Genetic diversity and genetic structure of Puya raimondii (Bromeliaceae) for its conservation in the Peruvian Andes

Resumen Puya raimondii es una especie endémica de los altos Andes de Perú y Bolivia. En el Perú se distribuye desde 8.068501°S, 16.170280°W hasta 16.180580° S, 70.658873° W, entre los 3600 y 4800 m de altitud, viviendo en condiciones climáticas extremas propias de la Puna, donde juega un papel ecológico importante. Pese a la amplia distribución de las poblaciones de P. raimondii en el Perú, aparentemente son bastante uniformes morfológicamente; por lo que surgen las siguientes preguntas: ¿Podrán las actuales herramientas moleculares mostrar diferencias entre las numerosas poblaciones? ¿Son suficientes las áreas de conservación establecidas para P. raimondii ya que albergan la variabilidad existente? Para responder a estas interrogantes, este trabajo tuvo como objetivo evaluar la diversidad genética y estructura genética en una población del norte del país, Pachapaqui (departamento de Ancash), una población del centro, Yanacancha (Junín), y una población del sur, Lampa - sector Choconchaca (Puno), utilizando marcadores microsatélites (SSR) específicos para la especie. Los parámetros de diversidad genética utilizados incluyeron número de alelos (A), alelos exclusivos (RA), heterocigosidad observada (Ho), heterocigosidad esperada (He) e índice de contenido polimórfico (PIC). Los resultados mostraron que el número total de A varió de 2 ‒ 13, los valores de He fueron 0 ‒ 0.723 y Ho 0 ‒ 0.929, con un He promedio de 0.217, indicando una diversidad genética moderada a alta, siendo la población de Lampa-sector Choconchaca, la que presentó mayor diversidad alélica y mayor diversidad genética. La prueba de Hardy-Weinberg mostró que las poblaciones se encuentran en desequilibrio HW, el análisis estadístico indica un 65% de variación genética a nivel poblacional y valores de FST (0.426) y RST (0.650) que indican alta diferenciación genética entre poblaciones, con dos grupos genéticos (K=2) que corresponden a las poblaciones del centro-norte y sur del Perú. Los resultados brindan información útil para establecer estrategias de conservación para P. raimondii, que conduzcan a la creación de una área de conservación adicional para proteger a las poblaciones del sur del Perú.

Abstract Puya raimondii is an endemic species from the high Andes of Peru and Bolivia. In Peru it is distributed from 8.068501°S, 16.170280°W to 16.180580°S, 70.658873°W, between 3600 and 4800 m, living in extreme climatic conditions typical of the Puna, where it plays an important ecological role. Despite the wide distribution of P. raimondii populations in Peru, they appear to be fairly uniform morphologically. The following questions arise: Will the current molecular tools be able to show differences between the numerous populations? Are the conservation areas established for P. raimondii sufficient since they harbor the existing variability? To answer these questions, this work aimed to evaluate the genetic diversity and genetic structure in a northern population, Pachapaqui (Ancash department), a central population, Yanacancha (Junin), and a southern population, Lampa - Choconchaca sector (Puno), using microsatellite markers (SSR) specific for the species. The genetic diversity parameters used included number of alleles (A), exclusive alleles (RA), observed heterozygosity (Ho), expected heterozygosity (He), and polymorphic content index (PIC). The results showed that the total number of A varied from 2 - 13, the He values were 0 ‒ 0.723 and Ho 0 ‒ 0.929, with an average He of 0.217, indicating a moderate to high genetic diversity, being the population of Lampa-Choconchaca sector, the one that presented the greatest allelic diversity and the greatest genetic diversity. The Hardy-Weinberg test showed that the populations are in HW disequilibrium, the statistical analysis indicates 65% of the genetic variation at the population level and values of FST (0.426) and RST (0.650) that indicate high genetic differentiation among populations, with two genetic groups (K=2) that correspond to the populations of northern-central and southern Peru. The results provide useful information to establish conservation strategies for P. raimondii, which lead to the creation of an additional conservation area to protect the populations in southern Peru.

Phylogeography of the white-crowned parrot (Pionus senilis) / Filogeografia do maitaca-de-testa-branca (Pionus senilis)

Abstract The white-crowned parrot Pionus senilis (von Spix, 1824) is distributed throughout Middle America, inhabiting the Gulf of Mexico coastal area from Tamaulipas (Mexico) to northern Panama. We used mitochondrial data (COI, ND2 and ND4) from 55 specimens to infer phylogenetic relationships, and analyzed the phylogeographic structure, genetic diversity, divergence periods, and historical demography to explore phylogeographic patterns. We found three divergent lineages: two geographically separated by the Isthmus of Tehuantepec, and the third, in Costa Rica by the Nicaragua Depression. The analysis of molecular variance and statistical analyses were consistent with genetically distinct populations. The Central American lineage diverged 1.33 million years ago, whereas the other two lines branched off 1.19 million years ago. This phylogenetic pattern has been reported in other species of Middle American birds.

Resumo A curica-de-testa-branca Pionus senilis (von Spix, 1824) está distribuída por toda a América Central, habitando a área costeira do Golfo do México de Tamaulipas (México) ao norte do Panamá. Usamos dados mitocondriais (COI, ND2 e ND4) de 55 espécimes para inferir relações filogenéticas e analisamos a estrutura filogeográfica, diversidade genética, períodos de divergência e demografia histórica para explorar padrões filogeográficos. Encontramos três linhagens divergentes: duas geograficamente separadas pelo Istmo de Tehuantepec, e a terceira, na Costa Rica pela Depressão da Nicarágua. A análise de variância molecular e as análises estatísticas foram consistentes com populações geneticamente distintas. A linhagem da América Central divergiu há 1.33 milhão de anos, enquanto as outras duas linhas se ramificaram há 1.19 milhão de anos. Este padrão filogenético foi relatado em outras espécies de aves da América Central.

