Diversity of S-Alleles and Mate Availability in 3 Populations of Self-Incompatible Wild Pear (Pyrus pyraster)

Small populations of self-incompatible plants may be expected to be threatened by the limitation of compatible mating partners (i.e., S-Allee effect). However, few empirical studies have explicitly tested the hypothesis of mate limitation in small populations of self-incompatible plants. To do so, we studied wild pear (Pyrus pyraster), which possesses a gametophytic self-incompatibility system. We determined the S-genotypes in complete samplings of all adult trees from 3 populations using a PCR-RFLP approach. We identified a total of 26 different S-alleles, homologous to S-alleles of other woody Rosaceae. The functionality of S-alleles and their Mendelian inheritance were verified in artificial pollination experiments and investigations of pollen tube growth. The smallest population (N = 8) harbored 9 different S-alleles and showed a mate availability of 92.9%, whereas the 2 larger populations harbored 18 and 25 S-alleles and exhibited mate availabilities of 98.4% and 99.2%, respectively. Therefore, we conclude that even small populations of gametophytic self-incompatible plants may exhibit high diversity at the S-locus and are not immediately threatened owing to reduced mate availabilit

Application of genetic markers to the discrimination of European Black Poplar ( Populus nigra ) from American Black Poplar ( P. deltoides ) and Hybrid Poplars ( P. x canadensis ) in Switzerland

European Black Poplar (Populus nigra) is considered a rare and endangered tree species because of severe reduction of its natural riverine habitat and potential hybridisation with the related non-indigenous taxa P. deltoides and P. x canadensis. As it is difficult to distinguish these taxa solely based on their morphology, we applied a PCR-based assay with an easy-to-use and robust molecular marker set (cpDNA trnL-trnF/RsaI RFLP, nDNA win3 and nDNA POPX/MspI RFLP) in order to identify pure P. nigra. Different plant tissues could be used for fast and standardised DNA extraction. The application of the three marker types was tested on a number of different Populus taxa, and they were also used for the verification of pure P. nigra in a sample of 304 putative P. nigra individuals from Switzerland. Cross-checking of the DNA data with those using a traditional allozyme approach resulted in complete agreement. The availability of molecular identification methods is an important prerequisite for the conservation of European Black Poplar, because pure, non-introgressed plant material can then be used in restoration projects of European floodplain

Identification and characterisation of ten microsatellite loci in the Noisy Scrub-bird Atrichornis clamosus using next-generation sequencing technology

The Noisy Scrub-bird is an endangered species of songbird endemic to the south coast of Western Australia that has undergone a major and prolonged population bottleneck. Using shotgun 454 next-generation DNA sequencing we have identified and characterised ten polymorphic microsatellite loci in this species. Observed allelic diversity was relatively low (2–5 alleles per locus) and significant deviations from Hardy–weinberg Equilibrium observed, although the presence of null alleles was onlypostulated for two loci. The microsatellite loci characterised in this study will be useful in a future population genetics studies in this endangered species

Diversity of S-Alleles and Mate Availability in 3 Populations of Self-Incompatible Wild Pear (Pyrus pyraster)

