Anadolu'ya endemik iki tarla faresinin (Microtus anatolicus ve M. dogramacii) genetik çeşitliliği ve yayılış alanının belirlenmesi
Determination of genetic diversity and distribution of two Anatolian endemics voles (Microtus anatolicus & M. dogramacii)
Yazar: SERCAN IRMAK
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA SÖZEN ; PROF. DR. FERHAT MATUR
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyoloji = Biology ; Zooloji = Zoology

Özet:
Biyocoğrafik modellerin tanımlanması, türlerin evrimsel tarihlerini anlamak ve koruma planlarını geliştirmek için önemlidir. Bu çalışmada Anadolu'ya endemik olduğu kabul gören Microtus anatolicus ve M. dogramacii'nin genetik çeşitliliklerinin ve yayılış alanlarının tespit edilmesi amaçlandı. Her iki tür de Socialis grubu tarla fareleri altında sınıflandırılmaktadır. Socialis grubunun Balkanlar'dan Ortadoğu'ya kadar geniş yayılış alanına sahip 10'a yakın türü tanımlanmıştır. Bu grup üzerine yapılan filogenetik çalışmalar yüksek seviyede kriptik tür çeşitliliğine işaret etmektedir. Ancak, bu grubun Anadolu'daki türlerinin populasyon yapıları ve coğrafik dağılımları hakkındaki bilgiler yetersizdir.Hedef türlerin yayılış alanlarının belirlenmesi amacıyla bilinen kayıt noktalarından başlamak üzere Anadolu boyunca 137 lokalitede örnekleme yapıldı. Ayrıca İran'dan yedi lokaliteden Microtus örnekleri temin edildi. Neticede çalışmamızda Anadolu ve İran'daki yedi farklı soya ait 87 lokaliteden 253 bireye ait mitokondriyal CYTB gen verisi ve ek olarak GenBank'tan daha önceki çalışmalarda tanımlanmış 103 dizi verisini birlikte değerlendirdik. CYTB dizilerine ek olarak iki adet nuDNA lokusu ile birlikte yedi adet polimorfik mikrosatellit markırını da çalışmaya dahil ettik.
Elde ettiğimiz veriler, M. anatolicus'un, Orta Anadolu çanağının güneyine sıkışmış, dar yayılışlı bir soy olduğunu göstermektedir. M. anatolicus'a ait örnekler, Aksaray, Antalya, Karaman, Konya ve Niğde illerinden elde edilmiştir. Bu tür için yirmi yedi örneğe ait toplamda 10 adet mtDNA haplotipi tanımladık, bu haplotiplerden yedisi ilk defa bu çalışmada tanımlanmıştır. M. anatolicus'un genetik çeşitliliği, Socialis grubu içindeki diğer mtDNA kladları ile kıyaslandığında, dar yayılış alanı ile uyumlu bir şekilde düşüktür (Hd=0,809). Mitokondrial verilerle oluşturulan networkler, M. anatolicus'un populasyon yapısı sığ iki alt populasyonunun varlığını göstermektedir, yani haplotipler coğrafyaya göre net bir şekilde ayrılamamaktadır. Microtus anatolicus ile M. irani'nin simpatrik yayılışları Toroslar boyunca görülmektedir.
Microtus dogramacii Anadolu dışında geniş bir yayılış alanına sahiptir. Anadolu'daki yayılışı batıda Afyonkarahisar'dan Amasya'ya kadar uzanmakta iken, doğuda Elazığ'da görülmektedir. Anadolu dışında ise Ürdün ve İran'ın kuzeyinde yayılışı bulunmaktadır. Micortus dogramacii tüm yayılış alanı içindeki haplotipler ile birlikte değerlendirildiğinde Anadolu ile Ürdün ve Doğu Anadolu (Elazığ) ile Kuzey İran olmak üzere iki alt populasyona ayrılmaktadır. M. dogramacii'nin Anadolu'daki genetik çeşitliliği Guentheri grubu içindeki diğer türlere göre daha yüksektir (Hd=0,914). Toplamda M. dogramacii için 33 örneğe ait yedi tanesi yeni olmak üzere toplamda 18 adet mtDNA haplotipi tanımlamış olduk. Bu türün Anadolu'daki yayılışı, aynı tür grubu içinde sınıflandırılan M. hartingi ile büyük ölçüde simpatriktir.