Genetic diversity assessment for the vulnerable migratory cownose ray Rhinoptera bonasus (Myliobatiformes: Rhinopteridae) from the southwestern Atlantic Ocean

ABSTRACT Rhinoptera bonasus is a bento-pelagic and highly migratory species occurring from southern United States to northern Argentina. Due to overfishing effects, R. bonasus is currently at risk, classified by the IUCN Red List as vulnerable. Considering the lack of molecular data available for R. bonasus, this study aimed to describe the genetic variability and population structure of specimens sampled from three Brazilian coast ecoregions (Amazon ecoregion, Pará; Northeastern ecoregion, Pernambuco and Southeastern ecoregion, Rio de Janeiro, São Paulo and Santa Catarina), through five polymorphic microsatellite markers. Here testing the panmixia hypothesis for Brazilian ecoregions and test natal philopathy. A total of 69 analyzed specimens revealed individual and significant genetic differentiation between the sampled locations. ST (0.12), PCA, DAPC and Bayesian analyses of the genetic population structure revealed at least two distinct genetic R. bonasus groupings. IBD tests were significant, indicating a correlation between genetic and geographical distance among populations, which can be explained by reproductive philopatric behavior. Philopatric behavior associated with R. bonasus mobility may influence the differentiation values observed for all loci in the investigated samples.

RESUMO Rhinoptera bonasus é uma espécie bento-pelágica e altamente migratória, que ocorre do sul dos Estados Unidos ao norte da Argentina. Devido aos efeitos da sobrepesca, R. bonasus está atualmente em risco, classificada pela Lista Vermelha da IUCN como vulnerável. Considerando a falta de dados moleculares disponíveis para R. bonasus, este estudo teve como objetivo descrever a variabilidade genética e estrutura populacional de espécimes amostrados em três ecorregiões do litoral brasileiro (Ecorregião Amazônica, Pará; Ecorregião Nordeste, Pernambuco e Ecorregião Sudeste, Rio de Janeiro, São Paulo e Santa Catarina), por meio de cinco marcadores microssatélites polimórficos. Assim, testaremos as hipóteses de panmixia e filopatria natal. Um total de 69 espécimes analisados revelou diferenciação genética individual e significativa entre os locais amostrados. As análises de ST (0,12), PCA, DAPC e Bayesiana revelaram pelo menos dois agrupamentos genéticos distintos de R. bonasus. Os testes de IBD foram significativos, indicando uma correlação entre a distância genética e geográfica entre as populações, o que pode ser explicado pelo comportamento filopátrico reprodutivo. O comportamento filopátrico associado à mobilidade de R. bonasus pode influenciar os valores de diferenciação observados para todos os loci nas amostras investigadas.

Identification of microsatellite markers and their application in yellow catfish (Pseudobagrus fulvidraco Richardson, 1846) population genetics of Korea

Microsatellite markers from a fresh water yellow catfish, Pseudobagrus fulvidraco, were developed by whole-genome sequencing in the Ion S5 system. Of the 40 chosen sets of microsatellite markers, with tetra-repeat and penta-repeat motifs, from a total 19,743 sequence, only 13 markers were successfully applied in 78 individual fish sampled to detect genomic variability from four natural populations of Korea. On an average, the number of alleles per marker was 6.7. The observed heterozygosity varied from 0.048 to 0.810. Twelve microsatellite markers conformed to Hardy–Weinberg equilibrium and none exhibited significant linkage disequilibrium. In yellow catfish, genetic differentiation among four natural populations was further supported by FST (P < 0.05) and STRUCTURE analysis. The microsatellite markers identified could facilitate genetic diversity and population structure studies and thus aid in conservation of the yellow catfish.

Phylogeographic analyses of the pampas cat (Leopardus colocola; Carnivora, Felidae) reveal a complex demographic history

Abstract The pampas cat is a small felid that occurs in open habitats throughout much of South America. Previous studies have revealed intriguing patterns of morphological differentiation and genetic structure among its populations, as well as molecular evidence for hybridization with the closely related L. tigrinus. Here we report phylogeographic analyses encompassing most of its distribution (focusing particularly on Brazilian specimens, which had been poorly sampled in previous studies), using a novel dataset comprising 2,143 bp of the mitogenome, along with previously reported mtDNA sequences. Our data revealed strong population strutucture and supported a west-to-east colonization process in this species' history. We detected two population expansion events, one older (ca. 200 thousand years ago [kya]) in western South America and another more recent (ca. 60-50 kya) in eastern areas, coinciding with the expansion of savanna environments in Brazil. Analyses including L. tigrinus individuals bearing introgressed mtDNA from L. colocola showed a complete lack of shared haplotypes between species, indicating that their hybridization was ancient. Finally, we observed a close relationship between Brazilian/Uruguayan L. colocola haplotypes and those sampled in L. tigrinus, indicating that their hybridization was likely related to the demographic expansion of L. colocola into eastern South America.

