Genetic Evaluation of a Demographic Bottleneck in the Greater Prairie Chicken

Although the theoretical relationship between population size, fitness, and genetic variation is well established, only a few studies have provided direct evidence that ties a decline in both genetic variation and fitness to a demographic bottleneck for a natural system. We report on a genetic comparison of four populations of the Greater Prairie Chicken (   Tympanuchus cupido ) with different demographic histories. Specifically, we compared a population from Illinois that has suffered an extreme demographic contraction and an associated decline in population fitness (measured in terms of hatchability rates) with populations from Kansas, Nebraska, and Minnesota with no known history of bottlenecks or associated declines in fitness. Using the polymerase chain reaction, we amplified six microsatellite loci from which levels of heterozygosity, allelic diversity, and geographic differentiation ( F ST and R ST    ) of the studied populations were estimated. Results of this analysis showed that the Illinois Prairie Chicken had the lowest estimate of mean heterozygosity per locus and approximately two‐thirds the allelic diversity, sharing 95–100% of all their alleles with each of the other populations. This finding suggests that the Illinois Prairie Chicken originally had higher levels of genetic diversity that were subsequently lost through an extreme demographic contraction. To our knowledge this is the first example of loss of genetic diversity being associated with a decrease in population fitness as a result of a known demographic bottleneck in a wild bird species. 
Evaluación Genética de un Cuello de Botella Demográfico en la Gran Gallineta de la Pradera
 Aunque la relación teórica entre el tamaño poblacional, la aptitud biológica y la variabilidad genética ha sido bien establecida, son pocos lo astudios que han proporcionado evidencia directa que asocie una disminución de la variación genética y de la aptitud biológica con un cuello de botella demografico en sistemas naturales. Reportamos una comparación genética de cuatro poblaciones de la gran gallineta de la pradera ( Tympanucus cupido ) que tuvieron historias demográficas diferentes. Específicamente comparamos una población de Illinois, la cual ha sufrido una contracción demográfica extrema asociada con decrementos en la aptitud biológica poblacional (medida en términos de tasas de eclosión), con poblaciones de Kansas, Nebraska y Minnesota, las cuales no presentan una historia de cuello de botella poblacional ni decrementos en la aptitud bioloógica. Mediante el uso de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) amplificamos seis marcadores de microsatélites con los cuales estimamos niveles de heterocigósis, diversidad alélica y diferenciación geográfica ( F ST y R ST   ) en las poblaciones estudiadas. La gran gallineta de la pradera en Illinois presenta el menor valor de heterocigosidad promedio por locus y aproximademente 2/3 de la diversidad alélica, compartiendo 95–100% de sus alelos con cada una de las otras poblaciones. Estos resultados sugieren que la población de Illinois presentaba originalmente niveles mayores de variabilidad genética, los cuales fueron perdidos consecuentemente a través de un contracción demográfica extrema. A nuestro entender, este estudio representa el primer ejemplo en el que se asocia la pérdida de la diversidad genética en una especie de ave silvestre con la disminución en la aptitud poblacional y como resultado de un cuello de botella demográfico conocido.