FIG 1 Geografisk fordeling av alle prøver; gul = fungerende, rød = ikke-fungerende

Transkript

1 Hiiovervåkniing ved hjjellp av DNA-anallyse fra jjervekskrementter Rapportt 2005 AAVV:: ØYYSSTTEE INN I FLL AAGGSSTT AA DD,, HEENNRRI IKK B RRØØSSEE TT HH,, CEECCI ILLI IAA WÄÄRRDDI IGG,, MAALL INN I JJOOHHAANNSSSS OONN,, R OOYY ANNDDEE RRSSEE NN,, EVVAA HEEDDMAARRKK,, HAANNSS ELLLLEEGGRREENN 1

2 BAKGRUNN Den skandinaviske jervbestanden er i dag gjennom yngleregistreringer estimert til 595 ± 69 individer og må ansees som sårbar. Omfattende overvåkning av populasjonen er av betydning for å kunne følge bestandsutviklingen på den Skandinaviske halvøy. Nyere forskning har vist at det er mulig å identifisere individer basert på DNA isolert fra ekskrementer. Dette åpner opp for en ny metodisk tilnærming i populasjonsovervåkningssammenheng som kan supplere kunnskap basert på sporing og ynglehiregistrering. Vi vil i denne rapporten redegjøre for resultatene fra alle svenske ekskrementprøver samlet inn i Hovedformålet ved innsamlingen, spesielt for Västerbotten og Norrbotten, har vært å kartlegge ynglehilokaliteter. Et viktig spørsmål i denne sammenhengen har vært å se på ynglehibruken for ynglende hunner, og kartlegge hvorvidt reproduserende hunner normalt opererer med ett eller flere ulike ynglehi. METODIKK Laboratoriearbeid og dataanalyse Totalt 172 prøver av antatte jervekskrementer, hår og vevsprøver ble samlet inn i Dalarna, Västerbotten og Norrbotten i 2005 (Tabell 1). I tilfeller av vellykket ekstraksjon av jervspesifikt kjerne-dna, har vi gjennomført genotyping på tvers av 10 mikrosatelittmarkører som følger: Gg7 (Davies and Strobeck 1998), Ggu14, Ggu42, Gg443, Gg454, Gg465 (Walker et al. 2001), Gg216, Gg234 (Duffy et al. 1998), Mvis072, Mvis075 (O Connell et al. 1996). Minst tre uavhengige replikater per prøve ble kjørt for alle 10 markører. Alle fungerende prøver ble også kjønnsbestemt ved hjelp av to kjønnsmarkører (DBY3Ggu, DBY7Ggu; Hedmark et al. 2004). To uavhengige replikater per markør ble kjørt for alle prøver ved kjønnsbestemmelsen. Etter endt mikrosatelittanalyse og kjønnsbestemmelse ble de genetiske profilene til alle individuelle prøver sammenlignet. Prøver som var identiske på tvers av 10 loci samt representerte det samme kjønn, ble klassifisert som representanter for ett og samme individ. For å sikre høyest mulig presisjonen i slektskapsanalysene har vi analysert alle individer (én prøve per individ) for ytterligere 9 loci: Tt4 (Davies and Strobeck 1998), Ggu10, Ggu25, Gg452, Gg470, Gg471 (Walker et al. 2001), Gg101B (Duffy et al. 1998), Mvis057 (O Connell et al. 1996) og Lut604 (Dallas and Piertney 1998). Slektskap mellom individer ble bestemt ved hjelp av metoden beskrevet av Marshall et al. (1998). Kun individer som var samplet i eller ved et ynglehi ble undersøkt. Kandidatforeldre ble plukket ut blant individer som var samplet i rimelig nærhet til det aktuelle ynglehiet. For å se på mulig immigrasjon fra den finske bestanden ble 10 individer som var samplet i Nordøst-Finland genotypet for de samme 19 markørene. En clustringsanalyse (Benzecri 1973) ble brukt til å visualisere svenske og finske DNA-profiler, samt å se på sannsynligheten for at noen av de samplede svenske individene kunne være immigranter fra øst. Tabell 1 Oversikt over innsamlede prøver Prøvemateriale Län spillning hår vev sum Dalarna Västerbotten Norrbotten Sum