Variation and genetic structure of the endangered Lepus flavigularis (Lagomorpha: Leporidae) / Variación y estructura genética de la liebre en peligro de extinción, Lepus flavigularis (Lagomorpha: Leporidae)

Abstract Lepus flavigularis, is an endemic and endangered species, with only four populations inhabiting Oaxaca, México: Montecillo Santa Cruz, Aguachil, San Francisco del Mar Viejo and Santa María del Mar. Nevertheless, human activities like poaching and land use changes, and the low genetic diversity detected with mitochondrial DNA and allozymes in previous studies, have supported the urgent need of management strategies for this species, and suggest the definition of management units. For this, it is necessary to study the genetic structure with nuclear genes, due to their inheritance and high polymorphism, therefore, the objective of this study was to examine the variation and genetic structure of L. flavigularis using nuclear microsatellites. We sampled four populations of L. flavigularis and a total of 67 jackrabbits were captured by night sampling during the period of 2001 to 2006. We obtained the genomic DNA by the phenol-chloroform-isoamyl alcohol method. To obtain the diversity and genetic structure, seven microsatellites were amplified using the Polymerase Chain Reaction (PCR); the amplifications were visualized through electrophoresis with 10 % polyacrylamide gels, dyed with ethidium bromide. Genetic diversity was determined using the software GenAlEx v. 6.4, and genetic structure was obtained with ARLEQUIN v. 3.1; null alleles were evaluated using the program Micro-Checker v.2.2.2. Additionally, a Bayesian analysis was performed with software STRUCTURE v. 2.2.3., and the isolation by distance (IBD) was studied using the program PASSAGE v.2.0.11.6. Our results showed that the genetic variation found was low ( HO = 0.30, HE = 0.24) when compared to other jackrabbit species. Fixed alleles and moderate levels of genetic differentiation (F ST = 0.18, P = 0.001) were detected among populations, indicating the effect of the genetic drift and limited gene flow. Bayesian clustering analysis revealed two groups: (1) jackrabbits from Montecillo Santa Cruz, and (2) individuals living in Aguachil, San Francisco del Mar Viejo and Santa María del Mar. No evidence was found of isolation by distance. It is possible that the geographic barriers present between populations (e.g. lagoons, human settlements), rather than the geographical distance between them, may explain the observed genetic structure. The inbreeding coefficient was negative ( FIS =-0.27, P = 0.03), indicating genetic sub-structure in populations. We suggest two management units based on the genetically closer populations, which will help define precise conservation actions in L. flavigularis. This research is the basis for defining translocation of individuals between populations, nevertheless, a more extensive future study, with specific molecular markers for L. flavigularis, is required. In addition, it is necessary to analyze the barriers that limit the gene flow, since it is urgent to reduce the genetic differentiation between populations and increase the genetic diversity of this species.

Resumen Lepus flavigularis es una especie endémica y en peligro, con solo cuatro poblaciones ubicadas en Oaxaca, México: Montecillo Santa Cruz, Aguachil, San Francisco del Mar Viejo y Santa María del Mar. Las actividades humanas (e.g. cacería, cambios de uso de suelo) y la baja diversidad genética detectada con ADN mitocondrial y aloenzimas muestran la urgencia de desarrollar estrategias de manejo para esta especie. Para definir unidades de manejo es necesario estudiar la estructura genética con genes nucleares debido a su herencia y alto polimorfismo, por lo tanto, el objetivo de este estudio fue examinar la variación y estructura genética de L. flavigularis con microsatélites nucleares. Se obtuvo el ADN genómico de 67 liebres de las cuatro poblaciones de L. flavigularis, capturadas mediante muestreo nocturno de 2001 a 2006, mediante el método fenol-cloroformo-alcohol isoamílico. Para obtener la diversidad y estructura genética se amplificaron siete microsatélites con la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR). Las amplificaciones se visualizaron mediante electroforesis con geles de poliacrilamida al 10 %, teñidas con bromuro de etidio. La diversidad genética se determinó con el programa GenAlEx v.6.4, y la estructura genética se obtuvo con el ARLEQUIN v.3.1. Se evaluaron los alelos nulos con el programa Micro-Checker v.2.2.2. Adicionalmente, se realizó un análisis bayesiano con el software STRUCTURE v.2.2.3, y se estudió el aislamiento por distancia (IBD) mediante el programa PASSAGE v.2.0.11.6. La variación genética encontrada fue baja ( HO = 0.30, HE = 0.24) en comparación con otras especies de liebres. Se detectaron alelos fijos y diferenciación genética moderada (F ST = 0.18, P < 0.001) entre las poblaciones, lo que indica el efecto de la deriva genética y flujo genético limitado. El análisis Bayesiano reveló dos grupos: (1) liebres de Montecillo Santa Cruz, e (2) individuos de Aguachil, San Francisco del Mar Viejo y Santa María del Mar. No se detectó evidencia de aislamiento por distancia. Es posible que las barreras geográficas presentes entre las poblaciones (e.g. lagunas, asentamientos humanos), más que la distancia geográfica entre ellas, expliquen la estructura genética observada. El coeficiente de endogamia fue negativo ( FIS =-0.27, P = 0.03), indicando sub-estructura genética en las poblaciones. Sugerimos dos unidades de manejo con base en las poblaciones más cercanas genéticamente, lo que ayudará a definir acciones precisas de conservación en L. flavigularis. Esta investigación es la base para definir la translocación de individuos entre las poblaciones, sin embargo, se requiere un estudio futuro más amplio que incorpore marcadores moleculares específicos para L. flavigularis. Asimismo, es necesario analizar las barreras que limitan el flujo genético, ya que es urgente reducir la diferenciación genética entre poblaciones e incrementar la diversidad genética de esta especie.

