Genetička raznolikost potočne pastrve (Salmo trutta L., 1758) dunavskog slijeva na području Hrvatske : međunarodni dvojni doktorat znanosti

Abstract

To study the complex relationships of genera and species within the family Salmonidae, most research are based on molecular methods. However, morphometric methods are an important part of research and in combination with molecular methods can provide more complete results on the taxonomy, systematics and phylogeny of salmonid species. Brown trout is certainly the most attractive among them, and previous studies has shown that it represents a very variable species, both morphologically and genetically. This is evidenced by the existence of eight phylogenetic lineages within this species: Danube (DA), Atlantic (AT), Mediterranean (ME), marmoratus (MA), Adriatic (AD), Tigris, Duero and Dades. An exceptional diversity of native geographically specific populations is found in the Balkan Peninsula. Previous studies have shown that the uncontrolled introduction of nonnative lineages in this area has threatened the status of these populations. In this research, 15 populations in the Danube basin of the central-western and eastern part of Croatia were analyzed. One of the analyzed populations was from the fish farm “Vrabac”. To determine the population structure of brown trout, as well as the degree of introgression of non-native genetic material, three molecular markers were used: the control region of mitochondrial DNA, the locus of the nuclear gene L-lactate dehydrogenase and eight microsatellite loci. Additionally, the method of geometric morphometry was used to determine variations in body shape between native and introduced lineages, and their hybrids. Two phylogenetic lineages (DA and AT) and a total of four haplotypes (Da1, Da2, Da22 and At1) were identified in the analyzed populations. Among the haplotypes, only Da1 is defined as native. The biggest threat to the indigenous stock is represented by the introduced individuals of the AT lineage, and the hybridization between AT and DA individuals that was established in all analyzed natural watercourses. The presence of non-native individuals most likely originates from imported, farmed and uniform populations of brown trout. As a possible confirmation of this conclusion are the results of geometric morphometry that showed the least variation in body shape in Atlantic brown trout individuals from the “Vrabac” fish farm and those found in natural watercourses.Potočna pastrmka predstavlja izuzetno morfološki i genetički varijabilnu vrstu čiji se taksonomski status često menjao. Danas je poznato osam filogenetskih linija koje su definisane kao kompleks vrste Salmo cf. trutta – dunavska (DA), atlantska (AT), mediteranska (ME), marmoratus (MA), jadranska (AD), Tigris, Duero i Dades. Zapadni Balkan je oblast koju odlikuje najveći fenotipski i genotipski diverzitet pastrmskih populacija, a veliki deo unutrašnje teritorije pripada crnomorskom slivu u kojem je nativan dunavski Da1 haplotip. Brojna istraživanja populacija potočne pastrmke na ovom prostoru pokazala su da je njihov genetički diverzitet narušen introdukcijom alohtone atlantske filogenetske linije, ali i nenativnih dunavskih haplotipova. Uzgoj alohtonih linija i poribljavanje ribolovno atraktivnih reka na Zapadnom Balkanu ima dugu istoriju. Ispitivanje genetičke strukture gajenih populacija nije zakonski regulisano, iako su ove populacije najčešće jedini dostupni materijal za poribljavanje. Reke dunavskog sliva u Hrvatskoj slabo su istražene s aspekta genetičkog diverziteta populacija potočne pastrmke i zato je cilj ovog istraživanja bio ispitivanje genetičke strukture populacija, njihovog statusa i uticaja alohtonih linija na njihov opstanak. Analizirano je 15 populacija u dunavskom slivu centralno-zapadnog i istočnog dela Hrvatske. Molekularni markeri korišćeni u ovom istraživanju bili su: kontrolni region mitohodrijske DNK, lokus jedarnog gena L-laktat dehidrogenaze i osam mikrosatelitskih lokusa. Amplifikacija kontrolnog regiona urađena je upotrebom odgovarajućih prajmera, a dobijene sekvence upoređene su sa poznatim sekvencama iz prethodnih istraživanja na drugim područjima. Restrikcionom analizom sekvenciranog lokusa L-laktat dehidrogenaze procenjeno je ukrštanje između različitih filogenetskih linija. Analizom osam mikrosatelitksih lokusa utvrđena je struktura populacija potočne pastrmke, kao i stepen introgresije alohtonog genetičkog materijala u autohotni. Morfometrijske analize urađene su metodom geometrijske morfometrije kako bi se utvrdile varijacije u obliku tela između autohtonih i alohtonih linija, ali i njihovih hibrida. Sekvenciranjem je identifikovano četiri haplotipova, od kojih tri pripadaju dunavskoj, a jedan atlantskoj filogenetskoj liniji. Samo jedan haplotip (Da1) smatra se autohtonim za istraženo područje. Dva haplotipa opisana su prvi put – Da1f na lokalitetu Jankovac-potok i Da1g u reci Toplica. Ostali haplotipovi potočne pastrmke (Da2, Da22 i At1) najverovatnije su dospeli u prirodne vodotokove nekontrolisanim poribljavanjem iz ribnjačkih populacija. Hibridi dunavske i atlantske filogenetske linije identifikovani su u svim istraženim rekama, osim u ribnjaku „Vrabac” gde su sve jedinke „čiste” atlantske. Analizom mikrosatelitskih lokusa utvrđena je velika izmešanost među populacijama, potvrđujući dugu istoriju introdukcije nenativnim genetičkim materijalom, koji najverovatnije potiče iz uvezenih i gajenih jedinki atlantske filogenetske linije. Potencijalna potvrda o poreklu atlantskih pastrmki predstavljena je dodatnim morfometrijskim analizama, koje su Takođe je utvrđena jasna diferencijacija u obliku tela između jedinki atlantske linije s jedne strane i dunavske linije i hibrida s druge strane. Najveće razlike uočene su u visini tela, dužini glave i veličini očiju. Morfološke razlike između dunavke linije i hibrida nisu bile statistički značajne. Rezultati ovog istraživanja pokazali su da su autohtone populacije potočne pastrmke u rekama dunavskog sliva na području Hvatske ugrožene. Glavni razlog je nekontrolisano poribljavanje neadekvatnim materijalom, koji je dostupan u ribnjacima i čine ga uglavnom uvezene pastrmke atlantske filogenetske linije. Poznavanje strukture divljih i gajenih populacija od izuzetnog je značaja za predlaganje i implementaciju konzervacionih mera, kako bi se sprečilo dalje nestajanje jedinstvenog autohtonog genofonda potočne pastrmke