Caracterização genética do jundiá (Rhamdia quelen) por meio do DNA barcode e marcadores microssatélites

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Aquicultura, Florianópolis, 2017.O gênero Rhamdia é composto por espécies morfologicamente semelhantes e com ampla distribuição geográfica. O jundiá Rhamdia quelen destaca-se entre elas, com grande participação na piscicultura do Sul do Brasil. A despeito de sua relevância para o cultivo, a identificação atualmente é incerta, e comercialização é feita normalmente pela denominação jundiá. A caracterização genética através do DNA barcode e de marcadores microssatélites é de grande importância para o crescimento da piscicultura continental. O presente estudo teve como objetivo utilizar o gene COI para investigar o número de unidades taxonômicas operacionais moleculares (MOTUs), definir o ótimo threshold (OT) a partir do conjunto de dados analisados, e determinar a diversidade e a estrutura genética através de marcadores microssatélites. Para análise do gene COI foram utilizadas 85 indivíduos oriundos de cultivos comerciais de Santa Catarina (SC), Paraná (PR) e Rio Grande do Sul (RS), selvagens do rio Uruguai além de sequências referência do BOLD. Três MOTUs foram definidas a partir do OT (1,73%). O número de clados obtidos pela árvore NJK2P corroborou com o número de MOTUs obtidas. As análises dos marcadores microssatélites foram realizadas com 90 indivíduos de jundiá de cultivos comerciais e selvagens do sul do Brasil. As análises de estrutura genética populacional suportam existência de três unidades genéticas distintas, sendo uma formada por indivíduos provenientes de cultivos dos estados de SC e PR, outra de indivíduos oriundos do rio Uruguai, e uma terceira de indivíduos de cultivo oriundas do RS. A análise bayesiana indicou que alguns indivíduos analisados representam o resultado cruzamentos entre indivíduos de distintas unidades genéticas. Os resultados indicaram que R. quelen é formada por diferentes MOTUs, sugerem que ocorre intercâmbio de indivíduos correspondentes às distintas unidades moleculares dos diferentes locais de cultivo analisados e alta diversidade genética. Os marcadores moleculares utilizados neste estudo se mostraram eficientes para definição de grupos genéticos, o que possibilita que os cultivos analisados a partir dos resultados obtidos neste estudo comecem a desenvolver programas de melhoramento genético. Este trabalho sugere que não sejam feitos programas de repovoamentos com peixes oriundos de cultivos comerciais.Abstract : The Rhamdia genus is composed by morphologically similar species with wide geographic distribution. The Rhamdia quelen jundiá stands out with a great participation in fish-farm of the South of Brazil. Despite its relevance for cultivation, currently the identification is uncertain, and its commercialization is usually done just by the denomination jundiá. The genetic characterization through DNA barcode and microsatellite markers has great importance for the growth of continental fish farming. The aim of the present study was to use the Mitochondrial Cytochrome Oxidase I (COI) gene to investigate the number of molecular operational taxonomic units (MOTUs), to define the optimal threshold (OT) from the analyzed data set and to determine the diversity and the genetic structure through microsatellite markers. In order to analyze the COI gene 85 individuals were used in this study coming from commercial cultivation from states of Santa Catarina (SC), Paraná (PR) and Rio Grande do Sul (RS), savages from Uruguai river. Three MOTUs were defined from OT of 1,73%. The number of clades obtained by NJK2P tree has corroborated with the number of obtained MOTUs. The analyses of the microsatellite markers were realized with 90 individuals of jundiás from commercial cultivation and wild from the south of Brazil. The analyses of population genetic structure support the existence of three distinct genetic units, one from individuals from SC and PR cultivation, another from Uruguai river and a third composed by individuals coming from RS. The bayesian analysis has indicated that some analyzed individuals represent the result of the crossing of individuals from distinct genetic units. The results indicated that R. quelem is formed by different MOTUs and suggest that occurs an interchange of individuals coming from distinct molecular units belong to different analyzed cultivation sites and high genetic diversity. The molecular markers used in this study has proved to be efficient for definition of genetic groups, and this enables that analyzed cultures from the obtained results in this study start to develop genetic breeding programs. This paper suggests that restocking programs with fishes coming from commercial cultivations does not be done

Genetic evidence supports polygamous mating system in a wild population of Prochilodus lineatus (Characiformes: Prochilodontidae), a Neotropical shoal spawner fish