Molecular identification of Atlantic goliath grouper Epinephelus itajara (Lichtenstein, 1822) (Perciformes: Epinephelidae) and related commercial species applying multiplex PCR

The Atlantic goliath grouper, Epinephelus itajara , is a critically endangered species, threatened by illegal fishing and the destruction of its habitats. A number of other closely related grouper species found in the western Atlantic are also fished intensively. While some countries apply rigorous legislation, illegal harvesting followed by the falsification of fish products, which impedes the correct identification of the species, is a common practice, allowing the catch to be marketed as a different grouper species. In this case, molecular techniques represent an important tool for the monitoring and regulation of fishery practices, and are essential for the forensic identification of a number of different species. In the present study, species-specific primers were developed for the Cytochrome Oxidase subunit I gene, which were applied in a multiplex PCR for the simultaneous identification of nine different species of Epinephelidae: Epinephelus itajara , E. quinquefasciatus , E. morio , Hyporthodus flavolimbatus , H. niveatus , Mycteroperca acutirostris , M. bonaci , M. marginata , and M. microlepis . Multiplex PCR is a rapid, reliable and cost-effective procedure for the identification of commercially-valuable endangered fish species, and may represent a valuable tool for the regulation and sustainable management of fishery resources.(AU)

O mero, Epinephelus itajara , encontra-se criticamente ameaçado, resultado da pesca ilegal e destruição dos habitas. Filogeneticamente relacionadas a este táxon encontram-se garoupas que atualmente são intensamente pescadas no Atlântico Oeste. Apesar de leis mais restritivas aplicadas em alguns países, a captura ilegal com a descaracterização morfológica é uma prática comum que impossibilita a identificação correta da espécie permitindo que seja comercializada como garoupas, badejos ou chernes. A este respeito, técnicas moleculares representam ferramentas importantes para o monitoramento e fiscalização da pesca, provando ser essencial, na identificação forense de diversas espécies. Primers espécie-específicos foram desenvolvidos com base no gene Citocromo Oxidase subunidade I que aplicados em PCR-Multiplex possibilitam a identificação simultânea de nove espécies Epinephelidae: Epinephelus itajara , E. quinquefasciatus , E. morio , Hyporthodus flavolimbatus , H. niveatus , Mycteroperca acutirostris , M. bonaci , M. marginata e M. microlepis . A identificação via PCR multiplex de espécies de peixes ameaçadas e comercialmente importantes é um método rápido, prático, seguro e de baixo custo, que poderá ser útil o controle do uso e manejo sustentável de recursos pesqueiros.(AU)

Genetic Variability of Brycon hilarii in a Repopulation Program

ABSTRACT Brycon hilarii, popularly called piraputanga in Brazil, is a species distributed throughout the whole basin of the river Paraguay. In recent years, the species has been on a repopulation program due to its remarkable decline as a wild species in the region. Assessment of the genetic diversity of broodstock and fingerling stocks in repopulation programs is basic to avoid genetic impacts on wild populations. The genetic variability of the wild population and of the broodstock and fingerling stocks of B. hilarii in a repopulation program in the river Itiquira MT Brazil will be determined. Seven microsatellite loci produced 52 polymorphic alleles and heterozygosity revealed rates between 0.5794 and 0.7204. FIS did not register any endogamy in the broodstock but it was present in fingerlings and wild populations. Intra- and inter-specific genetic variability rates were higher within each combination but not between groups. Grouping in fingerling groups had a lower density when compared to the others. There is a higher genetic proximity between the natural population and broodstock (0.0237) when the distance between populations was analyzed, even though the two were greatly distant from the fingerling group (0.2622 - 0.2617). Results show that the wild population and the broodstock had high genetic variability and low genetic divergence; contrastingly, fingerlings showed mild genetic variability and great divergence when compared to other groups, indicating that they were not adequately constituted.

The roles of marginal lagoons in the maintenance of genetic diversity in the Brazilian migratory fishes Prochilodus argenteus and P. costatus

The rio São Francisco basin contains many endemic species, such as Prochilodus argenteus and P. costatus, which have great commercial importance. However, information about the main recruitment sites and genetic studies containing extensive sampling of these species are scarce. To investigate the roles of the marginal lagoons in the maintenance of genetic variability and in the population structure, we analyzed six microsatellite loci in nine sampling groups of P. argenteus and five sampling groups of P. costatus. Our results showed high levels of genetic variability and low values of genetic differentiation for P. argenteus (F ST = 0.008, P < 0.05) and for P. costatus (F ST = 0.031, P < 0.05). In addition, high values of gene flow combined with a small genetic distance suggest the presence of a single population for each species in the middle rio São Francisco basin. Moreover, putative migration routes involving marginal lagoons during the reproductive season could be detected, confirming the importance of these nurseries in the lifecycle of these species. Our results also indicate the necessity of adequate management of the fish resources and the conservation of the floodplains in the rio São Francisco basin.

A bacia do rio São Francisco contém muitas espécies endêmicas, tais como Prochilodus argenteus e P. costatus, os quais têm grande importância comercial. Entretanto, informações sobre as principais áreas de recrutamento e estudos genéticos contendo uma extensa amostragem dessas espécies no rio São Francisco são escassas. Para investigar o papel das lagoas marginais na manutenção da variabilidade genética e na estruturação populacional dessas espécies, nós analisamos seis loci microssatélites em nove grupos amostrais de P. argenteus e cinco grupos amostrais de P. costatus. Nossos resultados revelaram altos níveis de variabilidade genética para ambas as espécies e valores baixos de diferenciação genética para P. argenteus (F ST= 0.008, P < 0.05) e P. costatus (F ST= 0.031, P < 0.05). Adicionalmente, valores altos de fluxo gênico combinados com a distância genética baixa sugerem a presença de uma única população para cada espécie no médio rio São Francisco. Possíveis rotas migratórias envolvendo lagoas marginais durante o período reprodutivo puderam ser detectadas, confirmando a importância das lagoas marginais no ciclo de vida dessas espécies. Nossos resultados também indicaram a necessidade de um manejo adequado dos recursos pesqueiros e a conservação das várzeas na bacia do rio São Francisco.

