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Peacock Bass DNA Study

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This poster, presenting selected preliminary findings of an ongoing Cichla population genetics study, was presented at the Brazilian Ichthyology Society meeting, January, 2005

Different Population Genetics Patterns in two Species of Peacock Bass
(Cichla:Perciformes) of Tributaries of the Rio Negro

Diferentes padrões genético-populacionais em duas espécies de tucunarés
(Cichla:Perciformes) de tributários do rio Negro.
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Vasconcelos, W. R. (1); Nunes, M. S (1);
Reiss, P. (2); Farias, I. P. (1).
(1) Laboratory of Evolution and
Animal Genetics - L.E.G.AL - UFAM.
(2) Acute Angling

rangel@inpa.gov.br

L.E.G.A.L. logo

Introdução

peacock bass region

Os rios Unini e Xeriuini são afluentes do rio Negro, maior tributário do rio Amazonas, e abrigam grande diversidade de vertebrados aquáticos. Para testar se o rio Negro funciona como barreira para o fluxo gênico entre populações de peixes sedentários, quatro populações de tucunaré das espécies Cichla temensis e Cichla orinocensis, foram amostradas ao longo dos dois afluentes acima citados.
Nós usamos AMOVA e F statistics para testar a hipótese de fragmentação populacional, com o objetivo de identificar os padrões de distribuição da variação genética intra-específica. Estas informações podem fornecer dados sobre a dinâmica evolutiva destas duas espécies economicamente importantes e geneticamente pouco estudadas em nível populacional.

Material e Métodos

Amostras de tecidos foram coletadas nos locais indicados no mapa (Fig.1) e preservadas em etanol 95%. O DNA foi extraído seguindo o protocolo de extração por fenol-clorofórmio de Sambrook et al. (1989). A região do gene da ATPase foi amplificada via PCR, com o uso de primers específicos desenvolvidos e publicados por Sivasundar et al., (2001).

As reações de sequenciamento foram feitas de acordo com as recomendações dos fabricantes utilizando o Terminator Cycle Sequencing Kit (Amersham Bioscience), e analisadas em seqüenciador automático MegaBACE 1000.

peacock bass
Fig. 2a- Exemplar de C. orinocensis do rio Unini

Análises intra e inter-populacionais

A estrutura genética das populações foi analisada utilizando-se AMOVA (Análise de Variância Molecular) (Excoffier et al., 1992), e pairwise FsT (Cockerham & Weir, 1993), implementados no programa Arlequin 2.0 (Schneider et al., 2000). Índices de diversidade genética e testes de neutralidade seletiva de mutações foram acessados utilizando-se o programa Arlequin 2.0.

As haplotype network foram construídas no programa TCS versão 1.18 (Clement et al., 2000).
 

peacock bass
Fig. 2b- Exemplar de C. temensis do rio Unini

Resultados e Discussões

Baseados nas análises de 605 pares de base e 46 cópias gênicas, encontramos 11 haplótipos em C. temensis, sendo 1 mais freqüente e 9 únicos. Enquanto que nas duas populações de C. orinocensis, analisamos 25 cópias gênicas, encontramos 10 haplótipos, 3 foram mais freqüentes em relação aos demais. Valores de diversidade genética em geral foram mais elevados nas populações de C. orinocensis do que em C. temensis (Tab. 1). A expectativa neutra das mutações foi testada através do índice de neutralidade seletiva Fs de Fu e indicou desequilíbrio genético na população de C. orinocensis e de C. temensis do rio Unini (Tab. 1). Enquanto D de Tajima indicou um provável crescimento populacional apenas em C. temensis. Valores significativos (P<0,05) do parâmetro Fst foram observados entre as populações de C. orinocensis, mesmo após a correção de Bonferroni (Rice 1989).

