ABSTRACT
Abstract Background: Preserving the genetic diversity of wild fish is an important consideration for restocking programs, as inbreeding can compromise progeny survival as well as impact the resilience of natural populations. Objective: To evaluate the influence of spawning method: semi-natural (SN) or strip-spawning (ST), and the number of breeders (1♀:3♂ and 2♀:6♂) on the reproductive efficiency and genetic diversity of B. orbignyanus progeny destined for restoration of wild stocks. Methods: Rates of fertilization, hatching and broodfish mortality were recorded. For genetic evaluations (allele frequency, observed and expected heterozygosity, Shannon index, inbreeding coefficient, molecular variance analysis, and genetic differentiation), breeders (n=24), and their progenies (90 larvae/treatment) were sampled and analyzed using eight microsatellite markers. Results: Higher fertilization and hatching rates, and lower broodfish mortality were observed for the SN method (p<0.05), whereas the number of breeders did not affect these parameters (p>0.05). Interaction between spawning method and number of breeders was not significant (p>0.05). The amplified microsatellite loci produced a total of 30 alleles, with sizes between 80 and 225 bp and their frequencies indicated an increase (p<0.05) of genetic diversity in the progenies, but low genetic differentiation between treatments (p>0.05). Conclusion: The spawning methods and number of breeders tested increased equally the genetic diversity of the progeny, with low genetic differentiation between treatments. In contrast, rates of fertilization, hatching and brood fish mortality revealed that the SN method resulted in the best reproductive efficiency due to the handling stress and injuries caused by ST. Thus, SN proves to be the most suitable spawning-method for B. orbignyanus in restocking programs.
Resumen Antecedentes: Mantener la diversidad genética de los peces salvajes es una consideración importante para los programas de repoblación, ya que la endogamia puede comprometer la supervivencia de la progenie y afectar la supervivencia de las poblaciones naturales. Objetivo: Evaluar la influencia del método de desove (seminatural - SN o en franjas - ST) y el número de reproductores (1♀:3♂ y 2♀:6♂) sobre la eficiencia reproductiva y la diversidad genética de progenies de B. orbignyanus destinados a la restauración de poblaciones silvestres. Métodos: Se monitorearon las tasas de fertilización, eclosión y mortalidad de reproductores. Para las evaluaciones genéticas (frecuencias alélicas, heterocigosidad observada y esperada, índice de Shannon, coeficiente de endogamia, análisis de varianza molecular y diferenciación genética) los reproductores (n=24) y su progenie (90 larvas/tratamiento) se muestrearon y analizaron utilizando ocho marcadores microsatélites. Resultados: La interacción entre el método de desove y el número de reproductores no fue significativa (p>0,05). Se obtuvieron mejores tasas de fecundación y eclosión (p<0,05), y una menor mortalidad de reproductores (p<0,05) con el método SN, mientras que el número de reproductores no tuvo efecto (p>0,05). Los loci de microsatélites amplificados produjeron un total de 30 alelos con tamaños entre 80 y 225 pb, y sus frecuencias indicaron un aumento (p<0,05) en la diversidad genética de las progenies, pero una baja diferenciación genética entre tratamientos (p>0,05). Conclusión: Los métodos de desove y el número de reproductores evaluados aumentaron de la misma manera la diversidad genética de las progenies, con baja diferenciación genética entre tratamientos. En contraste, las tasas de fecundación, eclosión y mortalidad de peces reproductores revelaron que el SN tuvo la mejor eficiencia reproductiva, un hecho relacionado con el estrés del manejo y las lesiones causadas por el ST. Por lo tanto, el SN demuestra ser el método de desove más adecuado para B. orbignyanus en los programas de repoblación.
