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Archivio digitale delle tesi discusse presso l’Università di Pisa

Tesi etd-07212009-170603


Tipo di tesi
Tesi di laurea specialistica
Autore
MORI, EMILIANO
URN
etd-07212009-170603
Titolo
Struttura genetica del francolino nero (Francolinus francolinus, Galliformes) della Repubblica di Cipro ed analisi filogenetico-molecolari di sottospecie asiatiche
Dipartimento
SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di studi
BIODIVERSITA' ED EVOLUZIONE
Relatori
relatore Dott. Barbanera, Filippo
Parole chiave
  • Francolinus francolinus
  • mtDNA
  • STR
  • struttura genetica
Data inizio appello
28/09/2009
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
28/09/2049
Riassunto
ABSTRACT
The black francolin, Francolinus francolinus (Linnaeus, 1766) (Aves, Galliformes) is a species with a wide range of distribution, which extends with some notable interruptions from Cyprus through the Middle East and central Asia to Bangladesh. Six subspecies are traditionally recognized: F. f. francolinus (Cyprus, South Turkey, Israel, Syria, the Caucasus and the Caspian region), F. f. arabistanicus (Iraq and South West Iran), F. f. bogdanovi (South East Iran, South West Pakistan, Afghanistan), F. f. henrickii (Pakistan and North West India), F. f. asiae (Indian and Pakistani Kashmir, North and central India, West Nepal) and F. f. melanonotus [East Nepal, India (West Bengal, Assam, Manipur) and Bangladesh]. The demographic trend of the global population of black francolin has never been quantified, however, it is considered stable and the species is listed as “Least Concern” (LC) by IUCN. The only natural European black francolin population is resident in the Republic of Cyprus. BirdLife International has included the black francolin among the Species of European Conservation Concern (SPEC) and listed it as “in decline” (SPEC 3: not common in Europe) owing to both hunting pressure and habitat loss. This work aims (i) to determine the genetic structure of the Cypriot population using nuclear DNA markers (microsatellite DNA loci or Short Tandem Repeats, STR) and (ii) to investigate the evolutionary relationships among the nominal subspecies, F. f. francolinus, and other Asian subspecies using a mitochondrial DNA (mtDNA) marker (Control Region, CR, about 1172 bp). Cypriot samples (n = 48, liver) from the districts of Paphos (West Cyprus, n = 26, five localities) and Nicosia (East Cyprus, n = 22, six localities) were cross-amplified and genotyped at 10 STR loci originally isolated from the genomes of domestic chicken (Gallus gallus) and red-legged partridge (Alectoris rufa). The CR was amplified and subjected to direct sequencing on both DNA strands for all these samples as well as for 58 additional samples (feathers) from black francolins of the following countries: Israel (n = 4), Iraq (n = 2), Iran (n = 10), Pakistan (n = 29) and Nepal (n = 13). Furthermore, samples (n = 3, feathers) taken from black francolins illegally imported from The Netherlands into Cyprus were analyzed. In the phylogenetic reconstructions produced according to the methods of neighbour joining and maximum parsimony, the grey francolin (F. pondicerianus) was used as outgroup. STR genotyping showed that Nicosia and Paphos district populations are internally highly homogeneous yet significantly diverging each other. Accordingly, mtDNA sequencing suggested a significantly different origin for the populations of the two districts, which appeared as two well-distinct monophyletic clades in the phylogenetic trees. Overall, STR and mtDNA results pointed to the existence of genetically isolated black francolins groups in the island of Cyprus, which showed all molecular genetic features to be managed as distinct Evolutionarily Significant Units. This result is discussed in the light of similar genetic studies carried out in the Island of Cyprus on evolutionary related galliforms such as the chukar partridge (Alectoris chukar). Black francolins illegally imported into the Republic of Cyprus were undoubtedly assigned to the subspecies F. f. asiae, and, therefore, detained by the Cypriot Game Fund Service (Ministry of Interior, Cyprus) as allochthnous resources. It was found that the subspecies F. f. francolinus was genetically well-differentiated with respect to all other Asian subspecies investigated in this work. F. f. asiae subspecies was first time disclosed in South West Pakistan (Sindh Province), likely a relict of Indian fauna from near Gujarat. Furthermore, distribution ranges of Pakistani F. f. bogdanovi and F. f. henrickii did not appear as sharply bordered as could be expected from literature, a large overlapping having been found especially in the southwestern part of the country. Finally, some rewarding remarks about hypothesized direction (from Asia to Europe) of historical adaptative radiation of the black francolin were made.