Behavioral observations made on fish have revealed remarkably diverse reproductive strategies, including polygamy by both sexes. Still, to date, most Neotropical species remain unstudied as to whether the observed reproductive behavior in natural populations correlates with their genetic mating systems. Here, we investigated the genetic mating system of a wild population of Prochilodus lineatus settled in the Middle Uruguay River basin. By using sibship reconstruction and parental inference methods based on microsatellites? genotypes, we inferred 45 females and 47 males as potential parents of the 87 larvae analyzed. We found evidence supporting polygamous mating in both sexes: while a high percentage of males (44.7%) fertilized the eggs of one female, 55.3% of the inferred males fertilized eggs of up to four females. Likewise, while 44.5% of the inferred females had their eggs fertilized by one only male, 55.5% of females were fertilized by multiple males. The estimated proxy of the effective population size (Nb) was 126, exhibiting moderate to high levels of genetic diversity. The genetic evidence contributed in this study complements earlier behavioral observations of formation of spawning nuclei of aggregating breeders, which may be promoting a polygamous mating strategy in this long-distance migratory fish.Observações do comportamento de peixes neotropicais têm revelado estratégias reprodutivas marcadamente variáveis, incluindo poligamia nos dois sexos. Ainda assim, até então, a correlação entre comportamento reprodutivo observado em populações naturais e sistemas de acasalamento genético permanece pouco explorada para maioria de espécies Neotropicais. Neste estudo investigamos o sistema genético de acasalamento de Prochilodus lineatus em uma população natural estabelecida no Médio rio Uruguai. Utilizando métodos de reconstrução de grupos familiares e inferências parentais baseados em genótipos de microssatélites, inferimos 45 fêmeas e 47 machos como os possíveis parentais das 87 larvas amostradas. Encontramos evidência que permite apoiar a ocorrência de acasalamento poligâmico em ambos os sexos: enquanto uma percentagem alta de machos (44,7%) fertilizou somente uma fêmea, 55,3% dos machos inferidos fertilizaram mais de uma fêmea (até quatro por macho). Da mesma forma, enquanto que 44,5% das fêmeas inferidas tiveram seus ovos fertilizados por apenas um único macho, 55,5% das fêmeas tiveram ovos fertilizados por múltiplos machos. A estimativa do tamanho populacional efetivo (Nb) foi 126, exibindo níveis entre moderados e altos de diversidade genética. A evidência genética que apresentamos nesse estudo complementa observações iniciais da formação de núcleos de desova que podem promover estratégias de acasalamento poligâmico nessa espécie migratória de longa distância.Fil: Ribolli, Josiane. Universidade Federal Da Santa Catarina. Centro de Ciencias Biológicas; BrasilFil: Miño, Carolina Isabel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; ArgentinaFil: Scaranto, Bianca Maria Soares. Universidade Federal Da Santa Catarina. Centro de Ciencias Biológicas; BrasilFil: Reynalte Tataje, David Augusto. Universidade Federal Da Fronteira Sul; BrasilFil: Zaniboni Filho, Evoy. Universidade Federal Da Santa Catarina. Centro de Ciencias Biológicas; Brasi

Caracterização da diversidade e estrutura genética de populações selvagens de Crassostrea gasar e contribuição parental de Crassostrea gigas, através de marcadores moleculares