Resumo Antecedentes: A manutenção da diversidade genética dos peixes selvagens é uma importante consideração para programas de repovoamento, já que a endogamia pode comprometer a sobrevivência da progênie, além de impactar na resiliência das populações naturais. Objetivo: Avaliar a influência do método de desova (semi-natural - SN ou por extrusão - ST) e número de reprodutores (1♀:3♂ e 2♀:6♂) na eficiência reprodutiva e na diversidade genética de progênie de B. orbignyanus destinados à recuperação de estoques selvagens. Métodos: Taxas de fertilização, eclosão e mortalidade de reprodutores foram monitorados. Para avaliações genéticas (frequências alélicas, heterozigosidade observada e esperada, índice de Shannon, coeficiente de endogamia, análise de variância molecular e diferenciação genética), reprodutores (n=24) e sua progênie (90 larvas/tratamento) foram amostrados e analisados utilizando oito marcadores microssatélites. Resultados: Interação entre método de desova e número de reprodutores não foi significante (p>0,05). Melhores taxas de fertilização e eclosão (p<0,05), e menor (p<0,05) mortalidade de reprodutores foram observados para o método SN, enquanto que o número de reprodutores não afetou esses parâmetros (p>0,05). Os loci microssatélites amplificados produziram um total de 30 alelos, com tamanhos entre 80 e 225 pb e suas frequências indicaram aumento (p<0,05) da diversidade genética nas progênies, mas baixa diferenciação genética entre os tratamentos (p>0,05). Conclusão: Os métodos de desova e números de reprodutores avaliados aumentaram igualmente a diversidade genética das progênies, com baixa diferenciação genética entre tratamentos. Em contraste, as taxas de fecundação, eclosão e mortalidade de reprodutores revelaram que SN obteve a melhor eficiência reprodutiva, fato relacionado com o estresse de manipulação e injurias causadas por ST. Por isso, SN se mostrou como o método de desova mais adequado para B. orbignyanus em programas de repovoamento.
ABSTRACT
Abstract Background: Piracanjuba (Brycon orbignyanus) is a fish species highly affected by anthropogenic actions such as overfishing, water pollution, and hydroelectric developments. This species is currently considered in danger of extinction. Objective: To analyze the genetic diversity of a natural population (NP) and two captive broodstocks (SA and SB) of B. orbignyanus. Methods: Samples of caudal fins (NP: 24, SA: 30, and SB: 30) were collected. DNA was extracted and amplified for six RAPD primers and four microsatellite loci. Results: Sixty polymorphic fragments and 17 microsatellite alleles were detected. High intrapopulation heterozygosity (NP: 0.692, SA: 0.724, and SB: 0.686) was observed. Thirty-eight fragments and six alleles were shared among NP, SA, and SB. The FIS and Shannon's Index of diversity revealed a lack of inbreeding within groups. AMOVA analyses and FST indicated very high (NP vs SA and SB) and small (SA vs SB) genetic differentiation, confirmed by genetic distance and identity, number of migrants and a dendrogram, which revealed the formation of two genetic groups. Conclusions: The two marker types showed similar variability. The groups have adequate genetic variability, with high differentiation between NP and SA-SB, and similarity between broodstocks.
Resumen Antecedentes: Piracanjuba (Brycon orbignyanus) es una especie de pez fuertemente impactada por acciones antrópicas como sobrepesca, contaminación del agua y proyectos hidroeléctricos. Esta especie está considerada en peligro de extinción. Objetivo: Analizar la diversidad genética de una población natural (NP) y de dos lotes de reproductores (SA y SB) de B. orbignyanus en cautiverio. Métodos: Se colectaron 84 muestras de aleta caudal (NP: 24, SA: 30 y SB: 30). El ADN fue extraído y amplificado para seis cebadores RAPD y cuatro loci microsatélites. Resultados: Se obtuvieron 60 fragmentos polimórficos y 17 alelos microsatélites. Se observó alta heterocigosidad intra-poblacional (NP: 0,692; SA: 0,724 y SB: 0,686). Treinta y ocho fragmentos y seis alelos fueron compartidos entre NP, SA y SB. Los valores de FIS e índice de Shannon mostraron ausencia de endogamia entre los grupos. Los análisis de ANOVA y FST indicaron alta (NP vs SA y SB) y pequeña (SA vs SB) diferenciación genética; resultados confirmados por la distancia e identidad genética, número de migrantes y dendograma, evidenciando la formación de dos grupos genéticos. Conclusiones: Los grupos poseen adecuada variabilidad genética, con alta diferenciación entre NP vs SA-SB y similitud entre los lotes de reproductores.
