Development of microsatellite loci and population genetics in the bumblebee catfish species Pseudopimelodus atricaudus and Pseudopimelodus magnus (Siluriformes: Pseudopimelodidae)

The Neotropical freshwater catfish Pseudopimelodus atricaudus and Pseudopimelodus magnus are two recently discovered species endemic to the Colombian Magdalena-Cauca River basin. In this study, a set of 13 microsatellite loci were developed by using next generation sequence technology to assess the genetic diversity and population structure in P. atricaudus and test for cross-species amplification in P. magnus. Both species exhibited high genetic diversity (P. atricaudus: Na: 9.000 - 9.769 alleles/locus, Ho: 0.760 - 0.804, HE: 0.804 - 0.840; P. magnus: Na: 12.8 - 5.4 alleles/locus, Ho: 0.638 - 0.683, HE: 0.747 - 0.755) compared to the mean levels of genetic diversity reported for Neotropical Siluriformes, and lack of genetic differentiation among sampling sites within the Cauca River (P. atricaudus: F'ST=0.013 - 0.017, P > 0.05, D'est= -0.004 - 0.023, P > 0.05; P. magnus: F'ST= 0.031, P= 0.055; D'est= 0.045, P= 0.058). This work is the first insight on the diversity and the population genetics of species of the family Pseudopimelodidae and provides a framework to further population genetic and conservation analyses needed in this poorly studied family at the microevolutionary level.(AU)

Los bagres neotropicales Pseudopimelodus atricaudus y Pseudopimelodus magnus son dos especies recientemente descubiertas, endémicas de la cuenca Magdalena-Cauca en Colombia. En este estudio, se desarrollaron 13 loci microsatélites usando tecnología de secuenciación de próxima generación para evaluar la diversidad genética y la estructura poblacional de P. atricaudus y evaluar su amplificación cruzada en P. magnus. Ambas especies exhibieron altos valores de diversidad genética (P. atricaudus: Na: 9.000 - 9.769 alelos/locus, HO: 0.760 - 0.804, HE: 0.804 - 0.840; P. magnus: Na: 12.8 - 5.4 alelos/locus, HO: 0.638 - 0.683, HE: 0.747 - 0.755) comparados con los valores promedios de diversidad genética reportados para Siluriformes neotropicales, y ausencia de estructura genética entre los sitios analizados (P. atricaudus: F'ST= 0.013 - 0.017, P > 0.05, D'est= -0.004 - 0.023, P > 0.05; P. magnus: F'ST= 0.031, P= 0.055; D'est= 0.045, P= 0.058). Este trabajo representa la primera aproximación a la diversidad y genética poblacional de especies de la familia Pseudopimelodidae y proporciona un marco de referencia para futuros estudios genético-poblacionales y de conservación, requeridos en esta familia de bagres poco estudiada en el nivel microevolutivo.(AU)

Population genetics of the endangered catfish Pseudoplatystoma magdaleniatum (Siluriformes: Pimelodidae) based on species-specific microsatellite loci

The Neotropical catfish genus Pseudoplatystoma comprises eight species of large size, widely distributed in South American basins. The endangered species P. magdaleniatum is endemic to Magdalena basin (Colombia), experiences high fishing pressure and its population genetics is relatively unknown. To study the genetic status and structure of P. magdaleniatum, 25 species-specific polymorphic microsatellite loci were developed using next-generation sequencing and then tested in samples collected in the Magdalena-Cauca basin. Based on 15 of these loci, P. magdaleniatum showed a high number of alleles per locus (9-10), high values of observed (0.762-0.798) and expected (0.770-0.791) heterozygosities, recent reduction of population size and gene flow. These findings constitute a baseline to measure potential changes in genetic diversity and structure of this commercially important species in a basin undergoing high anthropogenic activities.(AU)

El género de bagres neotropicales Pseudoplatystoma comprende ocho especies de gran tamaño, ampliamente distribuidas en las cuencas de Suramérica. La especie en peligro de extinción P. magdaleniatum es endémica de la Cuenca del Magdalena (Colombia), experimenta una alta presión pesquera y su genética poblacional es relativamente desconocida. Para estudiar el estado y estructura genética de P. magdaleniatum, se desarrollaron 25 loci microsatélites polimórficos especie específicos utilizando secuenciación de próxima generación y se evaluaron en muestras recolectadas en la Cuenca del Magdalena-Cauca. Con base en 15 loci, P. magdaleniatum mostró un alto número de alelos por locus (9-10), valores altos de heterocigosidad observada (0.762-0.798) y esperada (0.770-0.791), reducción reciente del tamaño poblacional y flujo génico. Estos hallazgos constituyen una línea de base para medir cambios potenciales en la diversidad y estructura genética de esta especie comercialmente importante en una cuenca sometida a altas actividades antropogénicas.(AU)

