Diversidade e estruturação genética do peixe anual Austrolebias nigrofasciatus (Cyprinodontiformes: Rivulidae)

Abstract

Os peixes anuais do gênero Austrolebias (Cyprinodontiformes: Rivulidae) constituem um grupo monofilético que habita ambientes aquáticos que secam sazonalmente. Para viverem em ambientes com condições extremas, estes peixes apresentam muitas adaptações, como ciclo de vida curto, capacidade de diapausa e altas taxas metabólicas. Tais peculiaridades os tornam extremamente dependentes de seu biótopo, e a degradação de seu habitat está colocando muitas espécies sob ameaça de extinção. Além disso, por constituírem populações pequenas e isoladas, estas espécies costumam estar sujeitas a altas taxas de deriva genética, endogamia e a baixos níveis de fluxo gênico, o que tende a aumentar a vulnerabilidade destas espécies. Austrolebias nigrofasciatus é uma das espécies deste gênero que se encontra, atualmente, ameaçada de extinção. Esta espécie é endêmica do sistema de drenagens Patos-Mirim, onde apresenta uma distribuição restrita à cidade de Pelotas e arredores, no Rio Grande do Sul. Este trabalho teve como objetivo avaliar a diversidade e os níveis de estruturação genética e morfológica entre populações de A. nigrofasciatus, de modo a fornecer informações para elaborar estratégias corretas de preservação. Assim, espécimes foram coletados em cinco charcos isolados situados nas cidades de Pelotas e Capão do Leão, sendo coletados cerca de 20 indivíduos por charco. Em laboratório, foi realizada a extração do DNA genômico total destes espécimes, ao que se seguiu a amplificação de fragmentos dos genes mitocondriais citocromo c oxidase subunidade I (COI) e citocromo b (cytb) através de PCR. Os amplicons obtidos foram purificados e sequenciados. As informações contidas na matriz de sequências alinhadas foram avaliadas pelo uso de métodos filogenéticos e de distância, através dos programas MEGA 6.0, Network 4.510, DnaSP 5.10, Arlequin 3.5 e BEAST 1.8. Para as análises de morfometria geométrica, 76 peixes foram fotografados e 10 landmarks foram marcados em cada indivíduo através do programa tpsDig 232. Por meio do software MorphoJ foi realizada uma análise de variáveis canônicas (CVA), além da estimativa das distâncias de Mahalanobis, ao que se seguiu a construção de um dendrograma por UPGMA. Foram recuperados altos níveis de diversidade haplotípica e baixos de diversidade nucleotídica para ambos os marcadores dentro de cada população, além de valores moderados a altos de estruturação entre populações. Além disso, a morfometria apontou a presença de diferenciação morfológica entre os machos de diferentes populações. Os resultados obtidos indicam que há moderada estruturação entre as populações, seguindo um padrão de diferenciação por distância, ainda que a espécie apresente uma distribuição bastante restrita. Além disso, duas populações apresentaram valores muito baixos de diversidade genética, indicando a urgência de medidas de intervenção, de modo a garantir a preservação da espécie.

Austrolebias (Cyprinodontiformes: Rivulidae) constitutes a monophyletic group which inhabits isolated aquatic environments which dry seasonally. To live in extreme environments, these fish have many adaptations such as a short life cycle, diapause capacity and high metabolic rates. These peculiarities make them extremely dependent on their biotope, and the degradation of their habitats is placing many species under threat of extinction. Moreover, as these species commonly constitute small and isolated populations, they are often subject to high rates of genetic drift, inbreeding and low levels of gene flow, which tends to increase their vulnerability. Austrolebias nigrofasciatus is one species of Austrolebias that is currently considered as “Endangered”. This species is endemic to the Patos-Mirim drainage system, where it presents a distribution restricted to the municipality area of Pelotas and surroundings, in the state of Rio Grande do Sul. This study aimed to evaluate the genetic and morphological diversity and structure levels presented between populations of A. nigrofasciatus, in order to provide information to develop correct conservation strategies. Therefore, specimens were collected in five isolated ponds located in the municipalities of Pelotas and Capão do Leão, being collected approximately 20 individuals per sampling location. In laboratory, total genomic DNA was extracted from each individual, which was followed by the amplification of fragments of the mitochondrial genes cytochrome c oxidase (COI) and cytochrome b (cyt b) by PCR. The amplified fragments were then purified and sequenced. Information contained in the array of aligned sequences were evaluated using phylogenetic methods and distance through the software MEGA 6.0, Network 4.510, DnaSP 5.10 Arlequin 3.5 and BEAST 1.8. For the geometric morphometry, a picture was taken from each of 76 fishes and 10 landmarks were defined in each individual in the software tpsDig 232. By the software MorphoJ a canonical variate analysis (CVA) was performed and Mahalanobis distances were estimated, which was followed by the construction of an UPGMA dendrogram. High levels of haplotype diversity were obtained for both molecular markers, and these were associated with low levels of intrapopulational nucleotide diversity, and with moderated to high levels of interpopulational structure. Besides, morphometry showed the presence of morphological differentiation between males collected at different populations. The results indicate a moderated structure between populations, following a pattern of isolation by distance, even that the target species presents a very restricted distribution. In addition, two populations presented very low levels of genetic variability, indicating the need of urgent interventions, in order to ensure the preservation of the species.