Desarrollo y aplicación de marcadores genéticos para el estudio y gestión de la perdiz roja (Alectoris Rufa)

Resumen

Introducción El género Alectoris (orden Galliformes, familia Phasianidae) está compuesto por siete especies distribuidas a través de Europa, Asia y norte de África. Las especies de este género están claramente diferenciadas en análisis filogenéticos, existiendo hibridación natural en zonas de contacto. La perdiz roja (A. rufa) es endémica del mediterráneo occidental, donde su distribución natural comprende Portugal, España, Francia y noroeste de Italia. Esta especie es importante en el ecosistema mediterráneo, siendo un componente frecuente en la dieta de numerosas especies, pero la perdiz roja por lo que destaca es por ser la especie económicamente más importante de la caza menor y, debido a esto, está sometida a una intensa presión cinegética. La presión cinegética, la degradación de su hábitat, junto con el incremento de la agricultura intensiva y la utilización de pesticidas, han favorecido la disminución en abundancia de sus poblaciones. Esta disminución en abundancia se ha intentado contrarrestar con sueltas de perdices criadas en cautividad, apareciendo perdices híbridas lejos de zonas de contacto parapátricas. La hibridación puede tener como consecuencias la pérdida de acervo genético y homogeneización de las poblaciones. Respecto a los conocimientos genéticos previos en esta especie, se sabe que hay hibridación y que el origen está en las granjas. Aparte de esto, se desconoce la diversidad genética de la especie, cómo se distribuye espacialmente y los factores que modelan la variación de la diversidad genética. En esta tesis se han valorado factores antrópicos, es decir, la influencia de la hibridación, y factores naturales, mediante genética de poblaciones y análisis filogeográficos, para ver la distribución de la diversidad genética y el porqué de tal distribución. Para conseguir nuestro objetivo hemos testado y desarrollado distintos tipos de marcadores. Contenido de la investigación Para valorar la hibridación en la perdiz roja, hemos desarrollado ocho microsatélites con alelos diagnósticos de introgresión y diez polimorfismos de un único nucleótido (SNPs) en intrones con alelos fijados en A. rufa, A. graeca y/o A. chukar. Los marcadores desarrollados fueron testados en muestras de referencia de A. graeca (n = 111), A. chukar (n = 101) y muestras de museo de A. rufa (n = 229). Estos marcadores con alelos diagnóstico son de utilidad para detectar poblaciones con diferente grado de introgresión. Desarrollados los marcadores nucleares diagnóstico, evaluamos la hibridación introgresiva en perdiz roja en diferentes regiones de España y Portugal (perdices de campo: n = 1328; de granja: n = 984), utilizando el análisis de ADN mitocondrial del citocromo b, ocho microsatélites con alelos diagnóstico no solapantes y siete intrones con alelos diagnóstico mediante SNPs. La hibridación introgresiva nuclear fue mucho mayor y más extendida que la observada en estudios previos. Aunque no se detectó hibridación en algunas poblaciones silvestres, el hecho de que todas las granjas de cría de perdiz analizadas presentaran hibridación implica un riesgo de degradación genética continuo de las poblaciones silvestres de perdiz roja y las autoridades deberían reconsiderar las medidas de gestión y monitorización que se están aplicando para conservar esta especie. Para valorar el efecto de los factores naturales, una vez analizadas las localidades con marcadores diagnóstico, seleccionamos las localidades en las cuales no encontramos indicios de hibridación y con ellas realizamos un estudio de filogeografía, estructuración genética e historia demográfica de A. rufa a través de su distribución, empleando secuencias de la región control de ADN mitocondrial y frecuencias alélicas de microsatélites nucleares. Para ello, desarrollamos y testamos 16 nuevos marcadores microsatélite polimórficos a partir de una librería enriquecida de ADN genómico de A. rufa. Nuestros resultados proponen que esta especie estuvo muy afectada por las glaciaciones del Pleistoceno. Los resultados también sugieren que las actuales poblaciones resultaron de una expansión post-glacial y posterior diferenciación en cinco grupos genéticos diagnosticados: suroeste, central-este, noroeste, Baleares y Francia-Italia. Además, encontramos evidencias de tres refugios glaciales dentro del actualmente reconocido refugio ibérico glacial. La estructura de la especie revelada por ambos análisis de genética de poblaciones, materno y biparental, no fue resuelta en los análisis filogenéticos. Basándonos en todas las consideraciones, recomendamos que se reconozcan cinco unidades de gestión independientes. Finalmente, y