Diversidad genética y estructura poblacional de Anopheles triannulatus s.l. en Córdoba, Colombia, determinadas mediante el método de región de código de barras de ADN / Genetic diversity and population structure of Anopheles triannulatus s. l. in the department of Córdoba, Colombia, using DNA barcoding

Introducción. A pesar de los recientes reportes de infección con Plasmodium spp. en poblaciones relacionadas con los linajes noroeste y sureste, Anopheles triannulatus no está incriminado como vector de la transmisión de malaria en Colombia. La diversidad genética puede delimitar la información sobre el flujo génico y la diferenciación poblacional entre localidades con malaria. Objetivo. Estimar la diversidad genética de An. triannulatus en cinco municipios con alta y baja incidencia de malaria en el departamento de Córdoba. Materiales y métodos. La recolección entomológica se hizo entre agosto y noviembre de 2016 en los municipios de Tierralta, Puerto Libertador, Montelíbano, Sahagún y Planeta Rica. Como marcador genético, se utilizó la región de código de barras de ADN del gen mitocondrial COI. El análisis genético incluyó la estimación de los parámetros de diversidad haplotípica, estructura genética y flujo génico, la prueba D de neutralidad de Tajima, la red de haplotipos y las relaciones filogenéticas. Resultados. Se obtuvieron 148 secuencias parciales de 655 nucleótidos del gen COI, de los cuales se derivaron 44 haplotipos. Los haplotipos H2 y H21 fueron los más frecuentes en las poblaciones. Los valores de la prueba D de Tajima fueron negativos y no significativos (p>0,10). Los estimadores de estructura genética (FST=0,01427) y de flujo génico (Nm=17,27) evidenciaron que no hubo diferenciación genética en las poblaciones muestreadas debido al importante intercambio de migrantes. Mediante las inferencias filogenéticas y la red de haplotipos, se identificó una sola especie sin diferenciación geográfica o de linajes en el rango geográfico estudiado. Conclusión. La diversidad genética calculada para An. triannulatus en este contexto, indicó que las poblaciones están en un intercambio constante.

Introduction: Anopheles triannulatus is not incriminated as a vector of malaria transmission in Colombia despite recent reports of infection with Plasmodium spp. in populations related to the northwestern and southeastern lineages. Genetic diversity can delimit information about gene flow and population differentiation in localities with malaria. Objective: To estimate the genetic diversity of An. triannulatus in five municipalities with high and low incidence of malaria in the department of Córdoba. Materials and methods: The entomological collections were done between August and November, 2016, in Tierralta, Puerto Libertador, Montelíbano, Sahagún, and Planeta Rica. We used the COI barcoding fragment as molecular marker. The genetic analysis included the estimation of genetic parameters such as the diversity haplotype, the genetic structure, the gene flow, the Tajima's D test, the haplotype network, and the phylogenetic relationship. Results: We obtained 148 sequences with a length of 655 nucleotides of the COI gene, from which we derived 44 haplotypes. The H2 and H21 haplotypes were the most frequent in the populations. The values of the Tajima's D test were negative and not significant (p>0.10). The genetic structure index (FST=0.01427) and the gene flow (Nm=17.27) evidenced no differentiation between sampled populations due to the high exchange of migrants. Using phylogenetic inferences and the haplotype network, we identified one single species without geographic differentiation or lineages in the geographic range studied. Conclusions: The genetic diversity calculated for An. triannulatus in this context indicated stable populations in constant exchange.

Diversidad genética de palomas domésticas (Columba livia) en Ciénaga de Oro (Colombia), utilizando genes del plumaje / Genetic diversity of domestic pigeons (Columba livia) in Ciénaga de Oro, Colombia, using plumage genes / Diversidade genética de pombos domésticos (Columba livia) em Ciénaga de Oro (Colômbia), utilizando genes da plumagem

Resumen El objetivo de este trabajo fue evaluar la diversidad genética de las poblaciones de palomas domésticas (Columba livia) por medio del uso de genes que codifican la coloración y diseño del plumaje, en Ciénaga de Oro (Córdoba, Colombia). Se realizaron muestreos aleatorios en cinco colonias de Ciénaga de Oro, en el periodo comprendido entre junio y agosto de 2015. Mediante excursiones urbanas, observación directa y registros fotográficos, se estudiaron 325 palomas. Se utilizaron los marcadores autosómicos que codifican la coloración y diseño del plumaje: Grizzle (G), Spread (S), Checker (C) y el locus ligado al sexo Ash-Red (B). Los parámetros genéticos -frecuencia alélica, diversidad genética, equilibrio Hardy-Weinberg y estructura poblacional- fueron calculados con el programa PopGene 1.31. La estructura genética y la distancia genética se evaluaron mediante el programa FSTAT v. 2.9.3.2. La elaboración del dendrograma se realizó con el programa MEGA 5.2. El marcador de mayor frecuencia alélica fue Spread, mientras que el marcador Ash-Red presentó los valores más bajos. Se obtuvo escasa diferenciación genética entre las poblaciones y un elevado flujo génico. Se observó un exceso de heterocigotos; a esto se le suma la ausencia de equilibrio Hardy-Weinberg. Se evidenció posible selección natural para el marcador Spread.