RIASSUNTO
Il francolino nero, Francolinus francolinus (Linnaeus, 1766) (Aves, Galliformes), è una specie con ampio areale di distribuzione che si estende con discontinuità da Cipro attraverso il Medio Oriente e l’Asia centrale fino al Bangladesh. Sono note sei sottospecie: F. f. francolinus (Cipro, Turchia meridionale, Israele, Siria, Caucaso e regione del Caspio), F. f. arabistanicus (Iraq ed Iran sudoccidentale), F. f. bogdanovi (Iran sud-orientale, Pakistan sud-occidentale, Afghanistan), F. f. henrickii (Pakistan ed India nord-occidentale), F. f. asiae (Kashmir indiano e pakistano, India centro-settentrionale, Nepal occidentale) e F. f. melanonotus [Nepal orientale, India (Bengala occidentale, Assam, Manipur) e Bangladesh]. Il trend demografico della popolazione globale di francolino nero non è stato mai quantificato, tuttavia è ritenuto stabile; la specie è listata dall’IUCN come "least concern" (LC). L’unica popolazione naturale presente in Europa è quella residente nella Repubblica di Cipro. BirdLife International (2004) ha incluso il francolino nero tra le Specie d’Interesse Europeo per la Conservazione (Species of European Conservation Concern, SPEC), listato “in declino” (SPEC 3: poco concentrato in Europa) a causa della forte pressione venatoria e, in misura minore, della perdita e/o frammentazione dell’habitat. Scopo di questo lavoro di tesi è (i) determinare la struttura genetica della popolazione cipriota impiegando marcatori del DNA nucleare (loci del DNA microsatellitare o Short Tandem Repeats, STR) nonché (ii) investigare i rapporti evolutivi tra la sottospecie nominale F. f. francolinus e le altre sottospecie asiatiche impiegando un marcatore del DNA mitocondriale (mtDNA: Regione di Controllo, CR, ca. 1170 bp). I campioni ciprioti (n = 48, fegato) provenienti dai distretti di Paphos (Cipro occidentale, n = 26, cinque località) e Nicosia (Cipro orientale, n = 22, sei località) sono stati cross-amplificati e genotipizzati a dieci loci STR originariamente isolati dal genoma di gallo (Gallus gallus) e di pernice rossa (Alectoris rufa). L’intera CR mitocondriale è stato amplificato per tutti i suddetti campioni e sottoposto a sequenziamento diretto su entrambi i filamenti di DNA così come per 58 campioni (penne) provenienti dai seguenti stati: Israele (n = 4), Iraq (n = 2), Iran (n = 10), Pakistan (n = 29) e Nepal (n = 13). Inoltre, sono stati analizzati campioni (n = 3, penne) prelevati da francolini neri illegalmente importati a Cipro dai Paesi Bassi. Nelle ricostruzioni filogenetiche prodotte con i metodi del Neighbour-Joining e della Massima Parsimonia, è stato utilizzato il francolino grigio (F. pondicerianus) come outgroup. La genotipizzazione microsatellitare ha dimostrato che le popolazioni di Paphos e Nicosia sono altamente omogenee al loro interno, ma significativamente divergenti l’una dall’altra. Nella stessa misura, le sequenze mitocondriali hanno suggerito un’origine significativamente diversa delle due popolazioni, che si palesano in due cladi monofiletici definiti e divergenti negli alberi filogenetici. Nel complesso, i risultati mitocondriali e nucleari mettono in rilievo l’esistenza di gruppi di francolino nero geneticamente isolati nell’isola di Cipro, che presentano tutte le caratteristiche molecolari necessarie ad identificarli come ESU (Evolutionarily Significant Units). I francolini neri importati illegalmente sono senza alcun dubbio ascrivibili alla sottospecie F. f. asiae e dunque sequestrati dal Cypriot Game Fund Service (Ministero dell’Interno, Cipro) in quanto risorsa genetica alloctona. In conclusione si è evinto come la sottospecie F. f. francolinus è geneticamente ben differenziata dalle altre sottospecie asiatiche analizzate in questo lavoro. I risultati di questo studio hanno permesso di segnalare per la prima volta la presenza della sottospecie F. f. asiae nel Pakistan meridionale, in particolare nella Provincia del Sindh (Pakistan sud-occidentale). Si tratta verosimilmente di un relitto della fauna indiana del Gujarat, dove la sottospecie risiede da lungo tempo. Inoltre, gli areali di distribuzione in Pakistan delle sottospecie F. f. bogdanovi e F. f. henrickii sono risultati assai meno distintamente separati di quanto riportato in letteratura, con un ampio grado di sovrapposizione nella regione sud-occidentale del paese. In conclusione, sono presentate alcune considerazioni sull’ipotesi storicamente ritenuta più verosimile circa la direzione Asia-Europa della radiazione adattativa del francolino nero.
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