Elde ettiğimiz veriler üzerinden dört genel sonuca varmak mümkündür. İlk olarak, mtDNA veri setine göre Microtus anatolicus ve M. dogramacii iyi desteklenmiş iki filocoğrafik grup oluşturmaktadır. İkinci olarak, İran'a endemik olarak tanımlanan M. qazvinensis'in Elazığ'da tanımladığımız haplotiplerinin analizine göre M. dogramacii ve M. qazvinensis aynı türden (M. dogramacii) olup yayılışı sadece Anadolu ile sınırlı olmayıp İran'a kadar devam etmektedir ve yüksek bir genetik çeşitliliğe sahiptir. Bu durumda M. dogramacii bir Türkiye endemiği değildir. Üçüncü olarak, Socialis grubu türlerinde nükleer ve mitokondriyal DNA verileri tür ayrımları açısından farklı sonuçlar vermektedir. M. anatolicus ve M. irani taksonları mtDNA'ya göre ayrı türler olarak tanımlanmış olmasına rağmen, mikrosatellit markırlara dayanılarak yaptığımız genetik analizler, bu türlerin Toroslar'da simpatrik olarak tanımladığımız populasyonları arasında üreme bariyerinin bulunmadığına ve iki taksonun hibritleştiğine işaret etmektedir. Nükleer DNA lokuslarının analizleri de benzer şekilde iki klad arasında haplotiplerin paylaşıldığını göstermektedir. Bu verilere göre M. anatolicus ve M. irani aynı tür olarak M. irani içinde birleştirilmelidir. Son olarak, verilerimize göre Microtus socialis'in Türkiye'de yayılışı bulunmamaktadır.
Bu sonuçlar, M. anatolicus ve M. dogramacii'nın taksonomik statülerinin değişmesi gerektiğini ve Anadolu endemiği olmadıklarını göstermektedir. Socialis türleri mitokondriyal olarak ayrı birer tür olarak sınıflandırılmalarına rağmen, nükleer markırlar, bu türlerin tamamlanmamış soy dağılımından ya da yakın bir zamanda devam eden bir gen akışından etkilenmiş olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, tarla faresi populasyonlarındaki genetik soyların yayılış alanlarının Anadolu içerisindeki sığınak alanlarıyla uyumlu olduğunu bildirmektedir.

Abstract:
Identification of biogeographic patterns are important for promoting conservation plans and understanding the evolutionary history of refugial endemic species. In this study, we aim to determine the genetic diversity and geographic range of two Anatolian endemic vole species, M. anatolicus and M. dogramacii. Both voles species are classified under the Socialis group. Social voles consist of ten widespread species from the Balkans to the Middle East. Phylogenetic studies on social voles display high level cryptic species diversity. However, the knowledge about the geographic range and population structure of their species within Anatolia is still unclear. In order to determine the distribution range of target species, we sampled 137 localities throughout Anatolia. We also obtained Microtus samples from seven localities from Iran. Finally, we sequenced the mitochondrial CYTB gene of 253 individuals throughout Anatolia and Iran from 87 localities and utilized them together with 103 GenBank sequences. In addition to CYTB sequences, two nuclear exon regions and seven polymorphic microsatellite markers are added to mtDNA data set.
We showed that M. anatolicus is a narrow distributed clade, restricted to Central Anatolian steppes. Anatolian voles were collected from Aksaray, Antalya, Karaman, Konya and Nigde Province. We identified 10 mtDNA haplotypes for M. anatolicus, seven haplotypes for the first time in this study. The genetic diversity of Anatolian vole populations is low in parallel with its narrow distribution (Hd=0.809) when compared with the other mtDNA clades in Socialis group. The TCS network that obtained from mtDNA data shows the presence of two subpopulations of M. anatolicus which has weak population structure. In the Taurus Mountains, we found M. anatolicus and M. irani populations in sympatry.
Microtus dogramacii has a wide range of distribution. The distribution regions of M. dogramacii are in North-central Anatolia, East Anatolia, Jordan and North Iran. It is separated to two subpopulations as Anatolia - Jordan and East Anatolia - Iran. The genetic diversity of M. dogramacii is higher than other species in the Guentheri group (Hd=0.914). In total, we observed 18 mtDNA haplotypes (seven of which is new), belonging to 33 samples for M. dogramacii. The distribution area of M. dogramacii in Anatolia is largely sympatric with M. hartingi which is defined in the same species group.
The data can be concluded as four major results. Firstly, Microtus anatolicus ve M. dogramacii form two well-supported phylogeographic groups due to mtDNA data set. Secondly, we assigned that M. dogramacii and M. qazvinensis are the same species. In this case, M. dogramacii is not a Turkish endemic mammal species. Thirdly, we defined mitonuclear discordance among Socialis species group. Microtus anatolicus and M. irani were classified as separate species in regard to mitochondiral data, however microsattelite markers indicate that there are no reproduction barrier between these sympatric populations at Taurus and both species hybridize between their populations. Similarly, the nuclear exons demonstrated that some haplotypes are shared between these two clades. For these reason, M. anatolicus and M. irani were classified as two subspecies of same species. In conclusion, none of the Anatolian populations seem belong to M. socialis genetically.
These results show the taxonomic status of M. anatolicus and M. dogramacii should be changed since they are not Anatolian endemics. Even though social voles are classified as separate species in regard to mitochondrial data, nuclear markers indicate that they are more likely to be affected by incomplete lineage sorting or recent gene flow. This study highlighted that diversity patterns in vole populations support occurrence of refugial areas within Anatolia.