Microsatellite and morphometric variation in Drosophila gouveai: the relative importance of historical and current factors in shaping the genetic population structure

Drosophila gouveai is a cactus-breeding species with a naturally fragmented distribution in central-western and southeastern Brazil. In this study, a neutral genetic marker (microsatellite DNA) and a quantitative trait (wing morphology) were used to investigate the population structure of eight populations of D. gouveai. Quantitative analysis was done using a morphometric approach and multivariate analysis of 17 wing parameters. Drosophila gouveai showed a large degree of genetic population differentiation (FST = 0.245). A molecular analysis of variance showed that the population structure was attributable mainly to genetic differences among the population groups, which were correlated with regional groupings. A Bayesian cluster analysis also identified the same regional groupings as contributing to the population structure. Assignment tests revealed that the current gene flow was very restricted. The divergence in wing morphology among populations was also high, and revealed a geographical pattern that conformed to a latitudinal cline. In contrast to current factors such as migration-drift equilibrium, these results indicated that the genetic population structure of D. gouveai was shaped predominantly by historical factors. Zusammenfassung Drosophila gouveai ist eine kaktusbrutende Spezies mit einer naturlich fragmentierten Verbreitung im zentralen Westen und im Sudosten von Brasilien. In der vorliegenden Studie nutzten wir einen neutralen genetischen Marker (Mikrosatelliten-DNA) und ein quantitatives Merkmal (Flugelmorphologie), um die Populationsstruktur von acht D. gouveai–Populationen zu untersuchen. Die quantitative Analyse bestand aus einem morphometrischen Ansatz gefolgt von einer Multivarianzanalyse von 17 Flugelparametern. Drosophila gouveai wies einen hohen Grad an genetischer Populationsdifferenzierung auf (FST = 0.245). Eine molekulare Analyse der Varianz zeigte, dass die Populationsstruktur vor allem auf genetische Unterschiede zwischen Populationsgruppen zuruckzufuhren war und dass diese mit regionalen Gruppierungen korrelierte. Eine Bayes'sche Clusteranalyse identifizierte die gleichen regionalen Gruppierungen und stellte deren Beitrag zur Populationsstrukturierung heraus. Assignment-Tests zeigten, dass der aktuelle Genfluss stark eingeschrankt war. Die Unterschiede in der Flugelmorphologie zwischen den Populationen waren ebenfalls hoch (Weibchen: Wilks’λ = 0.073, F(102.582) = 3.31, p < 0.000; Mannchen: Wilks’λ = 0.128, F(119.890) = 2.76, p < 0.000) und wiesen ein geographisches Muster auf, das einer Breitengradskline entsprach. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass die genetische Populationsstruktur von D. gouveai vor allem durch historische Faktoren bestimmt ist und nicht durch aktuelle, wie zum Beispiel ein Migrations-Drift-Gleichgewicht.