stock identification

Biol. Mar. Mediterr. (2008), 15 (1): 180-183
M. Arculeo, T. Maggio, S. Lo Brutto
Dip. di Biologia Animale ‘G. Reverberi’, Università di Palermo, Via Archirafi, 18 - 90123 Palermo, Italia.
[email protected]
DUE CASI-STUDIO DI ‘STOCK IDENTIFICATION’
CON MICROSATELLITI NEL MAR MEDITERRANEO:
LA TRIGLIA DI FANGO MULLUS BARBATUS
E IL NASELLO MERLUCCIUS MERLUCCIUS
TWO CASE-STUDY OF STOCK IDENTIFICATION
WITH MICROSATELLITES IN THE MEDITERRANEAN BASIN:
THE RED MULLET MULLUS BARBATUS
AND THE HAKE MERLUCCIUS MERLUCCIUS
Abstract - We reported data on microsatellites variation of Mullus barbatus and Merluccius merluccius. Both species showed a deviation from Hardy-Weinberg equilibrium with heterozygotes deficiency.
AMOVA revealed that the greater portion of variation is within the samples. M. barbatus showed at least
two genetically distint gene pools, whereas the M. merluccius is organized into a large panmictic unit.
Key-words: Merluccius merluccius, Mullus barbatus, microsatellites, Mediterranean Sea.
Introduzione - L’uso di marcatori molecolari, sempre più diffuso negli ultimi anni
tra i biologi della pesca, risulta di fondamentale importanza nella identificazione degli
stock ittici (Carvalho e Hauser, 1995) e nello stabilire la corretta scala geografica dalla
quale partire per formulare piani di gestione in accordo con le GSA (Geographical
Sub Areas) della FAO.
In Mediterraneo, il nasello, Merluccius merluccius, e la triglia di fango, Mullus barbatus, sono specie ittiche di elevato interesse economico e sovrasfruttate (Orsi Relini
et al., 2002; Mamuris et al., 1998). Entrambe sono specie necto-bentoniche con uova e
larve pelagiche, presentano un ampia distribuzione geografica (Mediterraneo ed Atlantico) (Tortonese, 1975) e sono state ampiamente studiate dal punto di vista biologico,
nell’ambito dei progetti MEDITS e GRUND. Nella triglia di fango studi condotti
su alloenzimi hanno mostrato conclusioni discordanti; Arculeo et al. (1999) in campioni provenienti da diversi siti del Mediterraneo riportavano una omogeneità genetica, mentre Mamuris et al. (1998), analizzando campioni del mar Ionio e dell’Egeo
trovavano una significativa differenza, ipotizzando la presenza di più unità gestionali.
Recentemente, Garoia et al. (2004) e Arculeo et al. (2006b) analizzando microsatelliti, rispettivamente di campioni adriatici e siciliani, hanno evidenziato differenze così
basse da non potere ipotizzare la presenza di popolazioni riproduttivamente isolate.
La struttura genetica del nasello è stata descritta in Mediterraneo attraverso l’analisi degli alloenzimi (Roldan et al., 1998; Lo Brutto et al., 1998, 2004; Imsiridou e
Triantaphyllidis, 2001), del DNA mitocondriale (Lo Brutto et al., 2004) e dei microsatelliti (Lundy et al., 1999; Arculeo et al., 2006a); studi che descrivono un unico pool
genico all’interno del Mar Mediterraneo.
Alla luce delle conoscenze attuali, si è reso necessario mettere ordine alla mole dei
risultati ottenuti, attraverso un confronto di dati nuovi e già pubblicati.
Materiali e metodi - Le nuove analisi di DNA hanno riguardato alcuni campioni
di triglia di fango; mentre per il nasello sono stati utilizzati solo i dati dei microsatelliti
presenti in letteratura (Lundy et al., 1999; Arculeo et al., 2006a). Per la triglia di fango
sono stati analizzati 4 campioni tirrenici, 6 siciliani e 4 adriatici, mentre del nasello
sono stati presi in esame 7 campioni siciliani e 1 proveniente dal medio adriatico. Il
Due casi-studio di ‘stock identification’ con microsatelliti nel Mar Mediterraneo
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DNA totale è stato estratto da 400 individui di triglia di fango provenienti dai 14
siti di campionamento con DNeasy Kit (QIAGEN). Sono stati analizzati sei loci di
microsatelliti con primer specie- specifici (Garoia et al., 2004), tramite sequenziatore
automatico ABI 310 (Applied Biosystems). Le analisi statistiche sono state condotte in
entrambe le specie con GENETIX 4.01 (Belkhir et al., 2000), GENEPOP 1.2 (Raymond e Rousset, 1995) e Arlequin 3.0 (Excoffier et al., 2005).
Risultati - Nella triglia di fango il numero di alleli per locus variava da 16 (locus
Mb7) a 69 (locus Mb39), con un valore medio di 12, mentre nel nasello sono stati
riportati valori compresi tra 7 (locus Hkb3) e 45 (locus Hk9b), con una media pari a
19. Nella triglia di fango l’eterozigosità media osservata ed attesa per locus era compresa rispettivamente tra 0.342 (S. Agata) e 0.957 (Fano) e tra 0.528 (Alghero) e 0.968
(S. Agata); nel nasello questi valori risultavano compresi tra 0.109 (Licata) e 0.957
(Porticello) e tra 0.340 (S. Agata) e 0.977 (Marsala). In entrambe le specie i test per
l’equilibrio di Hardy–Weinberg (HW) condotti per locus sono risultati significativi in
alcuni siti anche dopo correzione di Bonferroni, mostrando una tendenza al deficit di
eterozigoti. Nella triglia di fango il valore medio stimato di Fis era di 0.204 (p<0.001),
mentre nel nasello risultava pari a 0.394 (p<0.005). Il metodo di Brookfield (1996) non
ha rilevato presenza di alleli nulli in entrambe le specie.