peacock bass DNA chart
Fig. 3a -Haplotype network evidenciando as relações genealógicas entre os dez haplótipos detectados e identificados em C. orinocensis. A cor preta indica haplótipos encontrados no rio Unini e amarela indica os do rio Xeriuini.
peacock bass DNA chart
Fig. 3b -Haplotype network evidenciando as relações genealógicas entre os dez haplótipos detectados em C. temensis. A cor preta indica haplótipos encontrados no rio Unini e amarela indicaos os do rio Xeriuini.
Tab. 1-Principais medidas de polimorfismo genético intra-específicos e testes de neutralidade seletiva. P<0.05. Nota: RU=Rio Unini e RX=Rio Xeriuini
População No. de
amostras
No. de Sítios
Polimórficos
Diversidade
Gênica
Diversidade Nucleotídica D de Tajima Fs de Fu
RU-C. orinocensis 11 10 0.9333 +/- 0.0773 0.005657 +/- 0.003569 -0.14123 -3.11607 *
RX-C. orinocensis 14 10 0.8901 +/- 0.0603 0.005657 +/- 0.003569 -0.68577 -2.09245
RU-C. temensis 32 4 0.3377 +/- 0.1278 0.000601 +/- 0.000672 -1.87763 * -3.81699 *
RX-C. temensis 14 3 0.2949 +/- 0.1558 0.000763 +/- 0.000802 -1.65231 * -0.68877

 

Tabela 2a -Valores de Pairwise Fst abaixo da diagonal e Número efetivo de migrantes (Nm) acima da diagonal de C. orinocensis.
Nota: RU=Rio Unini e RX=Rio Xeriuini.
População RU-C. orinocensis RX-C. orinocensis
RU-C. orinocensis ______________ 84186
RX-C. orinocensis 0.23878 * ______________
Tabela 2b -Valores de Pairwise Fst abaixo da diagonal e Número efetivo de migrantes (Nm) acima da diagonal de C. temensis.
Nota: RU=Rio Unini e RX=Rio Xeriuini.
População RU- C. temensis RX- C. temensis
RU- C. temensis ______________
RX- C. temensis 0 ______________

Nas duas populações de C. temensis não foi observado nenhum indício de diferença genética, que apresentaram fluxo gênico elevado () (Tab. 3b).

Os resultados de AMOVA também identificaram este padrão. Nas populações de C. orinocensis, 37,26% da variação genética ocorre entre as duas populações (Fst=0,372; P=0). Enquanto que em C. temensis, a variação entre as duas populações foi de -0,97% (Fst=-0,0096; P=0.7575). Fst e AMOVA indicam fragmentação populacional em C. orinocensis.

Estes resultados mostram que uma distância de ~100 Km entre tributários do rio Negro (como entre os rios Unini e Xeriuini), pode funcionar como barreira para dispersão para alguns peixes como visto em C. orinocensis, mas não para outros como em C. temensis. Espécies de tucunarés, por exemplo, podem apresentar diferentes padrões de migração, refletindo em diferentes estratégias de vida.

Financiamento

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Referências Bibliográficas

Clement, M.; Posada, D. and Crandall, K. A. (2000) TCS: a computer program to estimate gene 6 genealogies. Mol. Ecol., 9, 1657-1659.

Cockerham, C. C. and Weir B. S. (1993) Estimation of gene flow from F-statistics. Evolution, 47, 855-863.

Excoffier, L.; Smouse, P. E. and Quattro, J. M. (1992) Analysis of molecular variance inferred from metric distances among DNA haplotypes: Application to human mitochondrial DNA restriction data. Genetics, 131, 479-491.

Rice. 1989. Analysing table of statistical tests. Evolution 43: 223-225

Sambrook, J.; Fritsch, E. F. and Maniatis, T. (1989) Molecular cloning: a laboratory manual, second edition Vol. 2. Cold Springs Harbor Laboratory Press, Cold Springs Harbor, NY.

Schneider, S.; Roessli, D. and Excoffier, L. (2000). Arlequin ver. 2000: A software for population genetic data analysis. Genetics and Biometry Laboratory, University of Geneva. Geneva, Switzerland.

Sivasundar, A.; Bermigham, E. and Orti, G. 2001. Population structure and biogeography of migratory freshwater fishes (Prochilodus: Characiformes) in major South American rivers. Mol. Ecol. 10 (2): 407-417.

Xia, X. and Xie. Z. 2001 DAMBE: Data analysis in molecular biology and evolution. Journal of Heredity 92:371-373.

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