Reduced genetic diversity and the success of the invasive peacock bass (Cichliformes: Cichlidae)

Abstract Several species of Cichla successfully colonized lakes and reservoirs of Brazil, since the 1960s, causing serious damage to local wildlife. In this study, 135 peacock bass were collected in a reservoir complex in order to identify if they represented a single dominant species or multiple ones, as several Cichla species have been reported in the basin. Specimens were identified by color pattern, morphometric and meristic data, and using mitochondrial markers COI, 16S rDNA and Control Region (CR). Overlapping morphological data and similar coloration patterns prevented their identification using the taxonomic keys to species identification available in the literature. However, Bayesian and maximum likelihood from sequencing data demonstrated the occurrence of a single species, Cichla kelberi. A single haplotype was observed for the 16S and CR, while three were detected for COI, with a dominant haplotype present in 98.5% of the samples. The extreme low diversity of the transplanted C. kelberi evidenced a limited number of founding maternal lineages. The success of this colonization seems to rely mainly on abiotic factors, such as increased water transparency of lentic environments that favor visual predators that along with the absence of predators, have made C. kelberi a successful invader of these reservoirs.

Resumo Muitas espécies de Cichla colonizaram com sucesso lagos e reservatórios do Brasil desde os anos 1960, causando graves prejuízos à vida selvagem nesses locais. Neste estudo, 135 tucunarés foram coletados em um complexo de reservatórios a fim de identificar se representavam uma espécie dominante ou múltiplas espécies, uma vez que diversas espécies de Cichla foram registradas na bacia. Os espécimes foram identificados com base na coloração, dados morfométricos e merísticos, e por marcadores mitocondriais COI, 16S rDNA e Região Controle (RC). A sobreposição dos dados morfométricos e o padrão similar de coloração impediram a identificação utilizando as chaves de identificação disponíveis na literatura. Entretanto, as análises bayesiana e de máxima verossimilhança de dados moleculares demonstraram a ocorrência de uma única espécie, Cichla kelberi. Um único haplótipo foi observado para o 16S e RC, enquanto três foram detectados para o COI, com um haplótipo dominante presente em 98,5% das amostras. A baixa diversidade nos exemplares introduzidos de C. kelberi evidenciou um número limitado de linhagens maternas fundadoras. O sucesso da invasão parece depender de fatores abióticos, como a maior transparência da água de ambientes lênticos que favorece predadores visuais que, atrelado à ausência de predadores, fez do C. kelberi um invasor bem-sucedido nesses reservatórios.

Reduced genetic diversity and the success of the invasive peacock bass (Cichliformes: Cichlidae) / Diversidade genética reduzida e o sucesso da espécie invasora tucunaré (Cichliformes: Cichlidae)

Abstract Several species of Cichla successfully colonized lakes and reservoirs of Brazil, since the 1960's, causing serious damage to local wildlife. In this study, 135 peacock bass were collected in a reservoir complex in order to identify if they represented a single dominant species or multiple ones, as several Cichla species have been reported in the basin. Specimens were identified by color pattern, morphometric and meristic data, and using mitochondrial markers COI, 16S rDNA and Control Region (CR). Overlapping morphological data and similar coloration patterns prevented their identification using the taxonomic keys to species identification available in the literature. However, Bayesian and maximum likelihood from sequencing data demonstrated the occurrence of a single species, Cichla kelberi. A single haplotype was observed for the 16S and CR, while three were detected for COI, with a dominant haplotype present in 98.5% of the samples. The extreme low diversity of the transplanted C. kelberi evidenced a limited number of founding maternal lineages. The success of this colonization seems to rely mainly on abiotic factors, such as increased water transparency of lentic environments that favor visual predators that along with the absence of predators, have made C. kelberi a successful invader of these reservoirs.