Pleistocene karyotypic divergence in Hoplias malabaricus (Bloch, 1794) (Teleostei: Erythrinidae) populations in southeastern Brazil

The lacustrine system of the middle rio Doce basin is considered a paradigm of Pleistocene geomorphology. In these lakes, two Hoplias malabaricus karyomorphs (2n = 42A and 2n = 42B) live in sintopy in Carioca Lake. Cytogenetic analyses were performed on 65 specimens from 8 lakes (including Carioca Lake) to determine the distribution and relative frequency of these karyomorphs and the degree of cytogenetic divergence caused putatively by recent geographic isolation. All fish were 2n = 42B karyomorphs, except for 1 specimen from the Marola Lake, which was 2n = 42A. Among-population variation was especially high for C-banding patterns. Other characters such as X chromosome size and CMA3/DAPI also varied among populations. Our results suggested that the karyotype of H. malabaricus is able to respond rapidly to geographic isolation, and revealed that heterochromatic variation may represent the lowest hierarchical level of chromosomal evolution.

O sistema lacustre da bacia do médio rio Doce é considerado um paradigma da geomorfologia do Pleistoceno. Nestes lagos, dois cariomorfos de Hoplias malabaricus (2n = 42A e 2n = 42B) vivem em sintopia na lagoa Carioca. Análises citogenéticas foram realizadas em 65 amostras de 8 lagos (incluindo lagoa Carioca) para determinar a distribuição e frequência relativa destes cariomorfos e o grau de divergência citogenética aparentemente causada pelo isolamento geográfico recente. Todos os peixes apresentaram o cariomorfo 2n = 42B, com exceção de 1 espécime da lagoa Marola, que foi 2n = 42A. Entre as populações, a variação foi especialmente elevada nos padrões de bandamento C. Outros caracteres como o tamanho do cromossomo X e os padrões de CMA3/DAPI também variaram entre as populações. Nossos resultados sugerem que o genoma de H. malabaricus é capaz de responder rapidamente ao isolamento geográfico, revelando que a variação de heterocromatina pode representar o nível hierárquico mais baixo de evolução cromossômica.

Preliminary qualitative analysis on mtDNA in Astyanax fasciatus populations Cuvier, 1819 (Teleostei; Characidae) indicate population distinctiveness

A preliminary qualitative analysis of genetic variability status in Astyanax fasciatus (Cuvier, 1819) from upper Tibagi River headwaters and Vila Velha State Park (VVSP) was carried out by enzymatic digestion (RFLP) of D-Loop region from mtDNA. The results showed that Tibagi and VVSP populations were genetically different.

Uma análise qualitativa da variabilidade genética em Astyanax fasciatus (Cuvier, 1819) do alto Rio Tibagi e Parque Estadual de Vila Velha (PEVV) foi conduzida por digestão enzimática (RFLP) da região D-Loop do mtDNA. Os resultados evidenciaram que essas populações são geneticamente diferentes.

Genetic diversity and conservation of native populations of Maytenus Ilicifolia Mart. ex Reiss / Diversidade genética de conservação em populações nativas de Maytenus ilicifolia Mart. ex Reiss

The aim of this work was to analyze genetic variability in 18 populations of Maytenus ilicifolia, and representatives of Maytenus aquifolia and Maytenus evonymoidis, collected in the states of Mato Grosso do Sul, Paraná, Santa Catarina and Rio Grande do Sul, using RAPD molecular markers. Considering total samples of the three species, 263 amplified fragments were identified, of which 72.2% showed to be polymorphous. The index of similarity (Jaccard coefficient) was on average 0.64 between M. ilicifolia and M. aquifolia; 0.47 between M. ilicifolia and M. evonymoidis; and 0.44 between M. aquifolia and M. evonymoidis. The analysis of groupings by the UPGMA algorithm allowed to clearly separate the three analyzed species. In determining the variability in M. ilicifolia, 222 bands were identified, on average 11.1 bands per primer, being 43.2% polymorphous. The index of similarity (Jaccard coefficient) in the bulks of each population in M. ilicifolia was, on average, 0.92 and the index of similarities among the populations was 0.83. The analysis of groupings with the UPGMA algorithm and the analysis of the main coordination (PCO), allowed the separation of the analyzed populations into three groups, the populations from the south of Rio Grande do Sul and the population from Mato Grosso do Sul standing out. A relation between the groupings found and the edaphoclimatic conditions of the collecting places was observed.

O objetivo deste trabalho foi analisar a variabilidade genética em dezoito populações de Maytenus ilicifolia, e representantes de Maytenus aquifolia e Maytenus evonymoidis, coletadas nos Estados do Mato Grosso do Sul, Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul, utilizando marcadores moleculares RAPD. Considerados todos os representantes das três espécies, foram identificados 263 fragmentos amplificados, dos quais 72,2% mostraram-se polimórficos. O índice de similaridade (coeficiente de Jaccard) foi em média de 0,64 entre M. ilicifolia e M. aquifolia, de 0,47 entre M. ilicifolia e M. evonymoidis e de 0,44 entre M. aquifolia e M. evonymoidis. A análise de agrupamentos através do algoritmo UPGMA permitiu separar claramente as três espécies analisadas. Na determinação da variabilidade dentro de M. ilicifolia foram identificadas 222 bandas, em média de 11,1 bandas por primer, sendo 43,2% polimórficas. O índice de similaridade (coeficiente de Jaccard) dentro dos bulks de cada população em M. ilicifolia foi em média de 0,92, e índices de similaridade entre as populações de 0,83. A análise de agrupamentos através do algoritmo UPGMA e análise de coordenadas principais (PCO), permitiram separar as populações analisadas em três grupos, destacando as populações do sul do RS e a de MS das outras avaliadas. Foi observada uma relação entre os agrupamentos encontrados e as características edafoclimáticas dos locais de coleta.