Resumo Antecedentes: Piracanjuba (Brycon orbignyanus) é uma espécie peixe fortemente impactada por ações antrópicas como sobrepesca, poluição e construção de hidrelétricas. Atualmente, essa espécie engloba a lista de peixes que correm perigo de extinção. Objetivo: Analisar a diversidade genética de uma população natural (NP) e de dois estoques de reprodutores em cativeiro (SA e SB) de B. orbignyanus. Métodos: Foram coletadas amostras de nadadeira caudal de 84 indivíduos (NP: 24, SA: 30 e SB: 30). O DNA foi extraido e amplificado para seis primers RAPD e quatro loci microssatélites. Resultados: Foram obtidos 60 fragmentos polimórficos e 17 alelos microssatélites. Foi observada uma alta heterozigosidade intra-populacional (NP: 0,692; SA: 0,724 e SB: 0,686). Trinta e oito fragmentos e seis alelos foram compartilhados entre NP, SA e SB. Os valores de FIS e índice de Shannon demonstraram ausência de endogamia entre os grupos. As análises de AMOVA e FST indicaram alta (NP vs SA e SB) e pequena (SA vs SB) diferenciação genética, resultados confirmados pela distância e identidade genética, número de migrantes e dendrograma, que evidenciaram a formação de dois grupamentos genéticos. Conclusões: Os grupos possuem adequada variabilidade genética, com alta diferenciação entre NP e SA-SB e similaridade entre os estoques de reprodutores.
ABSTRACT
ABSTRACT: Brycon orbignyanus, popularly known in Brazil as piracanjuba, is a fish with great economic value but whose natural population drastically decreased in number during the last years. In this context, genetic variability studies of natural stocks and in restocking programs are fundamental for the adoption of conservation measures. Current analysis verifies the cross-amplification of heterologous primers in B. orbignyanus. Fifty-two primers of the species Brycon opalinus, Brycon hilarii, Brycon insignis, Prochilodus sp., Piaractus mesopotamicus, Colossoma macropomum and Oreochromis niloticus were tested. Primers with the best reproducibility were applied to a sample of 20 individuals and the genetic parameters were calculated. Nine primers provided good results for cross-amplification with B. orbignyanus, involving (BoM5 and BoM13) of Brycon opalinus, (Bh5, Bh6, Bh8, Bh13 and Bh16) of Brycon hilarii, (Bc48-10) of Brycon insignis and (Par80) of Prochilodus argenteus. Primers of Piaractus mesopotamicus, Colossoma macropomum and Oreochromis niloticus failed to provide amplification or provided non-specificity. Results demonstrated the possibility of using primers of different species and genera of B. orbignyanus, facilitating genetic studies on the species.
RESUMO: A piracanjuba (Brycon orbignyanus) é um peixe de grande valor econômico que nos últimos anos tem apresentado uma redução drástica em suas populações naturais. Nesse contexto, estudos de variabilidade genética dos estoques naturais e nos programas de repovoamento são fundamentais para adoção de medidas conservacionistas. O objetivo do presente trabalho foi verificar a amplificação cruzada de primers heterologos em B. orbignyanus. Foram avaliados um total de 52 primers das espécies Brycon opalinus, Brycon hilarii, Brycon insignis, Prochilodus sp., Piaractus mesopotamicus, Colossoma macropomum e Oreochromis niloticus. Os primers com melhor reprodutibilidade foram aplicados a uma amostra de 20 indivíduos e os parâmetros genéticos foram calculados. Nove primers apresentaram resultados satisfatórios de amplificação cruzada com B. orbignyanus, sendo das espécies Brycon opalinus (BoM5 e BoM13), Brycon hilarii (Bh5, Bh6, Bh8, Bh13 e Bh16), Brycon insignis (Bc48-10) e Prochilodus argenteus (Par80). Os primers de Piaractus mesopotamicus, Colossoma macropomum e Oreochromis niloticus não apresentaram amplificação ou apresentaram inespecificidade. Os resultados revelaram a possibilidade da utilização de primers de diferentes espécies e gênero em B. orbignyanus, o que facilita a realização de estudos genéticos nessa espécie.
