Investigation into genetic variability of Hazel Grouse Bonasa bonasia (=Tetrastes bonasia) population in Lithuania using non-invasive sampling

Abstract

We analysed 51 sequences of the Hazel Grouse’s (Bonasa bonasia) mitochondrial control region (CR) to obtain data on the variability of the fragment of the selected size and to assess its suitability for the evaluation of the genetic structure of the species population in Lithuania. The samples (feathers and faeces) used for DNA extraction were collected non-invasively from different localities of Lithuania in 2008–2010. In order to amplify the short but variable region of the left domain in the CR of mitochondrial DNA, a new primer pair (BON-F and BON-R) specific to the Hazel Grouse was designed. The selected 116 bp long fragment of the mitochondrial CR exhibited very high polymorphism. Among 51 novel sequences from Lithuania, 23 variable sites and 21 haplotypes with frequency values ranging from 1.96 to 17.65% were defined. The haplotype diversity (H) and nucleotide diversity (π) among haplotypes were 0.928 (± 0.018) and 0.03955 (± 0.00277), respectively. In order to compare genetic variability among Hazel Grouse populations, the newly obtained CR sequences, representing the Lithuanian population, were combined with sequences derived from GenBank, including 21 haplotypes from Poland. The haplotype network analysis revealed a complicated evolutionary history of the species. The neighbour-joining tree derived from 42 Hazel Grouse haplotypes shows a clear separation of two clades of evolutionarily distinct haplogroups both in Lithuania and Poland and some evidence of clustering related to sampling locations.

Nustačius 51 jerubės Bonasa bonasia (=Tetrastes bonasia) mitochondrinės DNR kontrolinio regiono sekas, įvertintas pasirinkto DNR fragmento variabilumas ir tinkamumas rūšies populiacijos genetinės struktūros tyrimams Lietuvoje. Atsisakius invazyvių pavyzdžių rinkimo būdų, DNR išskyrimui naudoti jerubės plunksnų ir ekskrementų pavyzdžiai, surinkti įvairiose Lietuvos vietovėse 2008–2010 m. Siekiant pagausinti informatyvų DNR fragmentą, tinkamą vidurūšinės genetinės įvairovės tyrimams, buvo sukurta nauja, jerubės mitochondrinės DNR kontrolinio regiono fragmento amplifikavimui skirta pradmenų pora (BON-F ir BON-R). Palyginus 116 bazių porų ilgio kontrolinio regiono fragmentų sekas nustatyta, kad jie pasižymi dideliu variabilumu. Ištyrus 51 naujai gautą seką buvo aptiktos 23 variabilios sritys bei identifikuotas 21 haplotipas. Haplotipų dažniai imtyje svyravo nuo 1,96 iki 17,65 proc. Haplotipų įvairovė (H) ir nukleotidų įvairovė (π) siekė atitinkamai 0,928 (0,018) ir 0,03955 (0,00277). Lietuvos populiaciją reprezentuojančių jerubių kontrolinio regiono sekos kartu su Genų banke kitų autorių deponuotomis atitinkamo DNR regiono sekomis panaudotos konstruojant haplotipų tinklą bei nustatant Lietuvos ir Lenkijos jerubių populiacijose aptinkamų haplotipų pasiskirstymo ypatumus. Filogenetinė duomenų analizė atskleidė artimą daugelio toms pačioms haplogrupėms priklausančių haplotipų giminingumą ir aiškų haplotipų grupavimąsi į du atskirus klasterius. Taip pat pastebėta, kad kai kurie haplotipai, ar jų grupės, yra aptinkamos tik tam tikruose geografiniuose regionuose.

Keywords:

• Hazel Grouse
• Bonasa bonasia
• genetic variability
• mitochondrial control region
• haplotype variability
• non-invasive sampling

Acknowledgements

We are grateful to Marija Jankauskienė, Gitana Sidabrienė, Saulius Sidabras, Darius Kavšinas, Rytis Zizas, Nerijus Žitkevičius and Liutauras Raudonikis for their assistance in obtaining samples, Petras Prakas and Adomas Ragauskas for their invaluable help and advice in laboratory work, and Daiva Vaitkuvienė for some technical assistance in preparation of the manuscript. For helpful comments on the draft version of this manuscript, we thank Per Angelstam, Gwenaël Jacob and four other anonymous reviewers.