Nella triglia di fango il Fisher exact test e l’Fst dell’AMOVA hanno mostrato una
eterogeneità spaziale tra i siti analizzati con un valore di Fst totale significativamente
diverso da zero (Fst=0.003; p<0.001). I confronti a coppie dei valori Fst dei campioni dell’ Adriatico risultano sempre significativi nel confronto con quelli del Tirreno
e Siciliani, anche dopo correzione di Bonferroni. Questo dato viene supportato dal
dendrogramma UPGMA ricavato dai valori della distanza di Reynold (Fst /(1- Fst
) in cui è possibile riscontrare una separazione tra i campioni Adriatici da quelli del
Tirreno e Siciliani.
Nel nasello l’Fst totale è risultato estremamente basso e non significativo
(Fst=0.00012; p>0.005) evidenziando omogeneità tra i campioni analizzati. Il confronto a coppie dei valori Fst è risultato significativo (Fst=0.006; p<0.05) solo tra
due campioni siciliani (S. Agata e di Licata). Infine, in entrambe le specie, l’AMOVA
mostrava che la maggior parte della variazione genetica si ritrovava all’interno dei
campioni (99.7% nella triglia di fango e 99.2% nel nasello) piuttosto che tra i campioni
(0.30% nella triglia di fango e 0.80% nel nasello).
Conclusioni - I livelli di variazione genetica riscontrati in entrambe le specie sono
risultati alti e paragonabili a quelli trovati in altri pesci ossei (DeWoody e Avise, 2000).
Inoltre le due specie mostrano una deviazione dall’equilibrio di HW con un deficit di
eterozigoti attribuibile probabilmente ad un effetto Walhund. Quest’ipotesi potrebbe
essere associata, in entrambe le specie, alle migrazioni ontogenetiche stagionali che,
associate ai differenti momenti in cui sono stati prelevati i campioni, potrebbero aver
determinato il mescolamento di differenti demi. Ciò si può supporre nella triglia di
fango i cui campioni, appartenenti al raggruppamento Tirreno-Stretto di Sicilia, non
mostrano caratteristiche di panmissia, nonostante siano raggruppati in un unico cluster. Nella triglia di fango, infatti, i risultati ottenuti mostrano una evidente differenza
genetica tra i campioni dell’ Adriatico da quelli Tirrenici e Siciliani. Il pattern di strutturazione geografica viene ben supportato dall’analisi gerarchica dell’AMOVA, condotta considerando le GSA della FAO, e dal dendrogramma UPGMA della distanza
di Reynold, in cui risulta che i campioni Adriatici formano un cluster distinto da tutti
gli altri campioni. Questi risultati, in accordo con quelli riportati da Mamuris et al.
(1998) e Garoia et al. (2004), suggeriscono azioni gestionali mirate, anche indirizzate
alla presenza di subpopolazioni locali che necessitano di un costante monitoraggio per
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stabilire, tempestivamente, eventuali piani di gestione differenziati. La discontinuità
genetica, inoltre, nella triglia di fango può essere correlata al caratteristico “paesaggio” dell’Adriatico dove le peculiarità ambientali rendono necessario un approccio di
Landscape Genetics in cui la variazione genetica deve essere integrata con l’ecologia del
paesaggio (Manel et al., 2003).
Nel caso del nasello, studi sulla variazione alloenzimatica avevano rilevato pattern
di eterogeneità genetica su alcuni loci (Gpi-2 e Gapdh) come effetto di pressioni selettive (Lo Brutto et al., 1998; Ciammaruta et al., 2005) da parte di alcuni parametri
ambientali quali temperatura e salinità (Ciammaruta et al., 2005). Conseguentemente,
i marcatori neutrali, come i microsatelliti, dimostrano avere un’importanza prioritaria
nell’identificazione di stock, poiché non sono sensibili ad azioni selettive come i marcatori biochimici. Nel nasello i test di eterogeneità ottenuti dall’analisi dei microsatelliti
hanno mostrato che i campioni analizzati sono sostanzialmente rappresentati da un
unico pool genico, anche se sono state rilevate delle piccole differenze tra due siti Siciliani. Questi risultati sono stati supportati da quelli ottenuti da Levi et al. (1994, 2004)
che, prendendo in considerazione campioni provenienti da due aree dello Stretto di
Sicilia ed utilizzando oltre agli alloenzimi, gli otoliti e la morfometria, confermavano
la presenza, nello Stretto di Sicilia, di un unico stock. La presenza di un unico pool
genico, in Mediterraneo, potrebbe essere spiegato dalle elevate capacità di dispersione
della specie, anche se future analisi potranno meglio chiarire lo “status” del nasello in
Mediterraneo.
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Ricerca parzialmente finanziata con fondi POR–Sicilia 2000/06, progetto
IT.16.1.011/4.17b/8.3.7/0006 e con fondi dell’Università degli Studi di Palermo (ex 60%).
cod.
1999.