Gene flow across secondary contact zones of the Emys orbicularis complex in the Western Mediterranean and evidence for extinction and re-introduction of pond turtles on Corsica and Sardinia (Testudines: Emydidae)

European pond turtles represent a phylogeographically deeply structured complex of distinct taxa. Here, we use mitochondrial DNA sequences (cytochrome b gene) and eight polymorphic microsatellite loci to investigate genetic differentiation and gene flow of Sicilian, Corsican and Sardinian pond turtles and of subspecies involved in two secondary contact zones in the Pyrenean region and Southern Italy. Mitochondrial and microsatellite differentiation is largely concordant in populations from the core regions of the distribution ranges of the studied taxa. Both marker systems provide no evidence for gene flow between Sicilian pond turtles (Emys trinacris) and Southern Italian subspecies of E. orbicularis. By contrast, in the contact zones limited gene flow occurs between distinct subspecies of E. orbicularis. Although the Southern Italian contact zone is significantly older than the Pyrenean contact zone of Holocene age, patterns of asymmetric introgression are similar. Introgressive hybridization leads to the exchange of mitochondria, but microsatellite data indicate only a few individuals with mixed ancestry. This suggests that incipient isolating mechanisms maintain largely discrete nuclear genomic gene pools. Furthermore, this implies that Southern Italy acted as a hotspot rather than as a melting pot of genetic diversity during the last glacial. Pond turtles from Corsica and Sardinia are not differentiated from continental populations of the subspecies E. o. galloitalica, neither in the mitochondrial nor in the quickly evolving microsatellite markers. As the fossil record argues for a continuous presence of pond turtles on both islands since the Middle Pleistocene, this suggests that the native island populations became extinct and the extant turtles were later introduced by prehistoric settlers. The lack of genetic differentiation of pond turtles from Corsica and Sardinia supports the view that the subspecies described from these islands are not valid.Zusammenfassung Europaische Sumpfschildkroten stellen einen phylogeographisch stark strukturierten Komplex distinkter Taxa dar. In der vorliegenden Arbeit verwenden wir mitochondriale DNA-Sequenzen (Cytochrom b-Gen) und acht polymorphe Mikrosatelliten-Loci um die genetische Differenzierung und moglichen Genfluss bei sizilianischen, korsischen und sardischen Sumpfschildkroten sowie bei Unterarten zu untersuchen, die in zwei sekundaren Kontaktzonen in der Pyrenaen-Region und in Suditalien aufeinandertreffen. Bei Populationen aus dem Kernareal der untersuchten Taxa zeigen beide Markersysteme weitgehend ubereinstimmende Differenzierungsmuster. Es gibt keine Hinweise auf Genfluss zwischen sizilianischen Sumpfschildkroten (Emys trinacris) und den in Suditalien verbreiteten Unterarten von E. orbicularis. In den Kontaktzonen kommt es dagegen zu einem beschrankten Genfluss zwischen verschiedenen Unterarten von E. orbicularis. Obwohl die suditalienische Kontaktzone deutlich alter als diejenige in den Pyrenaen ist, sind in beiden ahnliche asymmetrische Introgressionsmuster zu verzeichnen, die weitgehend auf die mitochondriale Ebene beschrankt sind. Die Mikrosatelliten-Daten deuten dagegen nur auf wenige Schildkroten mit gemischter Abstammung hin. Dies lasst vermuten, dass in der Entfaltung begriffene Isolationsmechanismen helfen, weitgehend voneinander getrennte kerngenomische Genpools aufrechtzuerhalten. Dies deutet ferner darauf hin, dass Suditalien im letzten Glazial ein Mannigfaltigkeitszentrum genetischer Diversitat war und dass es dort keinesfalls zu einer kompletten genetischen Durchmischung der Refugialpopulationen kam. Korsische und sardische Sumpfschildkroten sind von kontinentaleuropaischen Populationen der Unterart E. o. galloitalica weder mitochondrial noch bei den schnell evolvierenden Mikrosatelliten-Markern differenziert. Da es auf beiden Inseln seit dem Mittelpleistozan Fossilnachweise gibt, spricht dies dafur, dass die ursprunglichen Inselpopulationen ausstarben und die heutigen Sumpfschildkroten spater durch prahistorische Siedler eingefuhrt wurden. Die fehlende genetische Differenzierung der Sumpfschildkroten von Korsika und Sardinien spricht au ss erdem gegen die Validitat der von dort beschriebenen Unterarten.