A comparative analysis of COI, LSU and UPA marker data for the Hawaiian florideophyte Rhodophyta: implications for DNA barcoding of red algae

A total of 290 florideophyte samples from the Hawaiian Rhodophyta Biodiversity Survey, spanning 17 orders of red algae, were sequenced for the mitochondrial COI DNA barcode, partial nuclear LSU rRNA gene, and plastid UPA rRNA marker. COI was A-T rich (> 60% overall) in comparison to the two rRNA markers, and was also the least conserved, with the third codon position showing the most substitution. Saturation was reached at F84 distances of approximately 0.11 for COI and 0.30 for LSU, but not at all for UPA, and some differences were found when orders or groups of families were individually examined. Rates of sequencing success for the three markers ranged from 46.8% for COI to 64.7% for UPA and 79.6% for LSU, indicating substantial differences in ease of data acquisition. Concatenation of marker sequences starting with the least saturated marker (UPA), and adding in order of degree of saturation (UPA+LSU, followed by UPA+LSU+COI) resulted in a strong increase in bootstrap support with neighbor-joining analysis, indicating that some phylogenetic utility can be gained from barcode-like sequences that are obtained for biodiversity surveys. COI / diversity / DNA barcode / Hawaii / LSU / Rhodophyta / UPA Résumé – Le code-barres mitochondrial ADN COI, un segment partiel du gène rARN LSU et le marqueur plastidial rARN UPA, ont été séquencés sur un total de 290 échantillons de Florideophytes (représentant 17 ordres) issus du projet “Hawaiian Rhodophyta Biodiversity Survey”. Le marqueur COI est globalement plus riche en A-T (> 60 %) comparé aux deux autres marqueurs rARN, mais aussi le moins conservé, avec la troisième position des codons présentant une forte substitution. Sur la base d’un modèle F84, la saturation est atteinte à une distance d’environ 0,11 pour COI and 0,30 pour LSU, mais absente pour UPA, et certaines différences existent quand les ordres ou groupes de familles sont examinés individuellement. Le taux de réussite du séquençage pour les trois marqueurs varient de 46,8 % pour COI, 64,7 % pour UPA et 79,6 % pour LSU, indiquant des différences substantielles pour l’obtention de données. La concaténation successive des marqueurs, en démarrant du moins saturé (UPA), et en ajoutant LSU et COI par ordre de saturation (UPA + LSU, puis UPA + LSU + COI) conduit à une augmentation forte du soutien bootstrap par la méthode d’analyse du neighbor-joining, indiquant l’utilité phylogénétique de séquences courtes d’ADN (“barcode-like”) obtenues dans le cadre de projets d’exploration de la biodiversité. COI / diversité / code-barres ADN / Hawaii / LSU / Rhodophyta / UPA * Correspondence and reprints: [email protected] 451_466_SHERWOOD.fm Page 451 Vendredi, 17. décembre 2010 11:20 11