Rapid and inexpensive analysis of genetic variability in Arapaima gigas by PCR multiplex panel of eight microsatellites

The aim of the present study was the development of a multiplex genotyping panel of eight microsatellite markers of Arapaima gigas, previously described. Specific primer pairs were developed, each one of them marked with either FAM-6, HEX or NED. The amplification conditions using the new primers were standardized for a single reaction. The results obtained demonstrate high heterozygosity (average of 0.69) in a Lower Amazon population. The multiplex system described can thus be considered a fast, efficient and inexpensive method for the investigation of genetic variability in Arapaima populations.

Genomic resources for the conservation and management of the harpy eagle (Harpia harpyja, Falconiformes, Accipitridae)

We report the characterization and optimization of 45 heterologous microsatellite loci, and the development of a new set of molecular sex markers for the conservation and management of the Neotropical harpy eagle (Harpia harpyja L. 1758). Of the 45 microsatellites tested, 24 were polymorphic, six monomorphic, 10 uncharacterizable due to multiple bands and five did not amplify. The observed gene diversity of the analyzed sample of H. harpyja was low and similar to that of other threatened Falconiformes. While a high proportion of the microsatellite markers were highly variable, individuals of H. harpyja could be differentiated by a joint analysis of just three (p = 2.79 x 10-4) or four markers (p = 2.89 x 10-5). Paternity could be rejected with 95.23 percent and 97.83 percent probabilities using the same three and four markers, respectively. The sex determination markers easily and consistently differentiated males from females even with highly degraded DNA extracted from naturally shed feathers. The markers reported in this study potentially provide an excellent set of molecular tools for the conservation and management of wild and captive H. harpyja and they may also prove useful for the enigmatic Neotropical crested eagle (Morphnus guianensis Daudin 1800).

Genetic structure in two northern muriqui populations (Brachyteles hypoxanthus, Primates, Atelidae) as inferred from fecal DNA

We assessed the genetic diversity of two northern muriqui (Brachyteles hypoxanthus Primata, Atelidae) populations, the Feliciano Miguel Abdala population (FMA, n = 108) in the Brazilian state of Minas Gerais (19°44' S, 41°49' W) and the Santa Maria de Jetibá population (SMJ, n = 18) in the Brazilian state of Espírito Santo (20°01' S, 40°44' W). Fecal DNA was isolated and PCR-RFLP analysis used to analyze 2160 bp of mitochondrial DNA, made up of an 820 bp segment of the gene cytochrome c oxidase subunit 2 (cox2, EC 1.9.3.1), an 880 bp segment of the gene cytochrome b (cytb, EC 1.10.2.2) and 460 bp of the hypervariable segment of the mtDNA control region (HVRI). The cox2 and cytb sequences were monomorphic within and between populations whereas the HVRI revealed three different population exclusive haplotypes, one unique to the SMJ population and two, present at similar frequencies, in the FMA population. Overall haplotype diversity (h = 0.609) and nucleotide diversity (pi = 0.181) were high but reduced within populations. The populations were genetically structured with a high fixation index (F ST = 0.725), possibly due to historical subdivision. These findings have conservation implications because they seem to indicate that the populations are distinct management units.

Conservation genetics of the giant otter (Pteronura brasiliensis (Zimmerman, 1780)) (Carnivora, Mustelidae)

The giant otter (Pteronura brasiliensis) is an aquatic mammal of the Mustelidae family, endemic to South America. Its original distribution corresponds to the region from the Guyanas to Central-North Argentina, but it is extinct or on the verge of extinction in most of its historical range. Currently, the species is considered endangered by the World Conservation Union (IUCN). Based on its geographic distribution in the South American continent and on some morphological characters, two subspecies were suggested: P. brasiliensis brasiliensis, occurring in the Amazon and Orinoco River Basins, and P. brasiliensis paranensis, in the Paraná and Paraguai River Basins. However, there is no consensus on assuming this subspecies division and no detailed studies have been carried out to elucidate this question. This study aims to evaluate the genetic diversity and population structure of Pteronura brasiliensis along its range in Brazil to check the possibility of the existence of two distinct subspecies using also a reciprocal monophyly criterion. We analyzed the control region, and the Cytochrome b and Cytochrome c Oxidase subunit I genes of the mitochondrial DNA in several giant otter populations from the Amazon and Paraguai River Basins. Analyses have indicated some degree of geographic correlation and a high level of inter-population divergence, although the subspecies division is not highly supported. As we observed strong population structure, we cannot rule out the existence of further divisions shaping the species distribution. The results suggest that a more complex population structure occurs in P. brasiliensis, and the conservation practice should concentrate on preserving all remaining local populations.