3 RESULTATER OG DISKUSJON Suksessrate og genotypningskvalitet Totalt 103 av de innsamlede prøvene gav DNA av god nok kvalitet til å kunne analyseres (Fig 1). Fem av syv hårprøver fungerte, som gir en suksessrate for hår på 71 %. Dette er langt bedre enn for tidligere analysert materiale, der mindre enn 30 % av hårprøvene fungerte. Vellykket genetisk analyse ble gjennomført for 94 av de 158 spillningsprøvene (59 %). Denne suksessraten er tilsvarende suksessraten som vi oppnådde i et eksperimentelt studium (Hedmark et al. 2004). Tidligere år har det vært en klar tendens til at prøvene fungerer noe bedre jo lenger nord de er samplet. I år har vi intet klart slikt mønster, med en suksessrate på 55 % i Norrbotten, 65 % i Västerbotten og 58 % i Dalarna. Kvaliteten på genotypingen av de fungerende prøvene var som tidligere år tilfredsstillende. Også i år ble allelic dropout [dvs. genotypningsfeil der kun det ene av to alleler (genetiske varianter) detekteres i analysen] funnet i mindre enn 10 % av alle replikater for heterozygote individer detektert i Vi har tidligere påvist eksperimentelt at en slik genotypningsfeilrate gir pålitelige resultater med tre replikater per locus for alle prøver (Hedmark et al. 2004). FIG 1 Geografisk fordeling av alle prøver; gul = fungerende, rød = ikke-fungerende 3

4 Individbestemmelse, opprinnelse og dispersal De 103 fungerende prøvene representerte totalt 62 ulike individer (38 hunner, 23 hanner, 1 ukjent). I Norrbotten fant vi 25 ulike individer (17 hunner, 8 hanner; Fig 2; Appendix 1). Fire av hunnene var også representert i tidligere innsamlet ekskrementmateriale fra Norrbotten (Ind1002, Ind1017, Ind1040, 1042; Appendix 1). Identiteten til ytterligere fire individer (1 hunn, 3 hanner) var kjent fra før. Dette dreier seg om individene , som alle var radiomerkede individer innenfor det svenske jervprosjektet i Sarek (Appendix 1). En av prøvene fra Norrbotten var samplet svært nær den finske riksgrensen (Ind 1062). Vi undersøkte hvorvidt dette kunne være en immigrant fra Finland ved å sammenligne dette individets genetiske profil med DNA-profiler fra svenske og finske individer (Fig 3). Dette individet har helt klart en typisk Nord-svensk DNA-profil, som tydelig viser at dette er en jerv som har sin A B D C E F kilometers FIG 2 Fungerende prøver fra Norrbotten med individbetegnelser. Rød=hann; Blå=hunn. 4

5 Ind1062 FIG 3 Clustringsanalyse for den Nord-svenske jervbestanden (Västerbotten, Norrbotten) og bestanden i Nordøst-Finland. Hver enkelt firkant symboliserer et individ (gul = svenske individer; blå = finske individer), og den romlige avstanden mellom den representerer genetisk forskjell. opprinnelse i den svenske bestanden. Analysen viser videre at det er en betydelig genetisk forskjell mellom bestanden i Norrbotten og bestanden øst i Finland. Gitt de markante genetiske forskjellene mellom de to bestandene, er det lite som tyder på at det er noe som helst genetisk utveksling mellom dem. I Västerbotten fant vi 30 ulike individer (18 hunner, 11 hanner, 1 ukjent; Fig 4; Appendix 1). Åtte av disse dyra (7 hunner, 1 hann) var også representert i tidligere innsamlet ekskrementmateriale (Appendix 1). Individ 1086 var også kjent fra før. Denne hannen ble merket som valp i Sør-Norge i 2003, og ble altså i 2005 gjenfunnet 500 kilometer lengre nord. Dette er en av de aller lengste dokumenterte vandringer som noensinne er påvist hos jerv. I Dalarna fant vi sju individer (3 hunner, 4 hanner; Fig 5; Appendix 1). De fleste av disse individene er gamle gjengangere, og noen av dem er observert helt siden 2002-sesongen (Appendix 1). Vi finner dog et par nye individer, bl.a. en hann (Ind 754) som ble samplet en god del lengre sør enn tidligere prøver fra Dalarna (Fig 5). Vi ser at de individene som i disse tre länene er representert i to eller flere innsamlingssesonger som oftest har beveget seg relativt lite mellom årene (Tabell 2). For eksempel har 11 av 13 hunner beveget seg mindre enn 10 km. Mange av disse hunnene er territorieholdende hunner som vi har samplet på et ynglehi gjennom flere innsamlingssesonger. Dette gjelder individene 705, 706, 1002, 1004, 1017, 1020, 1021, og To hunner (individene 509 og 1032) har imidlertid beveget seg mye lengre. Individ 509 ble samplet første gang i Norge (Nord-Trønderlag) i 2003, sannsynligvis som ungdyr. To år senere er hun gjenfunnet ca 120 km lengre nord, på den svenske siden av grensen. Individ 1032 ble samplet på et ynglehi i Västerbotten juni 2003, sannsynligvis som valp. Hun ble i 2005 gjenfunnet som 5

