The availability of genomic data for an increasing number of species makes it possible to incorporate evolutionary processes into conservation plans. Recent studies show how genetic data can inform spatial conservation prioritization (SCP), but they focus on metrics of diversity and distinctness derived primarily from neutral genetic data sets. Identifying adaptive genetic markers can provide important information regarding the capacity for populations to adapt to environmental change. Yet, the effect of including metrics based on adaptive genomic data into SCP in comparison to more widely used neutral genetic metrics has not been explored. We used existing genomic data on a commercially exploited species, the giant California sea cucumber (Parastichopus californicus), to perform SCP for the coastal region of British Columbia (BC), Canada. Using a RAD-seq data set for 717 P. californicus individuals across 24 sampling locations, we identified putatively adaptive (i.e., candidate) single nucleotide polymorphisms (SNPs) based on genotype-environment associations with seafloor temperature. We calculated various metrics for both neutral and candidate SNPs and compared SCP outcomes with independent metrics and combinations of metrics. Priority areas varied depending on whether neutral or candidate SNPs were used and on the specific metric used. For example, targeting sites with a high frequency of warm-temperature-associated alleles to support persistence under future warming prioritized areas in the southern coastal region. In contrast, targeting sites with high expected heterozygosity at candidate loci to support persistence under future environmental uncertainty prioritized areas in the north. When combining metrics, all scenarios generated intermediate solutions, protecting sites that span latitudinal and thermal gradients. Our results demonstrate that distinguishing between neutral and adaptive markers can affect conservation solutions and emphasize the importance of defining objectives when choosing among various genomic metrics for SCP.
Incorporación de Datos Genómicos Putativamente Neutros y Adaptativos dentro de la Planeación de la Conservación Marina Resumen La disponibilidad de los datos genómicos para un número creciente de especies posibilita la incorporación de los procesos evolutivos dentro de los planes de conservación. Los estudios recientes muestran cómo los datos genéticos pueden informar a la priorización de la conservación espacial (PCE) pero tienden a enfocarse más en las medidas de la diversidad y la distinción derivadas principalmente de los conjuntos de datos genéticos neutrales. La identificación de los marcadores genéticos adaptativos puede proporcionar información importante con respecto a la capacidad de las poblaciones para adaptarse al cambio ambiental. Aun así, no se ha explorado el efecto de la inclusión de las medidas basadas en los datos genéticos adaptativos dentro de la PCE y cómo se comparan con las medidas genéticas neutrales de uso más amplio. Usamos datos genómicos existentes sobre una especie de explotación comercial, el pepino de mar gigante de California (Parastichopus californicus), para realizar la PCE para la región costera de la Columbia Británica (BC) en Canadá. Usamos un conjunto de datos RAD-seq para 717 individuos de la especie P. californicus en 24 localidades de muestreo para identificar los polimorfismos de un solo nucleótido (PSNs) putativamente adaptativos (es decir, candidatos) con base en las asociaciones genotipo-ambiente manifestadas con la temperatura del fondo marino. Calculamos varias medidas para los PSNs neutrales y los PSNs candidatos y comparamos los resultados de la PCE con medidas independientes y con combinaciones de medidas. Las áreas prioritarias variaron dependiendo de si se usaron los SNP neutrales o los candidatos y de la medida específica que se utilizó. Por ejemplo, enfocarse en sitios con una frecuencia alta de alelos asociados con agua cálida para fortalecer la persistencia frente al futuro calentamiento prioriza las áreas en la región del sur de la costa. Al contrario, enfocarse en sitios con una alta heterocigosidad esperada en los loci de los candidatos para fortalecer la persistencia frente a la incertidumbre ambiental prioriza las áreas en la parte norte de la costa. Cuando combinamos las medidas, todos los escenarios generaron soluciones intermedias, protegiendo así los sitios que abarcan gradientes latitudinales y gradientes térmicos. Nuestros resultados demuestran que la distinción entre los marcadores neutrales y los adaptativos puede afectar las soluciones de conservación y también enfatizan la importancia de la definición de los objetivos cuando se elige entre varias medidas genómicas para la PCE.
Keywords: adaptive genetic variation; cambio climático; climate change; conservation genetics; genética de la conservación; marine protected area; priorización de la conservación espacial; spatial conservation prioritization; variación genética adaptativa; área marina protegida.
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