Polymorphic microsatellite loci identified through development and cross-species amplification within shorebirds

Abstract

We developed microsatellite loci for demographic assessments of shorebirds, a group with limited markers. First, we isolated five dinucleotide repeat microsatellite loci from the Black Oystercatcher (Haematopodidae: Haematopus bachmani), and three from the Bristle-thighed Curlew (Scolopacidae: Numenius tahitiensis); both species are of conservation concern. All eight loci were polymorphic in their respective target species. Hbaμ loci were characterized by two to three alleles with observed heterozygosity ranging from 0.07 to 0.33, and two to nine alleles were detected for Nut loci with observed heterozygosity ranging from 0.08 to 0.72. No linkage disequilibrium or departures from Hardy–Weinberg equilibrium were observed. The eight loci were also tested for cross-species amplification in 12 other species within Charadriidae and Scolopacidae, and the results demonstrated transferability across several genera. We further tested all 14 species at 12 additional microsatellite markers developed for other shorebirds: Dunlin (Calidris alpina; four loci) and Ruff (Philomachus pugnax; eight loci). Two markers (Hbaμ4 and Ruff6) were polymorphic in 13 species, while two (Calp6 and Ruff9) were monomorphic. The remaining eight markers revealed polymorphism in one to nine species each. Our results provide further evidence that locus Ruff10 is sex-linked, contrary to the initial description. These markers can be used to enhance our understanding of shorebird biology by, for example, helping to determine migratory connectivity among breeding and wintering populations and detecting relatedness among individuals.

Zusammenfassung

Für die demographische Bearbeitung von Watvögeln (Regenpfeiferartige) wurden in dieser Studie Genloci für Microsatellitsequenzen entwickelt. Genetische Marker sind für diese Vogelgruppe bislang rar. Zu Beginn wurden fünf Dinukleotide von repetitiven Mikrosatelliten-Loci des Klippenausternfischers (Haematopodidae: Haematopus bachmani) und drei des Borstenbrachvogels (Scolopacidae: Numenius tahitiensis) isoliert. Beide Vogelarten stehen unter einem erhöhten Artenschutzstatus in den USA. Die acht isolierten Loci wiesen Polymorphismen in der jeweils entsprechenden Art auf. Die Hbaμ-Loci verfügten über zwei bis drei Allele mit einer bewerteten Heterozygosität (H _o ) zwischen 0,07 und 0,33. Für die Nut-Loci wurden zwei bis neun Allele gefunden (H _o 0,08-0,72). Ein Kopplungsungleichgewicht oder Abweichen vom Hardy-Weinberg-Gleichgewicht wurde in der Analyse nicht festgestellt. Die acht Mikrosatelliten-Loci wurden durch DNA-Amplifikation in 12 weitern Arten innerhalb der Charadriidae- und Scolopacidae-Familie auf interspezifische Kompatibilität überprüft und können in mehreren Gattungen angewendet werden. In der Studie wurden zusätzliche 12 Mikrosatellitenmarker, die für andere Regenpfeiferartige entwickelt wurden (Alpenstrandläufer Calidris alpina mit vier Loci; Kampfläufer Philomachus pugnax mit acht Loci), in allen 14 betroffenen Arten untersucht. Zwei Marker (Hbaµ4 and Ruff6) wiesen in 13 Arten Polymorphismen auf. Die zwei Marker Calp6 und Ruff9 erwiesen sich als monomorphisch. Die restlichen acht Marker offenbarten Polymorphismen zwischen einer und neun verschiedenen Vogelarten. Das Ergebnis dieser Studie ergab weitere Hinweise auf die geschlechtsgebundene Vererbung von Ruff10, was im Widerspruch zur ursprünglichen Beschreibung des Locus steht. Die untersuchten Marker haben das Potenzial einen besseren Einblick in die Biologie von Regenpfeiferartigen zu gewähren. So können z.B. mit dieser Methode die Konnektivität zwischen Brut- und Überwinterungshabitaten sowie Verwandtschaftsgrade zwischen Individuen ermittelt werden.