Missouri River system. It’s distribution, west of the continental divide, may be limited to a few low-order streams. [Taxon name not provided by the authors – Eds.] RESUMEN Dispersión y filogenética de los charrascos espinosos (Cottidae) en el interior del oeste de Norteamérica Las relaciones filogenéticas inter e intraespecíficas de los charrascos espinosos en el interior del oeste de Norteamérica sugieren una dispersión a tr avés tanto de transferencia de corri entes en los orígenes de los ríos como de eventos más grandes de capturas de agua al ni vel de ríos. Esos eventos ocurrieron entre el Plioceno y los últimos tiempos del Pleistoceno, y en varios casos el tiempo relativo de los eventos de mayor captura de agua por las cuencas pueden ser utilizados para inferir sobre la dispersión de estos peces nativos. La especie de charrasco paiute, Cottus beldingii, parece haberse originado en el oeste y luego haberse dispersado hacia el este, entrando a la cuenca del Río Colorado a través de una antigua conección – probablemente en el Plioceno -entre las cuencas de los ríos Snake y Colo rado. La especie de charrasco cabeza chata, C. confusus, tiene también un origen antiguo, pero su ausencia de las cuencas de Bonneville y Colorado indica que puede no haber invadido el sistema del Río Snake hasta después de la captura del Río Snake por el Río Columbia durante el Plioceno tardío. Su centro de origen fue probablemente la cuenca del Río Columbia. La forma occidental del charrasco moteado, C. bairdii, parece haberse originado en la parte a lta del sistema del Río Snake y de ahí haberse dispersado hacia la parte baja del mismo y la cuenca Boneville. También penetró a la cuenca del Río Colorado, probablemente de la parte alta del Río Snake por medio de un evento de captura de corrientes. De esas tres especies, C. bairdii fue el invasor más reciente, pero otro cótido invadió también la cuenca superior del Río Snake desde el sistema del Río Missouri. Su distribución, al oeste de la división continental, puede estar limitada a unas cuantas corrientes de bajo orden. [*Los autores no proporcionaron el nombre del taxón – Eds.]