Registro:
Documento: | Tesis Doctoral |
Disciplina: | biologia |
Título: | Estudio de la variabilidad y la diferenciación genética por medio de técnica de Isoenzimas y RAPD en poblaciones naturales de especies de pejerreyes de la República Argentina, género Odontesthes (Atherinopsidae, Atherinopsinae, Sorgentinini) |
Título alternativo: | Study of genetic variability and differentiation by Isozyme and RAPD techniques in natural populations of silverside species of the genus Odontesthes (Atherinopsidae, Atherinopsinae, Sorgentinini) from Argentina |
Autor: | Abel, María Cecilia |
Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
Lugar de trabajo: | Departamento de Biología. Laboratorio de Embriología Animal
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Publicación en la Web: | 2017-03-01 |
Fecha de defensa: | 2002 |
Fecha en portada: | 2002 |
Grado Obtenido: | Doctorado |
Título Obtenido: | Doctor en Ciencias Biológicas |
Departamento Docente: | Departamento de Biología |
Director: | Maggese, María Cristina |
Director Asistente: | García, Graciela |
Idioma: | Español |
Tema: | biología/genética de poblaciones
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Formato: | PDF |
Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3507_Abel |
PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n3507_Abel.pdf |
Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n3507_Abel |
Ubicación: | BIO 003507 |
Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Abel, María Cecilia. (2002). Estudio de la variabilidad y la diferenciación genética por medio de técnica de Isoenzimas y RAPD en poblaciones naturales de especies de pejerreyes de la República Argentina, género Odontesthes (Atherinopsidae, Atherinopsinae, Sorgentinini). (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3507_Abel |
Resumen:
Se estudió por medio de electroforesis de Isoenzimas y RAPD la variabilidad, diferenciacióny estructura genética en poblaciones naturales de 0. argentinensis, 0. bonariensis y 0.hatcheri. Se analizó asimismo si la diferenciación genética entre poblaciones, detectada por Isoenzimas y RAPD, podria estar asociada con las distancias geográficas entre las mismas. La técnica de Isoenzimas permitió el análisis de 22 loci (19 para cada especie), de los cuales 8fueron variables. Si bien las frecuencias alélicas de las poblaciones de cada especie para estos 8 loci mostraron algunas diferencias, la población de 0. bonariensis del Río de la Plata sedestacó netamente entre las poblaciones de su especie por la presencia de un alelo fijado ydiagnóstico (LDH-1*3). La comparación de frecuencias alélicas entre las distintas especiesreveló importantes diferencias, siendo la especie más diferenciada 0. hatcheri. Esta especie sediferenció de 0. bonariensis y O. argentinensis por la presencia de 3 loci GOT exclusivos (diagnósticos) (GOT-2*, GOT-3*, GOT-5*). Además la expresión tisular diferencial permitiódistinguir las 3 especies por los patrones de expresión de 3 loci (MEP-1*, MEP-2* y MEP3*). La técnica de RAPD permitió el análisis de 220 bandas. De éstas, sólo 4 resultaronmonomórficas. La mayoría de las bandas amplificadas fueron compartidas por las especies ypoblaciones variando sólo en sus frecuencias. Del análisis de estas frecuencias se deduce queexisten 2 importantes grupos: uno conformado por las poblaciones de O. hatcheri y el otrocompuesto por las poblaciones de 0. bonariensis y 0. argentinensis. Al igual que en elanálisis isoenzimático la población de 0. bonariensis del Rio de la Plata fue las másdiferenciada dentro de las de su especie. Los valores de variabilidad genética promedio por especie, calculados por Isoenzimas, fueronmenores para 0. bonariensis (P= 6.31%, H=0.034) que para 0. argentinensis (P= 10.5%, H= 0.045) y 0. hatcheri (P= 10.5%, H=0.047). Esta disminución en los índices de variabilidadfueron asociados al tipo de distribución y a la alta presión pesquera que sufre 0. bonariensis. La población de 0. bonariensis de la laguna Salada Grande, fue la excepción a lo antedicho,registrando valores altos de variabilidad (P= 10.5%, H= 0.06). Siembras periódicas conalevinos obtenidos por inseminación artificial a partir de gametas parentales de dicha lagunamitigarían la disminucón de la variabilidad La estructura genética intrapoblacional estimada por el estadístico FIS de Wright (FISpromedio = 0.004 NS p>0.05) indicó que las frecuencias genotípicas en todas las poblacionesse ajustarían a lo esperado por la ley de Hardy-Weinberg; por ende el apareamiento seríaaleatorio. El comportamiento promiscuo en el apareamiento, durante el cual muchos machospueden fertilizar los huevos de una única hembra (descripto para otras especies de pejerreyes)ha sido sugerido para las especies en estudio, dado que este favorecería la panmixia. La diferenciación genética entre poblaciones de la misma y diferentes especies fue estimadapor el índice de fijación FST para ambas metodologías, mientras que los índices de Distancia e Identidad de Nei solo fueron obtenidos para Isoenzimas. Los niveles de diferenciacióngenética entre poblaciones obtenidos a partir de los datos de Isoenzimas y RAPD fueronsimilares (FST promedio para todas las poblaciones igual