Barcoding of estuarine macrophytes and phylogenetic diversity of estuaries along the South African coastline

Plant DNA barcoding serves as an effective approach to building community phylogenies and increasing our understanding of the factors that determine plant community assemblages. The aims of the study were to (i) barcode macrophytes with high estuarine fidelity and (ii) to determine the phylogenetic diversity (PD) of selected South African estuaries for conservation prioritisation. Three DNA barcoding gene regions (rbcLa, matK, and trnH-psbA) were assessed, and community phylogenies were constructed for 270 estuaries. Generally, the matK barcode had the greatest discrimination success rate of 67.4% (parsimony informative sites = 418). Closely related species formed clades that also represent estuarine habitat types. Estuaries with high phylogenetic diversity along the southeast coast were associated with a combination of mangrove and salt marsh habitats. Species richness was strongly and significantly correlated with PD (r = 0.93; p < 0.000). Based on mean pairwise distance (MPD), more temperate estuaries (56) showed significant phylogenetic clustering compared to subtropical estuaries (24) (p < 0.05). Similarly, based on mean nearest taxon distance (MNTD), significant phylogenetic clustering was highest in temperate estuaries (50) compared to subtropical estuaries (12) (p < 0.05). This suggests that the coexistence of plant species in estuaries is structured by both biotic and abiotic interactions. Key words: rbcLa, matK, species discrimination rate, phylogenetic community ecology, conservation phylogenetics. Le codage a barres de l'ADN chez les plantes est une approche utile pour construire des phylogenies de communautes et pour augmenter notre comprehension des facteurs qui determinent la composition des communautes vegetales. Les buts de cette etude etaient : (i) d'effecteur le codage a barres de macrophytes fortement associes aux estuaires et (ii) de determiner la diversite phylogenetique (PD) au sein d'estuaires selectionnes en Afrique du Sud en vue de leur priorisation pour des efforts de conservation. Trois regions d'ADN (rbcLa, matK et trnH-psbA) ont ete comparees et des phylogenies des communautes ont ete produites pour 270 estuaires. En general, la region matK s'est averee la plus utile pour distinguer les echantillons, avec un taux de 67,4% (sites informatifs de la parcimonie = 418). Des especes tres apparentees formaient des clades qui correspondaient egalement a des types d'habitats estuariens. Les estuaires a forte diversite phylogenetique le long de la cote sud-est etaient associes a une combinaison de deux habitats : la mangrove et les marais salants. La richesse en especes etait fortement et significativement correlee avec la PD (r = 0,93; p < 0,000). Sur la base des distances genetiques moyennes, les estuaires plus temperes (56) presentaient un groupement phylogenetique significatif par rapport aux estuaires subtropicaux (24) (p < 0,05). De meme, sur la base de la distance moyenne entre taxons les plus proches, le groupement phylogenetique le plus eleve et significatif (p < 0,05) a ete observe au sein des estuaires temperes (50) par rapport aux estuaires subtropicaux (12). Cela suggere que la presence de certaines especes vegetales dans les estuaires est conditionnee par des interactions a la fois biotiques et abiotiques. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : rbcLa, matK, taux de discrimination des especes, ecologie des communautes phylogenetiques, phylogenetique de la conservation.
Introduction DNA barcoding is a taxonomic method that involves sequencing a gene region for specimen identification to species (Hebert et al. 2003). In 2009, the Consortium for the Barcode of [...]