6 nyetablert tispe på et ynglehi ca. 100 km lengre vest (Tabell 2). Disse observasjonene viser at ikke bare hanner, men også hunner kan bevege seg betydelige distanser under spredning. I fjor rapporterte vi at en høyere prosentandel av hannene hadde beveget seg mer enn 10 km (9/14 dyr). I de tre länene som utgjør årets materiale (Jämtland mangler), har vi bare tre hanner som er representert i mer enn én innsamlingssesong. Av disse har to beveget seg mindre enn 10 km (Ind 83 og Ind 726), mens et individ (Ind 1008) har forflyttet seg drøyt 30 km siden han sist ble observert i Ind 83 er sannsynligvis en territorieholdende hann, som har holdt seg i det samme området i flere år. Ind 1008 og 726 ble første gang samplet i 2002 og 2003, sannsynligvis som valper/ungdyr. Begge disse dyra har beveget seg et svært begrenset antall kilometer fra fødestedet under dispersal. K H I J G P S N R M O L T Q U kilometers FIG 4 Fungerende prøver fra Västerbotten med individbetegnelser. Rød=hann; Blå=hunn. 6

7 Tabell 2 Forflytningsavstander mellom år for individer som er samplet over to eller flere år. Individ Kjønn År (fra-til) Avstand 83 M km 509 F km 705 F km 705 F km 706 F km 706 F km 706 F km 726 M km 726 M km 1002 F km 1002 F km 1004 F km 1007 F km 1008 M km 1008 M km 1017 F km 1020 F km 1021 F km 1022 F km 1032 F km 1040 F km 1042 F km V W X kilometers FIG 5 Fungerende prøver fra Dalarna med individbetegnelser. Rød=hann; Blå=hunn. 7