a 0.807 y 0.78 respectivamente) eindicaron una diferenciación altamente significativa entre poblaciones de diferentes especies. Con ambas metodologías, el flujo génico estimado (Nm= 0.06 y 0.07) fue menor que 1individuo por generación cuando se consideraron todas las poblaciones. La diferenciación entre poblaciones dentro de cada especie mostró valores de FST significativosa altamente significativos tanto para isoenzimas (FST= 0.022-0.130) como para RAPD (FST= 0.553-0.687) pero fue menor que la observada al incluir poblaciones de distintasespecies (más evidente en Isoenzimas). Consecuentemente, la estimación indirecta del flujogénico a partir de la diferenciación isoenzimática fue mayor que un migrante por generación (Nm>1). Sin embargo, el Nm estimado a partir de los datos de RAPD (Nm= 0.114-0.202), sibien fue más alto que el obtenido considerando todas las poblaciones, no superó l migrantepor generación. RAPD permitió una mayor diferenciación entre poblaciones de la mismaespecie que la observada mediante la técnica de lsozimas., como consecuencia del altopolmorfismo (bandas muy variables) encontrado por esta técnica. En Isoenzimas, la diferenciación también se estimó mediante los índices de Identidad y Distancia de Nei promedio entre especies. Los intervalos de distancias promedio parapoblaciones coespecificas y de distintas especies se ajustaron a los valores encontrados por Shaklee y col. (1982) para peces. En cambio, el intervalo de distancia encontrado entre 0.bonariensis y 0. argentinensis (D=0.07 - 0.112) correspondería, según Thorpe (1979), al depoblaciones coespecificas. De acuerdo al intervalo de distancia genética de Nei (D) obtenidopor Thorpe (1979) para especies congenéricas, tal vez sería necesario una revisión sistemáticade estas poblaciones para dilucidar este problema. Sin embargo, si se tiene en cuenta elintervalo de distancias genéticas de Nei encontrado por Shaklee y col. (1982), parapoblaciones de distintas especies, los valores de las asociaciones entre especies se ajustan a loesperado por la taxonomía. La varianza genética total fue mayor para RAPD (49.58) que para isoenzimas (3.99). Esto sedebió al mayor número de bandas analizadas para RAPD (220 ) que para isozimas (22 loci). Apartir del análisis de la distribución de la variabilidad genética se determinó que la variaciónentre especies (variación especifica) fue la proporción mayor tanto para isoenzimas como para RAPD (73.9% y 44% respectivamente). De la comparación del porcentaje de variaciónespecifica obtenido por ambos métodos se desprende que Isoenzimas detecta mejor este tipode variación, pudiendo separar especies con mayor precisión. El porcentaje de variación entrepoblaciones de la misma especie (variación poblacional) fue mayor para RAPD (34%) quepara isoenzimas (6.8%), indicando que la variación poblacional fue mejor detectada por laprimer técnica. El porcentaje de varianza dentro de las poblaciones (variación individual) fuesimilar para ambos métodos (19.3% y 22% para Isoenzimas y RAPD respectivamente). Asumiendo la hipótesis del reloj molecular, se estimó que 0. hatcheri divergió de suantecesor durante el Plioceno tardío; en cambio la divergencia obtenida entre 0.argentinesis y 0. bonariensis indicaría que ésta fue reciente, alrededor de 490.000 años (Pleistocenomedio). Dado el origen de la laguna Salada Grande donde se muestreo una de las poblacionesde O. bonariensis y la fuerte asociación entre esta población y 0. argentinensis obtenidamediante las técnicas de Isoenzimas como de RAPD, se postula un posible evento ancestral dehibridización introgresiva de 0. bonariensis proveniente de lagunas litorales con 0.argentinensis. La falta de correlación entre las distancias geográficas de las poblaciones de cada especie y ladiferenciación genética obtenida tanto por RAPD como por Isoenzimas sugirió que ladivergencia de las poblaciones de cada especie podría ser explicada por dos mecanismosevolutivos: la Selección o por Eventos fundadores recientes, no habiendose aún alcanzado elequilibrio entre deriva y migración. En cambio al incluir todas las poblaciones de las distintasespecies la correlación positiva, tanto para Isozimas como RAPD, sugiere que pudo existirdiferenciación de las mismas por Deriva Genética, aunque no se descarta a la Selección comoprobable fuerza operante. Al incluir todas las poblaciones de las diferentes especies seplantean distancias geográficas importantes, con ambientes muy disímiles donde las presionesselectivas podrían ser muy diferentes determinando una importante diferenciación génica quese correlacionaría con la distancia geográfica. El fenograma obtenido por Isoenzimas dejó visualizar 3 clusters correspondientes a las 3especies estudiadas, permitiéndo este método una buena agrupación de las poblaciones decada especie. El fenograma obtenido a partir de RAPD corroboró 2 de los cluster (O. hatcheriversus O. bonariensis y O. argentinensis) pero no tuvo buena resolución al momento deseparar las poblaciones de 0. bonariensis y 0. argentinensis. La técnica de Isoenzimas permitió una mejor agrupación de las poblaciones de cada especie,indicando ser mejores marcadores que los RAPD al momento de comparar diferentesespecies.