A ariranha (Pteronura brasiliensis) é um mamífero aquático da família Mustelidae, endêmico da América do Sul. Sua distribuição original se estendia desde as Guianas até o centro-norte da Argentina, mas está extinta ou à beira da extinção na maior parte de sua distribuição histórica. Atualmente a espécie é considerada como ameaçada de extinção pela World Conservation Union (IUCN). Em função de sua distribuição no continente sul-americano e de algumas características morfológicas, duas subespécies foram sugeridas: P. brasiliensis brasiliensis, com ocorrência nas bacias do Amazonas e Orinoco, e P. brasiliensis paranensis, ocorrendo nas bacias dos Rios Paraná e Paraguai. Inexiste, contudo, um consenso sobre a validade da divisão em subespécies e nenhum estudo detalhado foi realizado para elucidar esta questão. Este trabalho tem o objetivo de avaliar a diversidade genética e a estrutura populacional de P. brasiliensis ao longo de sua distribuição no Brasil para verificar a existência de duas subespécies baseando-se também em um critério de monofilia recíproca. A região controle e os genes do Citocromo b e da Subunidade I da Citocromo c Oxidase do DNA mitocondrial foram analisados em diversas populações de ariranha que ocorrem nas bacias dos rios Amazonas e Paraguai. As análises indicaram um grau moderado de correlação geográfica e um alto nível de divergência inter-populacional, embora a divisão em subespécies não seja bem sustentada. Como uma forte estruturação populacional foi observada, não é possível descartar a existência de outras subdivisões nesta espécie. Os resultados indicam a presença de uma estrutura populacional mais complexa em P. brasiliensis, o que implica que medidas de conservação deveriam concentrar seus esforços preservando todas as populações locais remanescentes.

Population structuring of the endemic black-cheeked gnateater, Conopophaga melanops melanops (Vieillot, 1818) (Aves, Conopophagidae), in the Brazilian Atlantic Forest

Randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) markers were used to analyze genetic differentiation among three populations of the endemic Black-cheeked Gnateater (Conopophaga melanops melanops) within a larger pristine reminiscent of the Brazilian Atlantic Forest. Analyses of molecular variance (AMOVA) (phiST = 0.13149, P < 0.0001) and the nonparametric test for homogeneity of the molecular variance (HOMOVA) (B = 0.32337; P = 0.0019) showed a statistically significant genetic divergence among the three Black-cheeked Gnateater populations in a continuous transect of 250 km. Some hypothetic explanations for these results are the sedentary nature of the species and the historical isolation of the populations in refuges during the Pleistocene. The present results suggest that the local populations were naturally differentiated along the entire original range before the recent process of massive deforestation.

Marcadores polimórficos de DNA amplificados ao acaso (RAPD) foram utilizados para analisar a diferenciação genética entre três populações do endêmico cuspidor-de-máscara preta (Conopophaga melanops melanops) de um amplo remanescente preservado da floresta Atlântica brasileira. Análises de Variância Molecular (AMOVA) (fiST = 0,13149, P < 0,0001) e o teste não paramétrico para a homogeneidade da variância molecular (HOMOVA) (B = 0,32337; P = 0,0019) comprovaram uma divergência genética significativa entre as três populações em um transecto contínuo de 250 km. Algumas explicações hipotéticas para estes resultados são a natureza sedentária da espécie e o isolamento histórico das populações em refúgios durante o Pleistoceno. Os presentes resultados sugerem que as populações locais foram diferenciadas naturalmente ao longo da distribuição original antes do recente processo de intenso desmatamento.

Genetic evidence of population structuring in the neotropical freshwater fish Brycon hilarii (Valenciennes, 1850)

Brycon hilarii is a migratory fish widely distributed throughout the Paraguay River Basin. It is appreciated in sport fishing and for its superior meat quality. It is also the main species for tourist attraction in the Bonito region (State of Mato Grosso do Sul, Brazil). Considering the lack of information on the genetic structure of the fish of this species, the aim of the present study was to detect the genetic variability of Brycon hilarii through RAPD markers. A total of eighty specimens collected in different seasons at four sites of the Miranda River sub-basin (Paraguay River Basin, Brazil) were used for analysis. The results of genetic similarity, Shannon diversity, and AMOVA revealed differences between the sampling sites. Through AMOVA, differences between populations were more evident among the animals collected during the non-reproductive season, corresponding to a time of less movement of these fish. A population structuring model in which B. hilarii appears organized into genetically differentiated reproductive units that coexist and co-migrate through the studied system was suggested, contrasting the currently accepted idea that freshwater migratory fish form large panmictic populations in a determined hydrographic system. Despite the lack of a complete picture regarding the distribution of B. hilarii in the studied region, this initial idea on its population genetic structure could be an important contribution to providing aid for management and conservation programs of these fish.

Brycon hilarii é uma espécie de peixe migrador, distribuída por toda a Bacia do Paraguai, bastante apreciada tanto pela qualidade da carne quanto para a pesca esportiva, além de ser a principal espécie de interesse turístico da região de Bonito (MS, Brasil). Considerando a ausência de informações sobre a estrutura genética dos peixes desta espécie, o presente trabalho visou detectar a variabilidade genética de Brycon hilarii através de marcadores RAPD. Foi estudado um total de 80 exemplares amostrados em diferentes períodos do ano, em 4 localidades da sub-bacia do Rio Miranda (Bacia do Rio Paraguai, Brasil). Os resultados de similaridade genética, de diversidade de Shanon e AMOVA evidenciaram diferenças entre as localidades amostradas. Através da AMOVA, a diferenciação populacional foi mais evidente entre os peixes coletados no período não-reprodutivo, que representa a época de menor deslocamento desses peixes. Desta forma, ao contrário da idéia até então aceita de que os peixes migradores de água doce formam grandes populações panmíticas em um dado sistema hidrográfico, sugere-se a ocorrência de um modelo de sub-estruturação populacional onde os indivíduos de B. hilarii se organizam em unidades reprodutivas geneticamente diferenciadas e mantêm sua integridade co-existindo e co-migrando através do sistema estudado. Apesar da falta de um cenário completo a respeito da distribuição de B. hilarii na região estudada, esta idéia inicial acerca de sua estrutura genético-populacional pode ser uma contribuição muito importante principalmente por fornecer subsídios para planos de manejo e conservação desses peixes.