8 Hitilhørighet og slektskapsanalyser For 26 av de av de 69 ulike individene som ble samplet i 2005, hadde innsamler oppgitt at en eller flere prøver var samlet på eller i umiddelbar nærhet av et ynglehi (Appendix 1). De 26 individene var fordelt på 23 ulike ynglehi. I Fig 2-4 har vi gitt hvert av disse ynglehiene en bokstav (A-W), og observasjonene med mulige slektskapsrelasjoner er oppsummert i Tabell 3. I de aller fleste tilfellene er det et enslig dyr som er samplet ved ynglehiet. I de fleste tilfeller er dette trolig den reproduserende hunnen. Dette gjelder f.eks. ynglehiene C, D, E, N, P, R, S, V, W og X. Mange av disse hunnene er også ved tidligere innsamlinger samplet på samme ynglelokalitet. I andre tilfeller er det ifølge innsamler mer sannsynlig at den fungerende prøven representerer en unge født 2005 (I, L). På noen ynglehi finner vi mest sannsynlig en besøkende (territorieholdende) hann (K, O, Q), mens det i andre tilfeller var vanskelig å avgjøre om det samplede individet var den reproduserende hunnen eller en av ungene (G, H, T). For ynglehiene A og B stilte innsamler et spesifikt spørsmål om dette var to separate reproduksjonshendelser eller om en av disse hilokalitetene kunne være et eksempel på et sekundærhi. Slektskapsanalysene viste at individene 1074 og 1049, som ble funnet på hvert av disse hiene, med stor sannsynlighet var ubeslektede individer. Vi trekker således slutningen at dette høyst sannsynlig dreier seg om to separate reproduksjonshendelser. For de resterende tre hilokalitetene (F, J, M) fant vi to individer. I to av disse tilfellene kunne vi utelukke en foreldre/avkoms-relasjon (F, M), hvilket betyr at vi har samplet to voksne individer for disse hilokalitetene. Siden både hann og hunn er representert, dreier dette seg mest sannsynlig om det reproduserende paret. På den siste hilokaliteten finner vi endelig en meget sannsynlig foreldre/avkoms-relasjon (p>0.95) med Ind1017 som den reproduserende hunnen. I Dalarna (ynglehi V, W, X) har vi en noe spesiell situasjon. Tidligere analyser har vist at individ 705 og 726 er avkom individ 14 (far) og individ 706 (ynglehi V). Det er interessant å observere at både mor og begge avkom fortsatt befinner i området, selv om begge avkom nå er minst tre år gamle. Individ 705 etablerte seg i fjor på et ynglehi svært nær morens hilokalitet, og gjenfinnes ved den samme lokaliteten i år (W). I tillegg finner vi ytterligere en nyetablert hunn svært nær disse to lokalitetene (Ind755, ynglehi X). Også denne hunnen er datter av individene 14 og 706 (p>0.95). Begge disse tilfellene er således gode eksempler på nyetablering svært nær eller innenfor morens territorium. 8

9 Tabell 3 Oppsummering av observasjonene på ynglehi registrert av innsamler Ynglehi Individ Kjønn Kommentar A 1074 F Ikke i slekt med Ind1049 på ynglehi B. Separat reproduksjon. B 1049 F Ikke i slekt med Ind1074 på ynglehi A. Separat reproduksjon. C 1048 F Mest sannsynlig den reproduserende hunnen D 1002 F Reproduserende hunn, samplet første gang 2002 E 1042 F F 1050, 1054 F, M G 1055 F H 1077 F I 1082 F J 1017, 1069 F, M K 1086 M Innsamler spør om dette er den reproduserende hunnen eller ungen. Dette individet var representert allerede i 2004-materialet, og bør således være den reproduserende hunnen. Forelder/avkoms-relasjon kan utelukkes. Således mest sannsynlig den reproduserende hunnen og en besøkende hann Hilokalitet Knutberget. Barmarkskontroll, hvor bare 1 av 12 innsamlede prøver fungerte. Gamle ekskrementer? Vanskelig å avgjøre om den ene fungerende prøven representerer den reproduserende hunnen eller en unge Både stor og liten avføring observert for dette individet. Innsamlet i juni, og således umulig å bedømme om det dreier seg om den reproduserende hunnen eller en unge. Sannsynligvis ungen ifølge innsamler. Den andre prøven samlet på dette ynglehiet fungerte dessverre ikke Hilokalitet Ratsknösen. Meget sannsynlig mor/avkomsforhold (p>0.95), med Ind1017 som den reproduserende hunnen. Far ikke samplet. Hann som sannsynligvis er i ferd med å etablere seg i et territorium. Samplet første gang 2003 i Sør-Norge, og har siden den gang vandret mer enn 500 km nordover i søken etter make L 1057 M Representert med to prøver som innsamler mener er henholdsvis den reproduserende hunnen og en unge. Analysene viser imidlertid at prøvene kommer fra samme individ, og da sannsynligvis ungen. Besøkende hann kan dog ikke utelukkes. M 1007, 1085 F, M Ubeslektede individer, som tyder på at dette er den reproduserende hunnen og en besøkende hann N 1020 F Reproduserende hunn O 1008 M Representert med to prøver som innsamler mener er henholdsvis den reproduserende hunnen og en unge. Analysene viser imidlertid at begge prøvene representerer en minst tre år gammel hann. P 1021 F Reproduserende hunn Q 1056 M Besøkende hann? R 1032 F Reproduserende hunn S 1080 F Innsamler rapporterer stor avføring. Således mest sannsynlig den reproduserende hunnen To prøver. Innsamler mener at en av prøvene kan representere en unge, men T 1070 F umulig å slå fast hvorvidt dette individet er en voksen hunn eller en unge. Innsamlet i juni, og således umulig å bedømme om det dreier seg om den reproduserende hunnen eller en unge. U 1073 F V 706 F Reproduserende hunn, samplet allerede i 2002 W 705 F X 755 F Datter av Ind706, som har etablert seg med et ynglehi svært nær fødestedet, observert på dette hiet for første gang i 2004 Enda en datter av Ind706, som synes å ha etablert seg svært nær fødestedet (<20 km). Som for individene 705 og 726 er det igjen Ind14 som er faren (p>0.95). 9

