Integrating three comprehensive data sets shows that mitochondrial DNA variation is linked to species traits and paleogeographic events in European butterflies
Auteurs : Dapporto (Leonardo), Cini (Alessandro), Vodă (Raluca), Dincă (Vlad), Wiemers (Martin), Menchetti (Mattia), Magini (Giulia), Talavera (Gerard), Shreeve (Tim G.), Bonelli (Simona), Casacci (Luca Pietro), Balletto (Emilio), Scalercio (Stefano) et Vila (Roger)
Année de publication : 2019
Publication : Molecular Ecology Resource
Volume :
19
Fascicule : 6
Pagination : 1623-1636
Résumé :
Résumé : Comprendre la dynamique de la biodiversité, y compris la répartition spatiale de la diversité génétique, est crucial pour prédire les réponses aux changements environnementaux ainsi que pour mettre en œuvre des mesures de conservation efficaces. Cette tâche nécessite de suivre l'évolution de la biodiversité à grande échelle spatiale et de la mettre en relation avec les traits fonctionnels des espèces. Nous présentons trois ressources complètes pour comprendre les déterminants de la différenciation de l'ADN mitochondrial, constituées de : (a) 15 609 séquences du gène COI, (b) 14 traits relatifs à 307 espèces de papillons présentes en Europe de l'Ouest et du Centre, et (c) le premier arbre phylogénétique multilocus incluant toutes les espèces de papillons européennes. En appliquant des régressions phylogénétiques, nous démontrons que la différenciation spatiale de l'ADN mitochondrial (mesurée par les indices GST, G′ST, D et DST) est corrélée négativement aux traits des espèces déterminant leurs capacités de dispersion et de colonisation. Grâce à la haute résolution spatiale des données COI, nous fournissons également les premières cartes de régionalisation zoogéographique fondées sur la variation génétique intraspécifique. Le schéma global, obtenu en moyennant la différenciation spatiale de l'ensemble des papillons d'Europe de l'Ouest et du Centre, révèle que le paradigme d'un isolement glaciaire prolongé suivi de phases rapides d'expansion post-glaciaire a constitué un phénomène prédominant chez les papillons européens. Les résultats et les vastes jeux de données que nous présentons ici constituent le fondement de plans de conservation intégrant des données génétiques pour un groupe emblématique, sur un continent où les insectes volants connaissent un déclin alarmant. ///////////////// Abstract: Understanding the dynamics of biodiversity, including the spatial distribution of genetic diversity, is critical for predicting responses to environmental changes, as well as for effective conservation measures. This task requires tracking changes in biodiversity at large spatial scales and correlating with species functional traits. We provide three comprehensive resources to understand the determinants for mitochondrial DNA differentiation represented by (a) 15,609 COI sequences and (b) 14 traits belonging to 307 butterfly species occurring in Western-Central Europe and (c) the first multi-locus phylogenetic tree of all European butterfly species. By applying phylogenetic regressions we show that mitochondrial DNA spatial differentiation (as measured with GST, G′ST, D and DST) is negatively correlated with species traits determining dispersal capability and colonization ability. Thanks to the high spatial resolution of the COI data, we also provide the first zoogeographic regionalization maps based on intraspecific genetic variation. The overall pattern obtained by averaging the spatial differentiation of all Western-Central European butterflies shows that the paradigm of long-term glacial isolation followed by rapid pulses of post-glacial expansion has been a pervasive phenomenon in European butterflies. The results and the extensive data sets we provide here constitute the basis for genetically-informed conservation plans for a charismatic group in a continent where flying insects are under alarming decline.