GENETIC DIFFERENTIATION BETWEEN NOBLE CRAYFISH, ASTACUS ASTACUS (L.), POPULATIONS DETECTED BY MICROSATELLITE LENGTH VARIATION IN THE RDNA ITS1 REGION

DIFFÉRENCIATION GÉNÉTIQUE ENTRE LES POPULATIONS D’ÉCREVISSE ASTACUS ASTACUS (L.) DÉTECTÉE PAR LA VARIATION DE LONGUEUR D’UN MICROSATELLITE DE LA RÉGION RIBOSOMIQUE NUCLÉAIRE ITS1

¹ Institute of Freshwater Research, National Board of Fisheries, SE-17893 DROTTNINGHOLM, Sweden.
² Laboratory of Molecular Systematics, Swedish Museum of Natural History, SE-10405 STOCKHOLM, Sweden.

Received: 4 February 2002
Accepted: 4 November 2002

Abstract

The Internal Transcribed Spacer (ITS) region of the nuclear ribosomal repeat was investigated in the search for a suitable genetic marker for population studies of the noble crayfish Astacus astacus (L.). DNA sequencing revealed the presence of two microsatellite insertions in ITS1. By designing highly specific PCR primers, adjacent to one of the insertions, we were able to use fragment analysis to explore the variation of the insertion in 642 specimens from 17 populations of crayfish from Sweden and former Yugoslavia. A new statistical test, the Population Divergence Test, was developed to assess statistical significance of divergence between populations. This test does not assume Mendelian inheritance. Our results demonstrate that different populations often produce characteristic fragment patterns, and that most, but not all, populations are genetically distinct, with high significance. The populations that cannot be significantly differentiated are situated in close geographic proximity to each other and belong to the same main river system, probably reflecting that these populations have had recent contact and that gene flow has occurred.

Résumé

La région ITS du ribosome nucléaire a été examinée pour trouver un marqueur génétique approprié pour l’étude des populations d’écrevisse Astacus astacus (L.). Les séquences d’ADN révèlent la présence de deux insertions de microsatellite dans l’ITS1. En définissant des amorces d’amplification spécifiques, adjacentes à l’une des zones d’insertion, nous avons pu utiliser une analyse de fragment pour explorer la variation de l’insertion de 642 spécimens répartis dans 17 populations d’écrevisse de Suède et d’ex-Yougoslavie. Une nouvelle méthode d’analyse statistique, le « Population Divergence Test » a été développée pour étudier la significativité statistique de la divergence entre les populations. Ce test ne suppose pas une hérédité mendélienne. Nos résultats démontrent que les différentes populations présentent souvent des structures de fragments caractéristiques, et que la plupart des populations sont génétiquement distinctes, avec une forte significativité. Les populations qui ne peuvent pas être significativement différenciées sont géographiquement très proches les unes des autres et appartiennent au même système fluvial principal, indiquant probablement un flux génique récent entre les populations.