RESUMO
Information on demographic, genetic, and environmental parameters of wild and captive animal populations has proven to be crucial to conservation programs and strategies. Genetic approaches in conservation programs of Brazilian snakes remain scarce despite their importance for critically endangered species, such as Bothrops insularis, the golden lancehead, which is endemic to Ilha da Queimada Grande, coast of São Paulo State, Brazil. This study aims to (a) characterize the genetic diversity of ex situ and in situ populations of B. insularis using heterologous microsatellites; (b) investigate genetic structure among and within these populations; and (c) provide data for the conservation program of the species. Twelve informative microsatellites obtained from three species of the B. neuwiedi group were used to access genetic diversity indexes of ex situ and in situ populations. Low‐to‐medium genetic diversity parameters were found. Both populations showed low—albeit significant—values of system of mating inbreeding coefficient, whereas only the in situ population showed a significant value of pedigree inbreeding coefficient. Significant values of genetic differentiation indexes suggest a small differentiation between the two populations. Discriminant analysis of principal components (DAPC) recovered five clusters. No geographic relationship was found in the island, suggesting the occurrence of gene flow. Also, our data allowed the establishment of six preferential breeding couples, aiming to minimize inbreeding and elucidate uncertain parental relationships in the captive population. In a conservation perspective, continuous monitoring of both populations is demanded: it involves the incorporation of new individuals from the island into the captive population to avoid inbreeding and to achieve the recommended allelic similarity between the two populations. At last, we recommend that the genetic data support researches as a base to maintain a viable and healthy captive population, highly genetically similar to the in situ one, which is crucial for considering a reintroduction process into the island.
RESUMO
Bothrops insularis or the Golden lancehead is a critically endangered species endemic to Queimada Grande Island, São Paulo. Due to its vulnerability, five ex situ populations have been kept in four Research Institutes for breeding and conservation purposes. B. insularis has been studied based on natural history, evolution, ecology and venom content. However, genetic diversity approaches are still scarce, although this is a crucial parameter to the development and maintenance of conservation programs. Herein, we aimed to: (i) characterize and compare the genetic diversity of the ex situ population (housed at the Laboratório Especial de Ecologia e Evolução, Instituto Butantan) to representatives of the in situ population; and (ii) test the existence of genetic structure, and inter/intrapopulational genetic divergence. This study was carried out using twelve heterospecific microsatellite markers obtained from three species of Bothrops neuwiedi group. Our results recovered low to medium genetic diversity parameters, with the highest genetic variability detected in the ex situ population. Both populations showed low but significant values of pedigree (kinship) inbreeding coefficient, as expected for threatened species, and/or with restricted geographic distribution. Moreover, the negative values of mating systems inbreeding coefficient may be related to mechanisms that cause inbreeding avoidance in the populations. The interpopulational differences of allelic frequencies and the presence of private alleles could be related to genetic drift, demographic events, and/or absence of representatives from one region of the island. Despite these divergences, none of the population differentiation indices showed significant values and, therefore, there are no evidences of genetic differentiation between the ex situ and in situ population. Genetic distance and discriminant analysis of principal components (DAPC) approaches recovered five genetic clusters. However, these clusters do not recover any geographic relationship among representatives of the in situ population, and they are not totally explained due to consanguinity relationships as well. Based on the information herein presented, we conclude that further studies using genetic markers (new microssatelites, SNPs, for instance) are needed to achieve more information related to genetic diversity of Bothrops insularis, and to investigate its genetic structure.