ABSTRACT
Reared fish differ from wild fish in several aspects, including morphology, because they are adapted to captive conditions that are totally different from natural conditions. To minimize the influence of the hatchery environment on the morphology of fish, the use of environmental enrichment through the incorporation of natural designs in captivity, has been proposed. In the present study, we performed the physical structuring of fish farming tanks to verify the enrichment effect on the morphology of two species of neotropical fishes: Prochilodus lineatus and Brycon orbignyanus. Each species was subjected to four different treatments over two months: tanks with submersed logs, with artificial aquatic plants, with both structures and without any structure. Results showed that the structural enrichment had a strong effect on the morphology of the cultured fish, which varied with each species analyzed and with the type of structural complexity added to the tanks. There was an increase of morphological variability in the population of P. lineatus and an increase of the average length in the population of B. orbignyanus. This shows that the environmental enrichment is capable to induce morphological differentiation through phenotypic plasticity, probably generating phenotypes more adapted to exploiting a complex environment. Peixes cultivados diferem de peixes selvagens em vários aspectos, incluindo morfologia, pois são adaptados às condições de cativeiro, que são totalmente diferentes das condições naturais. Para minimizar a influência do meio de cultivo sobre a morfologia dos peixes, o enriquecimento ambiental, através da incorporação de 'designs' naturais em cativeiro, tem sido proposto. No presente estudo, foi realizada a estruturação física de tanques de piscicultura para verificar o efeito deste tipo de enriquecimento ambiental sobre a morfologia de duas espécies de peixes neotropicais: Prochilodus lineatus e Brycon orbignyanus. Cada espécie foi submetida ao longo de dois meses a quatro diferentes tratamentos: tanque com troncos submersos, tanque com plantas aquáticas artificiais, tanque com ambas as estruturas e tanque sem qualquer estrutura. Os resultados demonstraram que o enriquecimento estrutural teve forte efeito sobre a morfologia dos peixes cultivados, o que variou de acordo com a espécie analisada e com o tipo de complexidade estrutural adicionada aos tanques. Houve aumento da variabilidade morfológica na população de P. lineatus e aumento do comprimento médio na população de B. orbignyanus. Isto mostra que o enriquecimento do ambiente de cultivo é capaz de induzir a diferenciação morfológica através de plasticidade fenotípica, provavelmente gerando fenótipos mais adaptados à exploração de um ambiente complexo.
Subject(s)
Animals , Fishes/growth & development , Storage Tanks/analysis , Aquatic Environment/adverse effectsABSTRACT
Due to the importance of water variables conditions and available food in the development and survival of fish larvae, the current research evaluates the effects of two different food treatments (ration + zooplankton and only zooplankton) and water quality in tanks with Brycon orbignyanus larvae. Total water transparency (45 cm) has been mainly associated with short residence time, continuous water flow and shallowness. Dissolved oxygen ranged between 1.32 and 7.00 mg.L-1 in tanks with ration + zooplankton and between 1.82 and 7.60 mg.L-1 in tanks with only zooplankton treatments. Nutrients were directly affected by the addition of ration in water, with the exception of nitrite. Ten Rotifera species were found represented by high densities, ranging between 8.7 x 10(5) and 1.3 x 10(6) org.m-3, throughout the experimental period (January to March/1996). Cladocera had the lowest density in the four tanks under analysis and ranged between 4.7 x 10(4) and 2.1 x 10(5) org.m-3 for the six species. Diaphanosoma birgei has been classified as the most frequent species. Since ration + zooplankton produced better larvae yield, this treatment is recommended for Brycon orbignyanus larvae.
Devido à importância das condições das variáveis da água e do alimento disponível no desenvolvimento e sobrevivência das larvas de peixes, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do uso de dois tratamentos alimentares (ração + zooplâncton e somente zooplâncton) e a qualidade da água, em tanques de larvicultura de Brycon orbignyanus. A transparência total da água (45 cm) esteve associada principalmente ao curto tempo de residência, fluxo contínuo e baixa profundidade. As concentrações de oxigênio dissolvido variaram de 1,32 a 7,00 mg.L-1 no tratamento contendo ração + zooplâncton, e de 1,82 a 7,60 mg.L-1 no tratamento contendo somente zooplâncton. Os nutrientes foram diretamente influenciados pela adição de ração no meio com exceção do nitrito. Rotifera apresentou a maior densidade, variando ao longo do período experimental de 8,7 x 10(5) a 1,3 x 10(6) org.m-3 entre os quatro tanques estudados, num total de dez espécies. A menor densidade foi observada para Cladocera, variando de 4,7 x 10(4) a 2,1 x 10(5) org.m-3 num total de seis espécies encontradas, sendo Diaphanosoma birgei a única espécie classificada como muito freqüente. O uso de ração junto com zooplâncton proporcionou melhor rendimento para larvas de B. orbignyanus.