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Genetic diversity and structure in Canadian northern leopard frog (Rana pipiens) populations: implications for reintroduction programs

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Abstract:

The northern leopard frog (Rana pipiens Schreber, 1782) underwent a large decline in the western portion of its range and only occurs in 20% of historically occupied sites in Alberta. Its absence may reflect an inability to disperse to these sites because of habitat fragmentation, and human-mediated translocation has been proposed. In this study, we used three criteria to examine the genetic suitability of potential translocation sources: diversity, similarity to area of reintroduction, and evolutionary history. We genotyped 187 samples and sequenced 812 bp of the mitochondrial NADH dehydrogenase 1 gene from 14 Canadian northern leopard frog populations. Nuclear and mitochondrial diversity were highest in Manitoba and western Ontario and declined westward. There was no significant relationship between genetic and geographic distance, suggesting that genetic drift is a driving force affecting the genetic relationships between populations. Regions separated by more than ~50 km were quite differentiated. Therefore, source populations similar to the original inhabitants of an area for reintroduction may be uncommon. Mitochondrial analyses revealed that all populations share a close evolutionary history, belonging to the western haplotype group. While genetic criteria support the use of Manitoba and Ontario as sources, the desirability of environmental similarity to the reintroduction site suggests that ecologically exchangeable Alberta populations should also be considered.

La grenouille léopard (Rana pipiens Schreber, 1782) a connu un important déclin dans la partie occidentale de sa répartition et se retrouve seulement dans 20 % des sites qu’elle occupait dans le passé en Alberta. Cette absence peut refléter une incapacité à se disperser vers ces sites à cause de la fragmentation des habitats; on a donc proposé de faire des translocations par intervention humaine. Dans notre étude, nous utilisons trois critères pour déterminer si les sources potentielles pour les translocations sont adéquates du point de vue génétique, soit la diversité, la similarité avec le site de réintroduction et l’histoire évolutive. Nous avons déterminé les génotypes dans 187 échantillons et séquencé 812 pb du gène mitochondrial de la NADH déshydrogénase 1 de 14 populations boréales de grenouilles léopards au Canada. La diversité nucléaire et mitochondriale est maximale au Manitoba et dans l’ouest de l’Ontario et elle décline vers l’ouest. Il n’existe pas de relation significative entre les distances génétiques et géographiques, ce qui laisse croire que la dérive génétique est un facteur majeur pour expliquer les relations génétiques entre les populations. Les régions séparées par plus de ~50 km sont fortement différenciées. C’est pourquoi, les populations sources similaires aux habitants d’origine d’un site de réintroduction peuvent être relativement rares. Les analyses mitochondriales indiquent que toutes les populations appartiennent au groupe occidental d’haplotypes et possèdent en commun des histoires évolutives apparentées. Bien que les critères génétiques appuient l’utilisation de sources au Manitoba et en Ontario, l’avantage d’une similarité environnementale avec le site de réintroduction favorise la prise en considération de populations écologiquement interchangeables de l’Alberta.

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2008

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