Abstract This study aimed to evaluate the genetic diversity of domestic pigeon populations (Columba livia), using genes that are responsible for encoding plumage color and design, in Ciénaga de Oro (Córdoba, Colombia). Random samplings were performed in 5 colonies of Ciénaga de Oro from June to August 2015. By means of urban excursions, direct observation and photographic records, 325 pigeons were studied. Autosomal markers encoding plumage color and design were used: Grizzle (G), Spread (S), Checker (C), and the sex-linked Ash-Red locus (B). Genetic parameters-allele frequency, genetic diversity, Hardy-Weinberg equilibrium, and population structure-were calculated using the PopGene 1.31 program. Genetic structure and genetic distance were evaluated using the FSTAT v. 2.9.3.2 program. A dendrogram was elaborated using the MEGA 5.2 program. The marker with the highest allele frequency was Spread, while the Ash-Red marker showed the lowest values. Little genetic differentiation between populations and high gene flow were obtained. An excess of heterozygotes was observed, in addition to the absence of Hardy-Weinberg equilibrium. A possible natural selection for the Spread marker was evidenced.

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar a diversidade genética das populações de pombos domésticos (Columba livia) por meio do uso de genes que codificam a coloração e desenho da plumagem, em Ciénaga de Oro (Córdoba, Colômbia). Se realizaram amostragens aleatórias em 5 colônias de Ciénaga de Oro, no periodo compreendido entre junho e agosto de 2015. Mediante excursões urbanas, observação direta e registros fotográficos, se estudaram 325 pombos. Se utilizaram os marcadores autossômicos que codificam a coloração e desenho da plumagem: Grizzle (G), Spread (S), Checker (C) e o locus ligado ao sexo Ash-Red (B). Os parâmetros genéticos - frequência alélica, diversidade gené tica, equilíbrio Hardy-Weinberg e estrutura populacional - foram calculados com o programa PopGene 1.31. A estrutura genética e a distância genética foram avaliadas mediante o programa FSTAT v. 2.9.3.2. A elaboração do dendrograma se realizou com o programa MEGA 5.2. O marcador de maior frequência alélica foi Spread, em quanto que o marcador Ash-Red apresentou os valores mais baixos. Obteve-se escassa diferenciação genética entre as populações e um elevado fluxo génico. Pôde-se observar um excesso de heterozigotos; a isto soma-se a ausência de equilíbrio Hardy-Weinberg. Constatou-se possível seleção natural para o marcador Spread.

High genetic connectivity and Population Expansion of Scomber japonicus in the Northern Humboldt Current System revealed by mitochondrial control region sequences

The chub mackerel, Scomber japonicus supports an important fishery in the Southeast Pacific, however, its population genetics is currently unknown. In the present study, we examined the genetic structure, the gene flow and the historical demography of this species in the Northern Humboldt Current System. Samples were collected during summer of years 2013-2014 from three fishing points (Paita, Ventanilla and Ilo), covering 12 degrees of latitude along the coast of Peru. A 532 bp segment of the mitochondrial control region was sequenced in 72 individuals, which allowed us to detect a total of 29 polymorphic sites, 35 haplotypes, moderate-to-high levels of haplotype diversity (0.793 - 0.969) and very low levels of nucleotide diversity (0.004 - 0.008). Gene flow analysis showed high levels of connectivity among populations in the sampling areas. Analysis of molecular variance (ФST = 0.00868, P = 0.1837), population pairwise ФST comparisons and genetic differentiation tests confirmed the lack of genetic structuring among the three localities. These analyses suggest that sampling sites analyzed can be considered as a single gene pool. Migratory behavior, the high dispersal potential of early stages and the lack of oceanographic barriers may explain its genetic homogeneity along the Peruvian sea. Historical demography was also examined. Neutrality tests, mismatch distribution and Bayesian skyline plot suggested a population expansion scenario that took place during the Late Pleistocene. This study provides novel information on population genetics of the chub mackerel in the Southeast Pacific.

