Taxon-specific or universal? Using target capture to study the evolutionary history of rapid radiations.

ABSTRACT

Target capture has emerged as an important tool for phylogenetics and population genetics in nonmodel taxa. Whereas developing taxon-specific capture probes requires sustained efforts, available universal kits may have a lower power to reconstruct relationships at shallow phylogenetic scales and within rapidly radiating clades. We present here a newly developed target capture set for Bromeliaceae, a large and ecologically diverse plant family with highly variable diversification rates. The set targets 1776 coding regions, including genes putatively involved in key innovations, with the aim to empower testing of a wide range of evolutionary hypotheses. We compare the relative power of this taxon-specific set, Bromeliad1776, to the universal Angiosperms353 kit. The taxon-specific set results in higher enrichment success across the entire family; however, the overall performance of both kits to reconstruct phylogenetic trees is relatively comparable, highlighting the vast potential of universal kits for resolving evolutionary relationships. For more detailed phylogenetic or population genetic analyses, for example the exploration of gene tree concordance, nucleotide diversity or population structure, the taxon-specific capture set presents clear benefits. We discuss the potential lessons that this comparative study provides for future phylogenetic and population genetic investigations, in particular for the study of evolutionary radiations.

RESUMEN

La captura selectiva de secuencias de ADN ha surgido como una herramienta importante para la filogenética y la genética de poblaciones en taxones no-modelo. Mientras que el desarrollo de sondas de captura específicas para cada taxón requiere un esfuerzo sostenido, las colecciones de sondas universales disponibles pueden tener una potencia disminuida para la reconstrucción de relaciones filogenéticas poco profundas o de radiaciones rápidas. Presentamos aquí un conjunto de sondas para la captura selectiva desarrollado recientemente para Bromeliaceae, una familia de plantas extensa, ecológicamente diversa y con tasas de diversificación muy variables. El conjunto de sondas se centra en 1776 regiones de codificación, incluyendo genes supuestamente implicados en rasgos de innovación clave, con el objetivo de potenciar la comprobación de una amplia gama de hipótesis evolutivas. Comparamos la potencia relativa de este conjunto de sondas diseñado para un taxón específico, Bromeliad1776, con la colección universal Angiosperms353. El conjunto específico da lugar a un mayor éxito de captura en toda la familia. Sin embargo, el rendimiento global de ambos kits para reconstruir árboles filogenéticos es relativamente comparable, lo que pone de manifiesto el gran potencial de los kits universales para resolver las relaciones evolutivas. Para análisis filogenéticos o de genética de poblaciones más detallados, como por ejemplo la exploración de la congruencia de los árboles de genes, la diversidad de nucleótidos o la estructura de la población, el conjunto de captura específico para Bromeliaceae presenta claras ventajas. Discutimos las lecciones potenciales que este estudio comparativo proporciona para futuras investigaciones filogenéticas y de genética de poblaciones, en particular para el estudio de las radiaciones evolutivas.