ISSN:0022-1503ISSN:1465-733

Werkzeugkasten Naturschutzgenetik: eDNA Amphibien und Verbund

Die Aufgabe, Gelder möglichst wirksam und am richtigen Ort einzusetzen, stellt im Naturschutz angesichts der beschränkten Mittel und des gleichzeitig grossen Handlungsbedarfs eine besondere Herausforderung dar. Problematisch ist beispielsweise, dass bei der Biodiversitätsförderung oftmals eine Wirkungskontrolle der Massnahmen schwierig oder mit grossem Aufwand verbunden ist. Die in den letzten Jahren zunehmend angewandten genetischen Methoden zum Nachweis von Arten sowie zur Erfassung von Vernetzung von Populationen und Lebensräumen haben gezeigt, dass die Anwendung der Genetik die Naturschutzpraxis bei verschiedenen Fragestellungen wesentlich unterstützen kann. Noch werden aber genetische Methoden in der Naturschutzpraxis selten angewandt. Der neu entwickelte Werkzeugkasten Naturschutzgenetik bietet der Naturschutzpraxis Abläufe beziehungsweise Workflows an, welche es erlauben genetische Methoden im Naturschutz routinemässig einzusetzen. Hauptbestandteil des Werkzeugkastens Naturschutzgenetik sind bezüglich Aufwand und Ertrag erprobte, einfache und transparente Workflows mit illustrierten Anleitungen für das Probenahmedesign, das Sammeln von Proben im Feld, die Analysen im Labor, standardisierte statistische Auswertungen sowie die einfache benutzerorientierte Darstellung der Resultate und deren Interpretation zuhanden der Naturschutzpraxis (Bund, Kantone, Umweltbüros, NGOs). Das gezielte Ausrichten auf für den Naturschutz wichtige und relevante Fragestellungen trägt dazu bei, das Potential der genetischen Methoden für den Alltag im Naturschutz nutzbar zu machen und die Naturschutzgenetik in der Praxis zu etablieren. Es wurden zwei Abläufe oder Workflows für den routinemässigen und standardisierten Einsatz von genetischen Methoden im Naturschutz eingeführt (für aktuelle Informationen siehe www.naturschutzgenetik.ch). Erstens wurde ein genetischer Nachweis der in der Schweiz in Weihern und Teichen vorkommenden Amphibienarten aufgrund von eDNA (Umwelt-DNA) aus Wasserproben etabliert. Damit können auch Amphibienarten nachgewiesen werden, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer nachweisbar sind (z. B. Kammmolch, Triturus cristatus, Teichmolch, Lissotriton vulgaris) oder im Feld morphologisch nicht unterscheidbar sind (z. B. invasive Wasserfrösche, Pelophylax sp.). Zweitens wurde ein Workflow für die Untersuchung von Vernetzung beziehungsweise Isolation von Populationen und Lebensräumen mittels genetischer Methoden (Mikrosatelliten) entwickelt. Zurzeit sind genetische Methoden die einzigen, welche allgemein und für alle Organismengruppen mit vertretbarem Aufwand anwendbar sind, um Vernetzung auf Landschaftsebene festzustellen. Die beiden entwickelten Workflows sind so konzipiert, dass sie auf viele Ziellebensräume und Zielarten des Naturschutzes übertragbar sind. Der Werkzeugkasten Naturschutzgenetik ist somit einfach erweiterbar. Bereits wird der Workflow eDNA aufgrund des Interesses von AnwenderInnen um weitere Organismengruppen (z. B. Libellen) erweitert. Mit dem Werkzeugkasten Naturschutzgenetik soll es gelingen, die Nutzung der Naturschutzgenetik mit ihren vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten in der Naturschutzpraxis in der Schweiz zu verankern

Exploring Pandora's Box: potential and pitfalls of low coverage genome surveys for evolutionary biology

High throughput sequencing technologies are revolutionizing genetic research. With this ‘‘rise of the machines’’, genomic sequences can be obtained even for unknown genomes within a short time and for reasonable costs. This has enabled evolutionary biologists studying genetically unexplored species to identify molecular markers or genomic regions of interest (e.g. micro- and minisatellites, mitochondrial and nuclear genes) by sequencing only a fraction of the genome. However, when using such datasets from non-model species, it is possible that DNA from non-target contaminant species such as bacteria, viruses, fungi, or other eukaryotic organisms may complicate the interpretation of the results. In this study we analysed 14 genomic pyrosequencing libraries of aquatic non-model taxa from four major evolutionary lineages. We quantified the amount of suitable micro- and minisatellites, mitochondrial genomes, known nuclear genes and transposable elements and searched for contamination from various sources using bioinformatic approaches. Our results show that in all sequence libraries with estimated coverage of about 0.02–25%, many appropriate micro- and minisatellites, mitochondrial gene sequences and nuclear genes from different KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) pathways could be identified and characterized. These can serve as markers for phylogenetic and population genetic analyses. A central finding of our study is that several genomic libraries suffered from different biases owing to non-target DNA or mobile elements. In particular, viruses, bacteria or eukaryote endosymbionts contributed significantly (up to 10%) to some of the libraries analysed. If not identified as such, genetic markers developed from high-throughput sequencing data for non-model organisms may bias evolutionary studies or fail completely in experimental tests. In conclusion, our study demonstrates the enormous potential of low-coverage genome survey sequences and suggests bioinformatic analysis workflows. The results also advise a more sophisticated filtering for problematic sequences and non-target genome sequences prior to developing markers