La caballa, Scomber japonicus soporta una pesquería importante en el Pacífico Sudeste, sin embargo, su genética de poblaciones se desconoce actualmente. En el presente estudio se examinó la estructura genética, el flujo génico y la demografía histórica de esta especie en la parte norte del Sistema de la Corriente de Humboldt. Las muestras fueron colectadas en los veranos del 2013 y 2014 en tres puntos de desembarco de pesca (Paita, Ventanilla e Ilo) cubriendo 12 grados de latitud frente a la costa peruana. Se secuenció un segmento de 532 pb de la región control mitocondrial en 72 individuos, el cual permitió detectar un total de 29 sitios polimórficos, 35 haplotipos, niveles moderados altos de diversidad haplotípica (0.793 - 0.969) y muy bajos niveles de diversidad nucleotídica (0.004 - 0.008). El análisis de flujo génico mostró altos niveles de conectividad entre las poblaciones en las áreas de muestreo. El análisis de varianza molecular (ФST = 0.00868, P = 0.1837), las comparaciones ФST a pares de poblaciones y las pruebas de diferenciación genética confirmaron la carencia de estructuración genética entre las tres localidades. Estos análisis sugieren que los sitios de muestreo analizados pueden ser considerados como un solo grupo genético. El comportamiento migratorio, el alto potencial de dispersión de los estadios tempranos de desarrollo y la ausencia de barreras oceanográficas pueden explicar su homogeneidad genética a lo largo del mar peruano. También se examinó la demografía histórica. Las pruebas de neutralidad, la distribución mismatch y el Bayesian Skyline Plot sugirieron un escenario de expansión poblacional que tuvo lugar durante el Pleistoceno Superior. Este estudio provee información nueva con respecto a la genética de poblaciones de la caballa en el Pacífico Sudeste.

Diversidad genética en poblaciones humanas de dos regiones colombianas / Genetic diversity in human populations of two regions from Colombia

Introducción: Estudios preliminares han mostrado la existencia de relaciones genéticas entre las poblaciones humanas del sur-occidente y las de la región andina colombiana, teniendo esto implicaciones en el grado de miscegenación de estas comunidades. No obstante el reconocimiento de este amplio proceso de mestizaje, no se tiene suficiente información que permita establecer la estructura y el grado de diversidad genética para cada región en particular y de la población colombiana en general. Objetivo: Determinar la estructura y diversidad genética presente en grupos poblacionales del centro y sur-occidente colombiano. Metodología: Se analizaron las frecuencias alélicas de 12 sistemas de microsatélites autosómicos y el tipo y frecuencia de RFLPÆs de mtDNA presentes en 472 individuos de tres grupos étnicos: mestizos, indígenas y afroamericanos. Resultados: La caracterización de haplotipos de mtDNA en individuos afrodescendientes presentó 15% de marcadores típicos amerindios y 43% de africanos. El anßlisis de la diversidad genética mostró un índice de 0.72 en individuos Pijaos, valor cercano al índice de diversidad de la población mestiza de Cali (0.75). El analisis molecular de varianza (AMOVA) a partir de los 12 STRÆs, mostró que la estructuración genética no es significativa (FST de 0.032); adicionalmente se evidenció alta endogamia en la muestra mestiza de Caldas (0.43) y en la muestra indígena Coyaima (0.34).Conclusiones: Con los marcadores moleculares estudiados se estableció la estructura genética de poblaciones del sur-occidente colombiano confirmandose adicionalmente el grado de miscegenación y el flujo genético ocurrido entre diferentes grupos étnicos del centro y sur-occidente colombiano.

Introduction: Preliminary studies have showed close relations among southwest human populations and Andean region leaving it consequences in ethnic admixe process. However, this wide process of racial admixture today it is not exist sufficient information to define structure and genetic diversity for each region and Colombian population in general. Objectives: The principal goal from this study was to determinate the genetic structure and diversity present into human populations from Andean and Southwest Colombia regions. Methods: This study was realized by characterization allelic frequencies of 12 autosomal STRÆs and six RFLPÆs of mtDNA presents in 472 individuals from three ethnics groups: Caucasoids, Afroamericans and Amerindians. Results: mtDNA haplotypes presents in Afrodescends sample was 15% and 43% typical Amerindian and African markers respectively; the genetics diversity analysis shows a value of 0.72 in Pijao indigenous, these values are close to diversity index of mestizos from Cali (0.75). AMOVA of allelic frequencies from 12 STRÆs shows that genetic structures donÆt was significatively different (FST de 0.032); in addition itÆs to exhibit high endogamy in mestizos from Caldas sample (0.43) and Coyaima indigenous (0.34). Conclusions: was established genetic structure for southwest Colombian population. Additionally, the results confirm the mixing process and the genetics flow among many populations groups from Andean and southwest Colombia regions.