10 KONKLUSJON En av de sentrale problemstillingene bak disse analysene, har vært å belyse hibruken hos reproduserende hunner, og hvorvidt bruk av flere ynglehi er vanlig. I motsetning til i fjor da vi fant ett eksempel på en hunn med sekundærlye (Ind1002), fant vi i år ingen eksempler på slike sekundærlyer. Men med tanke på at datamengden er relativt begrenset, og at man således kan ha gått glipp av enten primær- eller sekundærlyer i flere tilfeller, er det vanskelig ut fra de foreliggende dataene å si hvor vanlig det er med flere ynglehi for den reproduserende hunnen. Det kan virke som vi for 2005 fanger opp noen flere unger enn for Vi sliter imidlertid fortsatt med å fange opp både mor og avkom, slik at vi kun i få tilfeller får verifisert reproduksjon. For å kunne fange opp flere individer på hver enkelt hilokalitet, er det viktig med meget bred og strukturert sampling, og gjentatte besøk på det enkelte ynglehi. Det er også hyggelig å konstatere at hårprøvene nå fungerer tilfredsstillende, og at hårprøver således kan være et viktig supplement til spillningsprøver for å fange opp flere av årsungene. Til tross for at vi også i år i liten grad har klart å sample flere individer på ynglehiene, begynner vi å danne oss et brukbart bilde av hilokalitetene i Dalarna, Västerbotten, og Norrbotten. Vi har gjennom slektskapsanalyser og kanskje framfor alt resamplinger sluttet oss til en god del av de reproduserende tispene i disse länene. Enda flere fungerende prøver de neste årene, spesielt fra de to nordlige länene, vil på sikt kunne gi oss meget god oversikt over den reproduserende delen av bestanden. REFERANSER Benzecri, J L analyse des données. Tome I: la taxinomie., Tome II: L analyse des correspondances. Dunot, Paris. Dallas, J. F., and S. B. Piertney Microsatellite primers for the Eurasian otter. Molecular Ecology 7: Davis, C. S., and C. Strobeck Isolation, variability, and cross-species amplification of polymorphic microsatellite loci in the family Mustelidae. Molecular Ecology 7: Duffy, A. J., A. Landa, M. O Connell, C. Stratton, and J. M. Wright Four polymorphic microsatellites in wolverine, Gulo gulo. Animal Genetics 29: Hedmark, E., Flagstad, Ø., Segerström, P., Persson, J., Landa, A., and H. Ellegren DNAbased individual and sex identification from wolverine (Gulo gulo) faeces and urine. Conservation Genetics 5: Marshall, T. C., J. Slate, L. Kruuk, and J. M. Pemberton Statistical confidence for likelihood-based paternity inference in natural populations. Molecular Ecology 7: O Connell, M., J. M. Wright, and A. Farid Development of PCR primers for nine polymorphic American mink Mustela vison microsatellite loci. Molecular Ecology 5: Walker, C. W., C. Vilà, A. Landa, M. Lindén, and H. Ellegren Genetic variation and population structure in Scandinavian wolverine (Gulo gulo) populations. Molecular Ecology 10: