Identification of exotic North American crayfish in Europe by DNA barcoding

Identification des écrevisses d’Amérique du Nord introduites en Europe par une méthode de DNA barcoding (code-barre génétique)

⁽¹⁾ Department of Ecology, Faculty of Science, Charles University in Prague, Viničná 7, 128 44 Prague 2, Czech Republic,
nely@seznam.cz
⁽²⁾ Laboratoire Écologie, Évolution, Symbiose, UMR CNRS 6556, Université de Poitiers, 40 av. du Recteur Pineau, 86022 Poitiers Cedex, France
⁽³⁾ Institute of Experimental Ecology (Bio III), University of Ulm, Albert Einstein Allee 11, 89069 Ulm, Germany
⁽⁴⁾ Bureau Waardenburg, Postbus 365, 4100 AJ Culemborg, the Netherlands
⁽⁵⁾ NCB Naturalis, Postbus 9517, 2300 RA Leiden, the Netherlands

Received: 19 January 2011
Revised: 15 March 2011
Accepted: 16 March 2011

Abstract

Several alien crayfish of North American origin have become established in Europe in recent decades, but their identification is often confusing. Our aim was to verify the taxonomic status of their European populations by DNA barcoding. We sequenced the cytochrome c oxidase subunit I (COI) gene fragment of individuals representing all American crayfish known from European waters, and compared the results with reference sequences from North America. Our results confirm the morphological identification of Orconectes juvenilis from a population in eastern France, and of the marbled crayfish (Marmorkrebs), i.e., a parthenogenetic form of Procambarus fallax, from south-western Germany. Sequences of most individuals of presumed Procambarus acutus from the Netherlands were similar to American P. cf. acutus, but one was divergent, closer to a sequence of a reference individual of P. cf. zonangulus. However, divergences among three American P. cf. zonangulus samples were also high, comparable to interspecific variation within cambarid species complexes. The divergence between O. immunis from Europe and America also reached values corresponding to those observed among distinct Orconectes species. Genetic variation in the American range of these crayfish should therefore be further studied. Our study shows that DNA barcoding is useful for the rapid and accurate identification of exotic crayfish in Europe, and also provides insights into overall variation within these taxa.

Résumé

Plusieurs écrevisses provenant d’Amérique du Nord se sont établies en Europe pendant ces dernières dizaines d’années, mais leur identification est encore souvent confuse. Notre but était de vérifier le statut taxonomique de leurs populations en Europe en utilisant une méthode de DNA barcoding (code-barre génétique). Nous avons séquencé le gène codant pour la sous-unité I de la cytochrome c oxydase (COI) chez des individus qui représentent l’ensemble des écrevisses américaines rencontrées dans les eaux européennes. Ces données ont été ensuite comparées avec les séquences de référence d’individus d’Amérique du Nord. Nos résultats confirment l’identification morphologique d’Orconectes juvenilis provenant d’une population de l’est de la France et des écrevisses marbrées (Marmorkrebs), correspondant à la forme parthénogénétique de Procambarus fallax, du sud-ouest de l’Allemagne. Les séquences de la plupart des individus des Pays-Bas supposés appartenir à Procambarus acutus sont similaires à P. cf. acutus d’Amérique. Cependant, une séquence s’est révélée différente des autres, étant plus proche de séquence d’un individu de référence de P. cf. zonangulus. Néanmoins, les divergences parmi trois échantillons américains de P. cf. zonangulus sont aussi élevées et comparables à la variation interspécifique au sein des complexes d’espèces des Cambaridae. Les divergences entre O. immunis d’Europe et d’Amérique ont également atteint des valeurs similaires à celles qui ont été observées parmi des espèces d’Orconectes distinctes. La variation génétique dans l’aire de répartition de ces écrevisses en Amérique du Nord devrait donc être étudiée en détail. Ainsi, notre étude montre que la méthode de DNA barcoding est utile pour l’identification rapide et précise des écrevisses introduites en Europe. Elle peut également apporter de plus amples connaissances sur la variation totale dans ces taxa.