サンゴ礁の生物多様性の特徴付け：中央太平洋パルミラ環礁のブラチュランガニにおける遺伝的種の特定

Characterizing coral reef biodiversity: genetic species delimitation in brachyuran crabs of Palmyra Atoll, Central Pacific.

• Jennifer A Servis
• Brendan N Reid
• Molly A Timmers
• Vasiliki Stergioula
• Eugenia Naro-Maciel

抄録

サンゴ礁は絶滅の危機に瀕している生態系ですが、その生物多様性のインベントリを実施するには多くの課題があり、その理由の一つには多くの生物種の検出や記述が困難なことが挙げられます。遺伝学的な種の区切り法は、不明瞭な、希少な、あるいはとらえどころのないグループを含む分類学的分類のための標準化された手段を提供しているが、分析方法や遺伝的マーカーによって結果は異なる場合がある。本研究では、形態学的手法と遺伝学的手法を組み合わせて、中央太平洋パルミラ環礁のサンゴ礁から採集した真性カニ（Infraorder Brachyura; n=200）の種の豊富さを推定し、分類学的単位を同定した。遺伝的同定は、ミトコンドリア16SリボソームRNA（16S rRNA）とシトクロム酸化酵素サブユニットI（COI）の配列がGenBankのデータと一致したことに基づいて行った。遺伝的距離のしきい値とツリーベースのアプローチによって区切られた候補種の数は大体一致していたが、マルチレートポアソンツリープロセス（mPTP）はこのデータセットにはあまり適していなかった。COI配列データからは30～32種、16Sデータからは34～35種が確認された。パルミラでのブラキユランの10科20属19種の発生は、少なくとも2つの方法で裏付けられた。この中の多様性レベルは、現在一括りにされている分類群の中で、未記載の可能性のある種や、不明瞭な種を示していた。これらの結果は、生物を同定したり、暗号的な変異を検出したりする上でのDNA配列の有効性を示しており、適切な遺伝的マーカーと複数の種の区別分析の重要性を強調しており、将来の種の記述にも応用できる。

Coral reefs are highly threatened ecosystems, yet there are numerous challenges in conducting inventories of their vanishing biodiversity, partly because many taxa remain difficult to detect and describe. Genetic species delimitation methods provide a standardized means for taxonomic classification including of cryptic, rare, or elusive groups, but results can vary by analytical method and genetic marker. In this study, a combination of morphological and genetic identification methods was used to estimate species richness and identify taxonomic units in true crabs (Infraorder Brachyura; n = 200) from coral reefs of Palmyra Atoll, Central Pacific. Genetic identification was based on matches between mitochondrial 16S ribosomal RNA (16S rRNA) and/or cytochrome oxidase subunit I (COI) sequences to GenBank data, while morphological work relied on the taxonomic literature. Broad agreement in the number of candidate species delimited by genetic distance thresholds and tree-based approaches was found, although the multi-rate Poisson tree process (mPTP) was less appropriate for this dataset. The COI sequence data identified 30-32 provisional species and the 16S data revealed 34-35. The occurrence of 10 families, 20 genera, and 19 species of brachyurans at Palmyra was corroborated by at least two methods. Diversity levels within indicated possible undescribed or cryptic species in currently lumped taxa. These results illustrate the efficacy of DNA sequences in identifying organisms and detecting cryptic variation, and underscore the importance of using appropriate genetic markers and multiple species delimitation analyses, with applications for future species descriptions.