Bothrops insularis é uma espécie endêmica da Ilha da Queimada Grande, São Paulo, considerada ameaçada de extinção. Em decorrência da sua vulnerabilidade, são mantidas cinco populações de B. insularis em plantéis de quatro institutos de ensino e pesquisa para fins de reprodução e conservação ex situ. Nos últimos anos, essa espécie tem sido alvo de estudos relacionados à história natural, evolução, ecologia e composição de seu veneno. Entretanto, existem poucos relatos sobre a diversidade genética das populações existentes, informação crucial para a condução e manutenção de programas de conservação. Neste contexto, o presente estudo objetivou caracterizar e comparar a diversidade da população ex situ mantida no Laboratório Especial de Ecologia e Evolução do Instituto Butantan com alguns exemplares da população in situ, por meio de 12 marcadores microssatélites heteroespecíficos dese nvolvidos para três espécies de Bothrops do grupo neuwiedi, bem como testar a hipótese de estruturação e divergência genética inter e intrapopulacional. Os resultados mostraram que as populações apresentaram baixos/médios índices de diversidade genética, sendo a maior diversidade genética observada na população ex situ. Ambas as populações apresentam baixos, porém significativos, graus de endogamia de grau de parentesco, como esperado para populações de espécies ameaçadas de extinção e com restrita distribuição geográfica. Adicionalmente, foram recuperados valores negativos de endogamia de sistema de acasalamento, possivelmente relacionado a existência de processos que evitem a endogamia nas populações. As divergências interpopulacionais das frequências alélicas e a existência de alelos privados observados podem estar relacionados a efeitos de deriva genética, eventos demográficos recentes e/ou a ausência de amostras de uma região da ilha. Apesar dessas divergências, nenhum dos índices de diferenciação populacional apresentou valores significativos e, portanto, não há indícios de diferenciação genética entre as populações. Quando as amostras são estudadas em conjunto, as análises de distância genética e de componentes discriminantes principais (DAPC) sugerem a existência de cinco agrupamentos genéticos, porém tais agrupamentos não recuperam as relações geográficas dos espécimes da população in situ, e não são totalmente explicados por relações de consanguinidade. Além das informações inéditas apresentadas no presente estudo, consideramos importante que abordagens futuras utilizem novos marcadores moleculares (como SNPs e/ou novos microssatélites) para a melhor compreensão da diversidade genética e para investigar a estrutura genética populacional de Bothrops insularis.
RESUMO
Bothrops insularis é uma espécie endêmica da Ilha da Queimada Grande, São Paulo, considerada ameaçada de extinção. Em decorrência da sua vulnerabilidade, são mantidas cinco populações de B. insularis em plantéis de quatro institutos de ensino e pesquisa para fins de reprodução e conservação ex situ. Nos últimos anos, essa espécie tem sido alvo de estudos relacionados à história natural, evolução, ecologia e composição de seu veneno. Entretanto, existem poucos relatos sobre a diversidade genética das populações existentes, informação crucial para a condução e manutenção de programas de conservação. Neste contexto, o presente estudo objetivou caracterizar e comparar a diversidade da população ex situ mantida no Laboratório Especial de Ecologia e Evolução do Instituto Butantan com alguns exemplares da população in situ, por meio de 12 marcadores microssatélites heteroespecíficos dese nvolvidos para três espécies de Bothrops do grupo neuwiedi, bem como testar a hipótese de estruturação e divergência genética inter e intrapopulacional. Os resultados mostraram que as populações apresentaram baixos/médios índices de diversidade genética, sendo a maior diversidade genética observada na população ex situ. Ambas as populações apresentam baixos, porém significativos, graus de endogamia de grau de parentesco, como esperado para populações de espécies ameaçadas de extinção e com restrita distribuição geográfica. Adicionalmente, foram recuperados valores negativos de endogamia de sistema de acasalamento, possivelmente relacionado a existência de processos que evitem a endogamia nas populações. As divergências interpopulacionais das frequências alélicas e a existência de alelos privados observados podem estar relacionados a efeitos de deriva genética, eventos demográficos recentes e/ou a ausência de amostras de uma região da ilha. Apesar dessas divergências, nenhum dos índices de diferenciação populacional apresentou valores significativos e, portanto, não há indícios de diferenciação genética entre as populações. Quando as amostras são estudadas em conjunto, as análises de distância genética e de componentes discriminantes principais (DAPC) sugerem a existência de cinco agrupamentos genéticos, porém tais agrupamentos não recuperam as relações geográficas dos espécimes da população in situ, e não são totalmente explicados por relações de consanguinidade. Além das informações inéditas apresentadas no presente estudo, consideramos importante que abordagens futuras utilizem novos marcadores moleculares (como SNPs e/ou novos microssatélites) para a melhor compreensão da diversidade genética e para investigar a estrutura genética populacional de Bothrops insularis.
