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Multiscale population genetic analysis of mule deer (Odocoileus hemionus hemionus) in western Canada sheds new light on the spread of chronic wasting disease

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Abstract:

To successfully manage wildlife diseases, it is necessary to understand factors that influence spread. One approach is to analyze host movement and social structure, as these behaviors can be associated with the probability of transmission. Some populations of mule deer (Odocoileus hemionus hemionus (Rafinesque, 1817)) in western Canada are infected with chronic wasting disease (CWD), a transmissible and fatal neurodegenerative disease. We used population analysis of spatial genetic structure of mule deer at broad and local scales to understand factors that influence spread. We genotyped 2535 mule deer sampled from Alberta, Saskatchewan, and portions of British Columbia using 16 microsatellite loci. We found weak genetic structure at broad spatial scales (overall FST = 0.008) that was well defined by geographic distance, indicating the risk of CWD spread from the focus of infection will decline gradually with increasing distance, but there are no barriers to the spread over time. At the local scale of approximately 2 km, elevated relatedness among CWD-infected individuals suggests transmission rates within social groups. Sex-biased spatial autocorrelation in genetic relatedness also indicates that female philopatry underlies the social structure, and therefore transmission among relatives is potentially driving local disease persistence.

Afin de gérer avec succès les maladies de la faune sauvage, il est nécessaire de comprendre les facteurs qui influencent leur dissémination. Une méthode est d’analyser les déplacements et la structure sociale des hôtes puisque ces comportements peuvent être associés à la probabilité de transmission. Certaines populations de cerfs-mulets (Odocoileus hemionus hemionus (Rafinesque, 1817)) de l’Ouest canadien sont infectées par la maladie du dépérissement chronique (CWD), une maladie neurodégénérative transmissible et fatale. Une analyse de la structure spatiale génétique de la population de cerfs-mulets à des échelles étendues et locales nous a servi à comprendre les facteurs qui affectent la dissémination. Nous avons déterminé le génotype de 2535 cerfs-mulets échantillonnés en Alberta, en Saskatchewan et dans des régions de Colombie-Britannique à l’analyse de 16 locus microsatellites. Il existe une faible structure génétique aux échelles spatiales étendues (FST global = 0,008) qui est bien définie par la distance géographique, ce qui indique que le risque de transmission de la CWD à partir du foyer d’infection diminue graduellement en fonction de l’accroissement de la distance, mais qu’il n’y a pas de barrière à la transmission dans le temps. À l’échelle locale d’environ 2 km, la parenté accrue entre les individus infectés de la CWD laisse croire à une transmission à l’intérieur des groupes sociaux. L’autocorrélation spatiale de la parenté génétique avec biais sexuel indique aussi que la philopatrie des femelles sous-tend la structure spatiale et qu’ainsi la transmission entre individus apparentés explique potentiellement la persistance locale de la maladie.

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2011

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