The first large-scale genetic analysis of the vulnerable noble crayfish Astacus astacus reveals low haplotype diversity in central European populations

Une première analyse génétique à grande échelle des populations vulnérables de l’écrevisse Astacus astacus révèle une faible diversité des haplotypes dans les populations du centre de l’Europe

¹ Institute for Environmental Sciences, University Koblenz-Landau, Fortstrasse 7, 76829 Landau, Germany,
schrimpf@uni-landau.de
² Faculty of Chemistry, Biology and Geography, University of Timisoara, Timisoara, Romania

Received: 14 January 2011
Revised: 6 June 2011
Accepted: 11 July 2011

Abstract

Major global changes (e.g., human impact or climatic cycles) have a severe impact on the distribution and diversity of species such as the vulnerable European noble crayfish Astacus astacus. This is the first large-scale study regarding haplotype diversity of A. astacus in central and southeastern Europe. We analyzed a partial sequence of the mitochondrial gene cytochrome oxidase subunit I from 416 specimens of 92 crayfish stocks of three European river basins (Black Sea, North Sea and Baltic Sea). Twenty-two haplotypes were identified, and one common haplotype was found across the whole study area. We detected differences in the genetic diversity between major river catchments (Φ_ST: 0.03481 to 0.20387). The high haplotype diversity (H_D = 0.794 ± 0.024) and high number of private haplotypes suggests a glacial refuge in the Balkan area. The very low haplotype diversity in central Europe (H_D = 0.299 ± 0.038 and H_D = 0.163 ± 0.058) could be a result of human translocation and/or founder effects due to postglacial re-colonization. Nevertheless, the high frequency of private haplotypes in all major catchment areas indicates a differentiation of noble crayfish populations throughout Europe despite the extensive human translocation of crayfish. The results of this study support the establishment of conservation management plans for this vulnerable species.

Résumé

D’importants changements globaux (par exemple, l’impact humain ou les cycles climatiques) ont un grave impact sur la distribution et la diversité des espèces telle que l’écrevisse à pattes rouges européenne Astacus astacus. C’est la première étude à grande échelle en matière de diversité des haplotypes d’A. astacus en Europe centrale et du sud-est. Nous avons analysé une séquence partielle du gène mitochondrial de la cytochrome oxydase, sous-unité I de 416 spécimens de 92 stocks d’écrevisses de trois bassins hydrographiques européens (Mer Noire, Mer du Nord et Mer Baltique). Vingt-deux haplotypes ont été identifiés, et un haplotype commun a été trouvé dans toute la zone d’étude. Nous avons détecté des différences dans la diversité génétique entre les principaux bassins versants (Φ_ST : 0,03481 à 0,20387). La forte diversité des haplotypes (H_D =  0,794  ±  0,024) et le nombre élevé d’haplotypes suggèrent un refuge glaciaire dans la région des Balkans. La très faible diversité des haplotypes en Europe centrale (0,299  ±  H_D =  0,038 et 0,163  ±  H_D =  0,058) pourrait être une conséquence de la translocation de l’homme et / ou des effets fondateurs en raison de la re-colonisation postglaciaire. Néanmoins, la fréquence élevée des haplotypes particuliers dans tous les grands bassins versants indique une différenciation des populations d’écrevisses à pattes rouges à travers l’Europe, malgré les translocations importantes de l’écrevisse. Les résultats de cette étude viennent appuyer la mise en place de plans de conservation pour cette espèce vulnérable.