Assessment of genetic and morphological differentiation among populations of the Diederik Cuckoo Chrysococcyx caprius

Abstract

The Diederik Cuckoo Chrysococcyx caprius is an African species widely distributed south of the Sahara, which migrates seasonally  between breeding and nonbreeding sites. It is currently unknown whether the species consists of a single panmictic population or if it is  genetically structured. To investigate this, we analysed sequence variation in three mitochondrial and two nuclear gene regions in  combination with morphological measurements in specimens from four localities. Phylogenetic relationships were estimated using  maximum-likelihood methods and included samples of Klaas’s Cuckoo Chrysococcyx klaas, Red-chested Cuckoo Cuculus solitarius, and  African Cuckoo Cuculus gularis. Haplotype networks and analysis of molecular variance were used to characterise the spatial distribution  of genetic diversity. A principal component analysis was performed to investigate morphological variation among localities. Molecular  analysis identified two divergent mitochondrial lineages, which were found to occur in sympatry in one South African locality (Limpopo  Province). The magnitude of divergence between versus within these lineages was low (0.4–1%) yet significant (FST: 0.84–0.88). Lack of  apparent phylogeographic structure provides support for the absence of physical barriers to gene flow in this species. The divergent  mitochondrial lineages did not differ in morphological measurements. The emergence and persistence of shallow mitochondrial divergence among sympatric lineages in the Diederik Cuckoo could be linked to maternal divergence in host selection of these brood  parasites — a hypothesis requiring additional data to be tested.

French title: Évaluation de la différenciation génétique et morphologique parmi les populations de Diederik Cuckoo Chrysococcyx  caprius

Le coucou didric Chrysococcyx caprius est une espèce africaine largement répandue au sud du Sahara, qui migre de manière saisonnière  entre les sites de reproduction et les sites de non-reproduction. On ignore actuellement si l’espèce consiste en une seule population  panmictique ou si elle est génétiquement structurée. Pour étudier cette question, nous avons analysé la variation des séquences de trois  régions de gènes mitochondriaux et deux régions de gènes nucléaires en combinaison avec des mesures morphologiques chez des  spécimens provenant de quatre localités. Les relations phylogénétiques ont été estimées avec la méthode de maximum de  vraisemblance (maximum likelihood) en incluant des échantillons de coucou de Klaas Chrysococcyx klaas, de coucou solitaire Cuculus  solitarius et de coucou africain Cuculus gularis. Des réseaux d’haplotypes et une analyse de la variance moléculaire (AMOVA) ont été  utilisés pour caractériser la distribution spatiale de la diversité génétique. Une analyse en composantes principales a été réalisée pour  étudier les variations morphologiques entre les localités. L’analyse moléculaire a permis d’identifier deux lignées mitochondriales divergentes, qui se rencontrent en sympatrie dans une localité d’Afrique du Sud (Limpopo). L’ampleur de la divergence entre ces lignées  et à l’intérieur de celles-ci est faible (0,4–1%), mais significative (FST: 0,84–0,88). L’absence de structure phylogéographique confirme l’absence de barrières physiques au flux génétique chez cette espèce. Les lignées mitochondriales divergentes ne diffèrent pas dans les  mesures morphologiques. L’émergence et la persistance de lignées mitochondriales divergentes entre des lignées sympatriques du  coucou de Diederik pourraient être liées à une divergence maternelle dans la sélection des hôtes de ces parasites de couvée — une  hypothèse qui nécessite des données supplémentaires pour être testée.