Date of Award

11-2023

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Environmental Science

Department

Biology

First Advisor

Dr. Oliver Manlik

Second Advisor

Prof. Sabir bin Muzaffar

Abstract

The Socotra cormorants (Phalacrocorax nigrogularis) are regional endemic seabirds restricted to the Arabian Gulf, Gulf of Oman, and the Arabian Sea. This species is classified as vulnerable by the IUCN Red List. However, no population genetic study has been conducted on P. nigrogularis in their range, and population structure, gene flow and connectivity between colonies is unknown. Likewise, genetic diversity of this species has not yet been characterized. Thus, the aim of this thesis was to fill these gaps by inferring population structure, assessing gene flow and genetic diversity of Socotra cormorant colonies in their known distribution range. For this purpose, I sequenced over 200 individuals, sampled from 4 colonies in the Arabian Gulf and 1 colony in the Arabian Sea (Hasikiya) for two genetic loci, the nuclear β-fibrinogen intron 7 (FIB7), and the mitochondrial gene, cytochrome oxidase subunit 1 (COI). I used various bioinformatic tools to infer population structure, and gene flow among thecolonies, based on these two loci. I also assessed and compared genetic diversity between colonies and populations inside and outside the Arabian Gulf. Finally, I employed neutrality tests to detect possible signals of selection. Overall, the results suggest very low genetic diversity for the two loci in all colonies. The results based on COI indicate that there was extensive gene flow within the Arabian Gulf, suggesting that the 4 colonies inside the Gulf form one large panmictic population. In contrast, based on COI, I detected little gene flow between those colonies inside the Gulf and the Hasikiya colony in the Arabian Sea. This strong differentiation between the colonies inside the Gulf and the colony in Arabian Sea suggests that they represent two separate populations. However, I could not detect any differentiation between any of the colonies, based on the nuclear, FIB7 locus. Overall, the Hasikiya colony in the Arabian Sea harbors substantially greater mtDNA COI diversity than any of the colonies inside the Arabian Gulf. In contrast to the Arabian Gulf cormorants, the Arabian Sea colony also showed potential signs of purifying selection, based on mtDNA COI. The high connectivity between colonies inside the Arabian Gulf, may be interpreted as a positive sign for the conservation of this endemic seabird. On the other hand, the relatively low genetic diversity may present a challenge for the Socotra cormorant population in the Gulf to adapt to a changing environment. In conclusion, my thesis presents the first characterization of population structure and genetic diversity of the Socotra cormorant, and I hope that the insight from this will guide the conservation of these seabirds.

Arabic Abstract


البنية السكانية الجيني والتنوع الجيني لطائر الغاق السقطري

هو طائر بحري إقليمي (Phalacrocorax nigrogularis) " الغاق السقطري " يعرف محليا باللوه يستوطن الخليج العربي وخليج عمان والمناطق الجنوبية في شبه الجزيرة العربية . وقد اكتسب هذا الطائر تصنيف معرض للانقراض في القائمة الحمراء للأنواع المهدد من قبل الاتحاد الدولي لحفظ الطبيعة إلى حد الآن، لم يتم" إجراء أي دراسة وراثية سكانية شاملة في نطاق تواجدها، كما ان تركيبة الجماعة الاحيائية الجينية وتدفق الجينات والامتزاج بين المستعمرات لا يزال مجهول ولذلك لم يعرف إذا كانت المستعمرات جماعة احيائية واحدة متصلة او عده جماعات احيائية متفرقة بالتالي فإن هدف هذه الدراسة هو سد هذه الفجوات العلمية عبر أخذ عينات دم من أفراد مختلفين من أربع مستعمرات موجودة في الخليج العربي، ومستعمرة في بحر العرب . وتم ذلك عبر انتاج تسلسل الحمض النووي لجين الميتوكوندريا المسؤول عن انتاج انزيم مؤكسد سيتوكروم سي الوحدة الفرعية 1 وفي النهاية تم استخدام أدوات المعلوماتية الحيوية (7FIB) وللجين النووي بيتا فيبرينوجين إنترون 7 (COI) للكشف عن التركيبة الجينية للجماعات الاحيائية وتنوعها الجيني وتدفق الجينات بين المستعمرات . وأيضا تمت المقارنة بين التوع الجيني بين المستعمرات والجامعات الأحيائية داخل وخارج الخليج العربي وأخيرا، استخدمت اختبارات إحصائية لمعرفة ان وجد أي شكل من اشكال الانتقاء الطبيعي النتائج تكشف عن فقر في التنوع الجيني عن وجود تدفق جيني واختلاط بين مستعمرات الخليج العربي مستدلا COI بين كل المستعمرات، وبين لنا جين كشف تدفق جيني منخفض بين الخليج (COI) بأن مستعمرات الخليج العربي تكون جماعة أحيائية واحدة . لكن جين العربي وخارجة . أن التواصل بين مستعمرات الخليج عامل مفيد في الحفاظ على الغاق السقطري . لكن انخفاض التنوع الجيني قد يضعف قدرة هذه الطيور للتكيف مع التغيرات البيئية في النهاية، هذا البحث يعد اول توصيف التركيبة الجماعة الاحيائية الجينية والتنوع الجيني لهذا الطائر.

Download

Included in

Biology Commons

COinS