con las localidades sin indicios de hibridación, valoramos la influencia del clima y geografía en los datos genéticos obtenidos en el capítulo de filogeografía. Como hemos mencionado anteriormente, la estructura genética de esta especie sugiere cinco grupos de poblaciones, tres de los cuales están en la Península Ibérica, donde hay evidencia de refugios glaciales. Los eventos de expansión demográfica en la perdiz y los cambios climáticos que ocurrieron son utilizados como base para evaluar las siguientes hipótesis referentes a la distribución ibérica de la perdiz roja. Primero, testamos la existencia de relaciones entre la diversidad genética/distancias genéticas y factores climáticos. Segundo, esperamos un patrón de acuerdo a la hipótesis de `abundancia central´. Estas hipótesis fueron evaluadas utilizando dos sistemas genéticos diferentes, parte de la región control de ADN mitocondrial (n = 113) y 20 loci microsatélites específicos de la especie (n = 377). Testamos estas hipótesis empleando factores climáticos y geográficos en 14 localidades ibéricas. Nuestros resultados mostraron la asociación de la temperatura (temperatura mínima y anual) en los índices de diversidad haplotídica y nucleotídica mitocondriales. Además, las distancias de temperatura anuales estuvieron significativamente correlacionadas con las distancias genéticas mitocondriales y nucleares. También, los patrones genéticos mitocondriales apoyaron la hipótesis de `abundancia central´. Basándonos en todas las consideraciones, las variables climáticas actuales demostraron ser útiles en la descripción de la variación y diferenciación genética en la especie de perdiz roja, lo cual puede estar asociado con un proceso de adaptación local en la especie. Conclusiones Los microsatélites polimórficos desarrollados en esta tesis específicamente para A. rufa son adecuados para estudiar la variabilidad y estructuración genética en esta especie. Algunos cebadores de PCR también amplifican microsatélites en otras especies como A. chukar, Gallus gallus y Perdix perdix, siendo polimórficos en la mayoría de los loci analizados. Los marcadores seleccionados con alelos diagnóstico para tres especies de Alectoris: A. rufa, A. graeca y A. chukar, son adecuados para detectar introgresión de perdiz chúkar en poblaciones de perdiz roja y de perdiz griega. De igual manera identifican introgresión de perdiz roja en perdiz griega. Estos marcadores diagnóstico son de aplicación directa en la conservación y gestión cinegética. Los marcadores diagnóstico no han detectado introgresión de perdiz griega en perdiz roja en las localidades de campo y granjas analizadas. El nivel de introgresión de perdiz chúkar en perdiz roja en las localidades analizadas de España y Portugal es más elevado y ocupa una mayor extensión geográfica que lo mostrado en estudios previos. Todas las granjas de perdiz analizadas han presentado introgresión de perdiz chúkar en perdiz roja y en porcentaje mayor respecto a localidades de campo, confirmando la erosión de la calidad genética en las poblaciones silvestres como consecuencia de las sueltas de perdices. La aplicación de estos marcadores diagnóstico ha permitido identificar localidades sin señales de introgresión, siendo de gran valor para la conservación e investigación en esta especie. La estructura y diferenciación genética de la perdiz roja se ha visto afectada en gran medida por las glaciaciones del Pleistoceno. Se han encontrado evidencias de que durante el Pleistoceno la Península Ibérica actuó como un refugio con varios sub-refugios en su interior. La posterior expansión demográfica y diferenciación genética ha producido en la especie la diferenciación de cinco grupos de poblaciones. La temperatura es el principal factor climático asociado a los patrones de diversidad genética mitocondrial, así como a la diferenciación genética (a nivel nuclear y mitocondrial) en la perdiz roja en la Península Ibérica. Bibliografía Blanco-Aguiar JA, González-Jara P, Ferrero ME, Sánchez-Barbudo I, Virgós E, Villafuerte R, Dávila JA (2008) Assessment of game restocking contributions to anthropogenic hybridization: the case of the Iberian red-legged partridge. Animal Conservation, 11, 535-545. Blanco-Aguiar JA, Virgós E, Villafuerte R (2003) La perdiz roja (Alectoris rufa). In: Martí R, Del Moral JC (eds) Atlas de las Aves Reproductoras de España: 212-213. Dirección General de Conservación de la Naturaleza-Sociedad Española de Ornitología, Madrid. Blanco-Aguiar JA, Virgós E, Villafuerte R (2004) Perdiz roja, Alectoris rufa. In Libro Rojo de las Aves de España: 182-185. Madroño A, González C, Atienza JC (Eds). Dirección General para la Biodiversidad-SEO/Birdlife. 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