Resumo Muitas espécies de Cichla colonizaram com sucesso lagos e reservatórios do Brasil desde os anos 1960, causando graves prejuízos à vida selvagem nesses locais. Neste estudo, 135 tucunarés foram coletados em um complexo de reservatórios a fim de identificar se representavam uma espécie dominante ou múltiplas espécies, uma vez que diversas espécies de Cichla foram registradas na bacia. Os espécimes foram identificados com base na coloração, dados morfométricos e merísticos, e por marcadores mitocondriais COI, 16S rDNA e Região Controle (RC). A sobreposição dos dados morfométricos e o padrão similar de coloração impediram a identificação utilizando as chaves de identificação disponíveis na literatura. Entretanto, as análises bayesiana e de máxima verossimilhança de dados moleculares demonstraram a ocorrência de uma única espécie, Cichla kelberi. Um único haplótipo foi observado para o 16S e RC, enquanto três foram detectados para o COI, com um haplótipo dominante presente em 98,5% das amostras. A baixa diversidade nos exemplares introduzidos de C. kelberi evidenciou um número limitado de linhagens maternas fundadoras. O sucesso da invasão parece depender de fatores abióticos, como a maior transparência da água de ambientes lênticos que favorece predadores visuais que, atrelado à ausência de predadores, fez do C. kelberi um invasor bem-sucedido nesses reservatórios.

Genetic diversity and aquaculture conservation for a threatened Neotropical catfish

Due to the ecological importance of Lophiosilurus alexandri, the present work evaluated its genetic representativeness by comparing wild stocks to broodstocks that were kept at three restocking hatcheries along the São Francisco River. A total of 97 samples were genotyped for newly developed microsatellite markers. Low levels of genetic diversity (average alleles number of 4.2 alleles) were detected in all cases, being more severe in captive groups. Significant pairwise FST and DEST values, Structure, and DAPC analyses showed that wild animals were structured in two groups, and a third group was formed by captive animals, evidencing the need to adopt genetic criteria to retain genetic diversity in the hatcheries. For this reason, three full-sib families were constructed to select the best relatedness estimator for L. alexandri and establish a cut-off value aimed to avoid full-sibling matings in the hatcheries. Two estimators, Wang (RW) and Lynch & Li (RLL), were accurate in reflecting the relatedness level for full-sibs in this species. According to them, less than 50% of the potential breeding matings in the three hatcheries are advisable. The innate low diversity of L. alexandri highlights the importance of minimizing inbreeding and retaining genetic diversity towards the species recovery.(AU)

Devido à importância ecológica de Lophiosilurus alexandri, o presente trabalho avaliou sua representatividade genética, comparando estoques selvagens com plantéis de reprodutores de três larviculturas ao longo do Rio São Francisco. Noventa e sete amostras foram genotipadas com marcadores microssatélites recém-desenvolvidos. Baixos níveis de diversidade genética (número médio de alelos de 4,2) foram detectados em todos os casos, sendo mais severo no cativeiro. Os valores de FST e DEST par a par, as análises do Structure e DAPC mostraram a estruturação dos animais selvagens em dois grupos, e um terceiro formado pelas larviculturas, evidenciando a necessidade de adoção de critérios genéticos para retenção da diversidade genética no cativeiro. Por essa razão, três famílias de irmãos completos foram construídas para selecionar o melhor estimador de parentesco para a espécie e estabelecer os valores mínimos de corte para evitar cruzamentos indesejados. Dois estimadores, Wang (RW) e Lynch & Li (RLL), foram eficientes em refletir as relações de parentesco para irmãos completos nessa espécie. Segundo eles, menos de 50% dos potenciais cruzamentos são recomendáveis nas três larviculturas. A baixa diversidade genética inerente ao L. alexandri destaca a importância de minimizar a consanguinidade e evitar perda de diversidade genética, visando a recuperação da espécie.(AU)

Low levels of genetic diversity depicted from mitochondrial DNA sequences in a heavily exploited marine fish (Cynoscion acoupa, Sciaenidae) from the Northern coast of Brazil

The acoupa weakfish (Cynoscion acoupa - Sciaenidae) is a marine species of croaker with estuarine-dependent behavior, found in the western Atlantic from Panama to Argentina. It is one of the most exploited food fish on the northern coast of Brazil. In this study, DNA sequences were determined from the entire control region (D-loop) of the mitochondrial genome of 297 individuals collected during seven different months between December 2003 and August 2005 on the northern coast of Brazil (Amapá and Pará). Genetic variability expressed by haplotype (h = 0,892) and nucleotide (pi = 0,003) diversities were low compared to other heavily exploited marine fish species from the western Atlantic and eastern Asia. AMOVA depicted a lack of genetic structuring among the samples from different years, indicating the presence of a single stock of C. acoupa within the sample area. The possible reasons for the low levels of genetic diversity are discussed. These results demonstrate a need for the monitoring of C. acoupa harvesting and the preservation of the estuaries within its geographic range, considering that this large fish depends on estuarine ecosystems during part of its life cycle.