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Aquicultura, Florianópolis, 2023.A produção de moluscos bivalves tem uma importância crescente em âmbito mundial, devido a aspectos econômicos e alimentares. A produção de estoques de reprodutores em sistemas fechados pode resultar na diminuição da diversidade genética, no aumento da endogamia e mudança na frequência de genes. Este último ocorre devido à deriva, criação seletiva e devido à domesticação da espécie, tornando-a vulnerável a doenças e fatores ambientais, quando não há metodologias de acasalamento adequadas. As práticas de manejo reprodutivo de espécies cultivadas em cativeiro têm como importante ferramenta no monitoramento da diversidade genética da prole. Os marcadores moleculares tipo microssatélites são ideais para estudos de mapeamento genético, análises de diversidade, estrutura genética populacional e avaliação de parentesco, uma vez que são altamente polimórficos e codominantes. Desta forma, os objetivos deste estudo foram estimar a contribuição parental, diversidade genética e relacionamentos de populações de Crassostrea gigas cultivadas através de reprodução em pool, e determinar a estrutura e diversidade genética de populações de Crassostrea gasar de indivíduos provenientes de cultivo do Laboratório de Moluscos Marinhos (LMM/UFSC) e de quatro populações selvagens. As comparações genéticas espaciais revelaram a existência de dois principais grupos genéticos de C. gasar, um formado pela população proveniente de cultivo (FAR) e um outro grupo composto pelas populações selvagens ao longo do litoral Sul e Sudeste do Brasil (CAN, SFS, PAR e FLN). Embora não tenha estrutura genética entre as populações selvagens, é possível observar um gradiente de distribuição na análise de discriminante de componentes principais, coerente com a distribuição geográfica dos mesmos, contudo, insuficiente para diferenciá-los geneticamente. Apesar do processo artificial de reprodução da população de cultivo, o nível de diversidade foi semelhante entre todas as populações analisadas, com heterozigosidade esperada variando entre 0,703 (FAR) e a 0,738 (FLN). Os valores de diversidade genética da população de cultivo permaneceram relativamente elevados indicando que a população, baseados nos loci avaliados, possui potencial evolutivo frente a fatores estocásticos. As análises de parentesco realizados para C. gigas demonstraram que a contribuição parental é desigual e que a técnica de pool de gametas utilizada na reprodução das ostras gera uma prole descende de poucos machos e fêmeas, o que resultaria em uma perda de diversidade genética a longo prazo. As análises moleculares de atribuição de parentesco indicaram que uma desova com 25 casais, 15 (60%) machos e 19 (76%) fêmeas foram identificados como possíveis pais. Vários fatores podem ter colaborado para que a contribuição desproporcional, tanto entre machos e fêmeas tenha ocorrido, dentre eles, a qualidade dos gametas individuais, a interação espermatozoide-óvulo, a competição espermática, o descarte das larvas com crescimento lento durante o manejo da larvicultura, e a desigual sobrevivência da prole. Os marcadores microssatélites utilizados neste estudo se mostraram eficientes tanto para as análises de diversidade e estrutura genética quando para a aferição de parentesco. A partir dos resultados obtidos neste estudo o LMM/UFSC poderá desenvolver novas gestão do manejo reprodutivo, pois neste analisamos aspectos genéticos como contribuição parental e diversidade genética em progênies, obtidas a partir de diferentes sistemas de acasalamento.Abstract: The production of bivalve mollusks is of increasing importance worldwide due to economic and food aspects. Breeding production in closed systems may result in a decrease in genetic diversity, an increase in inbreeding, and a change in gene frequency due to drift, selective breeding, and due to domestication of the species, become them vulnerable to diseases and environmental factors, when proper mating methodologies are not in place. Reproductive management practices of captive-bred species have as an important tool for the control the genetic diversity of the offspring. Microsatellite markers are ideal for genetic mapping studies, diversity analysis, the genetic structure of populations, and the assessment of relatedness since they are highly polymorphic and codominant. Thus, the objectives of this project were to estimate parental contribution, genetic diversity, and relationships of cultured Crassostrea gigas populations through gametes pool, and to determine the genetic structure and diversity of Crassostrea gasar populations from cultivated populations and wild populations. The spatial genetic comparisons revealed the existence of two main genetic groups of C. gasar, one formed by the cultivated populations (FAR) and another group composed of wild populations along the south and southeast Brazilian coast (CAN, SFS, PAR e FLN). Although there is no genetic structure among the wild populations, it is possible to observe a distribution gradient in the principal components discriminant analysis, consistent with their geographical distribution, however, insufficient to differentiate them genetically. Despite the process of artificial reproduction of the breeding population, the level of diversity was similar among all populations analyzed. The expected heterozygosity ranged from 0.703 cultivation to 0.738 wild population. The genetic diversity values of the cultured population remained relatively high, indicating that the population, based on the evaluated loci, has evolutionary potential in the face of stochastic factors. Parentage analyses performed for C. gigas showed that parental contribution is uneven and that the gamete breeding technique used in oyster reproduction proved inefficient, with offspring descended from few males and females. Molecular analyses of kinship assignment indicated that in a spawning with 25 pairs, 15 (60%) males and 19 (76%) females were identified as possible parents. Several factors may have contributed to the disproportionate contribution among the parents, including individual gamete quality, sperm-egg interaction, sperm competition, elimination of slow-growing larvae during larval management, and uneven larval survival. The microsatellite markers used in this study proved efficient for analyzing diversity and genetic structure and measuring kinship. From the results obtained in this study, the LMM/UFSC will be able to develop new management of reproductive management, because in this we analyze genetic aspects such as parental contribution and genetic diversity in progenies, obtained from different mating systems