Conservation genetics of the giant otter (Pteronura brasiliensis (Zimmerman, 1780)) (Carnivora, Mustelidae)

The giant otter (Pteronura brasiliensis) is an aquatic mammal of the Mustelidae family, endemic to South America. Its original distribution corresponds to the region from the Guyanas to Central-North Argentina, but it is extinct or on the verge of extinction in most of its historical range. Currently, the species is considered endangered by the World Conservation Union (IUCN). Based on its geographic distribution in the South American continent and on some morphological characters, two subspecies were suggested: P. brasiliensis brasiliensis, occurring in the Amazon and Orinoco River Basins, and P. brasiliensis paranensis, in the Paraná and Paraguai River Basins. However, there is no consensus on assuming this subspecies division and no detailed studies have been carried out to elucidate this question. This study aims to evaluate the genetic diversity and population structure of Pteronura brasiliensis along its range in Brazil to check the possibility of the existence of two distinct subspecies using also a reciprocal monophyly criterion. We analyzed the control region, and the Cytochrome b and Cytochrome c Oxidase subunit I genes of the mitochondrial DNA in several giant otter populations from the Amazon and Paraguai River Basins. Analyses have indicated some degree of geographic correlation and a high level of inter-population divergence, although the subspecies division is not highly supported. As we observed strong population structure, we cannot rule out the existence of further divisions shaping the species distribution. The results suggest that a more complex population structure occurs in P. brasiliensis, and the conservation practice should concentrate on preserving all remaining local populations.

A ariranha (Pteronura brasiliensis) é um mamífero aquático da família Mustelidae, endêmico da América do Sul. Sua distribuição original se estendia desde as Guianas até o centro-norte da Argentina, mas está extinta ou à beira da extinção na maior parte de sua distribuição histórica. Atualmente a espécie é considerada como ameaçada de extinção pela World Conservation Union (IUCN). Em função de sua distribuição no continente sul-americano e de algumas características morfológicas, duas subespécies foram sugeridas: P. brasiliensis brasiliensis, com ocorrência nas bacias do Amazonas e Orinoco, e P. brasiliensis paranensis, ocorrendo nas bacias dos Rios Paraná e Paraguai. Inexiste, contudo, um consenso sobre a validade da divisão em subespécies e nenhum estudo detalhado foi realizado para elucidar esta questão. Este trabalho tem o objetivo de avaliar a diversidade genética e a estrutura populacional de P. brasiliensis ao longo de sua distribuição no Brasil para verificar a existência de duas subespécies baseando-se também em um critério de monofilia recíproca. A região controle e os genes do Citocromo b e da Subunidade I da Citocromo c Oxidase do DNA mitocondrial foram analisados em diversas populações de ariranha que ocorrem nas bacias dos rios Amazonas e Paraguai. As análises indicaram um grau moderado de correlação geográfica e um alto nível de divergência inter-populacional, embora a divisão em subespécies não seja bem sustentada. Como uma forte estruturação populacional foi observada, não é possível descartar a existência de outras subdivisões nesta espécie. Os resultados indicam a presença de uma estrutura populacional mais complexa em P. brasiliensis, o que implica que medidas de conservação deveriam concentrar seus esforços preservando todas as populações locais remanescentes.

Population structuring of the endemic black-cheeked gnateater, Conopophaga melanops melanops (Vieillot, 1818) (Aves, Conopophagidae), in the Brazilian Atlantic Forest

Randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) markers were used to analyze genetic differentiation among three populations of the endemic Black-cheeked Gnateater (Conopophaga melanops melanops) within a larger pristine reminiscent of the Brazilian Atlantic Forest. Analyses of molecular variance (AMOVA) (phiST = 0.13149, P 0.0001) and the nonparametric test for homogeneity of the molecular variance (HOMOVA) (B = 0.32337; P = 0.0019) showed a statistically significant genetic divergence among the three Black-cheeked Gnateater populations in a continuous transect of 250 km. Some hypothetic explanations for these results are the sedentary nature of the species and the historical isolation of the populations in refuges during the Pleistocene. The present results suggest that the local populations were naturally differentiated along the entire original range before the recent process of massive deforestation.

Marcadores polimórficos de DNA amplificados ao acaso (RAPD) foram utilizados para analisar a diferenciação genética entre três populações do endêmico cuspidor-de-máscara preta (Conopophaga melanops melanops) de um amplo remanescente preservado da floresta Atlântica brasileira. Análises de Variância Molecular (AMOVA) (fiST = 0,13149, P 0,0001) e o teste não paramétrico para a homogeneidade da variância molecular (HOMOVA) (B = 0,32337; P = 0,0019) comprovaram uma divergência genética significativa entre as três populações em um transecto contínuo de 250 km. Algumas explicações hipotéticas para estes resultados são a natureza sedentária da espécie e o isolamento histórico das populações em refúgios durante o Pleistoceno. Os presentes resultados sugerem que as populações locais foram diferenciadas naturalmente ao longo da distribuição original antes do recente processo de intenso desmatamento.