Abstract:
Isoenzyme electrophoresis and RAPD techniques were applied to analyze the geneticvariability, differentiation and structure of natural populations of 0. argentinensis, 0.bonariensis y 0. hatcheri. The present study also evaluated if the genetic distances betweenpopulations are associated with geographic distances. Isozyme technique allowed analyzing 22 loci (19 for each specie), 8 of which were variables. Allelic frequencies of the populations of each species, for these 8 loci, showed somedifferences. Río de la Plata population was the most differentiated 0. bonariensis 'population,showing one fixed and diagnostic allele (LDH-1*3). The comparison of allelic frequenciesamong the different species revealed important differences, 0. hatcheri being the mostdifferentiated one. This species differed from 0. bonariensis and 0. argentinensis by thepresence of 3 GOT diagnostic loci (GOT-2 *, GOT-3 *, GOT-5 *). The analysis of tisularspecificities also allowed to differentiate the 3 species by the relative expression of 3 loci (MEP-1*,MEP-2* and MEP-3*). RAPD technique allowed the analysis of 220 bands. Among them, 4 were monomorphic. Most of the amplified bands were shared by the species and populations, varyíng only in theirfrequencies. Two major groups emerged from RAPD analysis: one integrated by populationsof O hatcheri and the other including populations of. 0. bonariensis and 0. argentinensis. Ríode la Plata population was the most differentiated within O. bonariensis in both Isozyme and RAPD analyses. The average values of genetic variability for species, based on Isozyme data, were smaller in O. bonariensis (P = 6.31%, H = 0.034) than in 0. argentinensis (P = 10.5%, H = 0.045) and 0. hatcheri (P = 10.5%, H=0.047). The decrease of the genetic variability in 0.bonariensiscould be associated with its distribution type and the fisheries pressure. The 0. bonariensispopulation belonging to the "Salada Grande" lagoon was the exception to the abovementioned,showing higher values of variability (P = 10.5%, H = 0.06). Periodic fingerlíngssowing, obtained by artificial insemination from parental gametes of this lagoon, wouldmitigate the decrease of variability. The population 's genetic structure estimated by FIS Wright statistical (Average Fls = 0.004 NSp>0.05) indicated that all the populations would adjuste to Hardy-Weinberg, so there wouldbe in random union of gametes. Panmixia could be reinforced through promiscuous behaviorduring the mating (many males fertilizing the eggs of one female) as was described for othersilversides. The genetic differentiation among populations of the same and different species wasestimated by the FST fixation index for both methods. Nei's Distance and Identity indexeswere obtained only for Isozymes. The levels of genetic differentiation among populationsobtained by means of Isozymes and RAPD data were similar (average FST for all populationswas 0.807 and 0.78 respectively) and indicated a highly significant differentiation amongpopulations of different species. With both methodologies, the genic flow (Nm = 0.06 and 0.07) was smaller than l individual for generation when all the populations were considered. The genetic differentiation among populations of each species showed significant to highlysignificant FST values, both for the Isozyme (FST=0.022-0.130) and RAPD (FST=0.553-0.687)analysis. However these values were smaller than the ones observed when includingpopulations of different species (more evident in Isozymes). Consequently, for Isozymes, theestimation of gene flow among populations of the same species was bigger than a migrant forgeneration (Nm>l). For RAPD, although it was higher (Nm = 0.114-0.202) than the oneobtained considering all the populations, it didn't reach l migrant for generation. RAPDallowed a higher differentiation among populations of the same species that the one observedby means of the Isozyme technique, as a consequence of the high polymorphism (veryvariable bands) found by this technique. In Isozymes, the differentiation also was estimated by means of the Nei average Identity and Distance indexes among species. The ranges of average distances for coespecific populationsand for different species were similar to the values found by Shaklee el al. (1982) for fishes. On the other hand, according to Thorpe (1979) the range of average distance between 0.bonariensis and O. argentinensis (D=0.07 - 0.112) would correspond to that of coespecificpopulations. According to the range of average Nei distance obtained by Thorpe (1979) itwould be necessary a systematic revision of these populations to elucidate this problem. However, applying the range of average Nei distance found by Shaklee et al. (1982) forpopulations of different species,the values adjust perfectly with the taxonomie. The total genetic variance was higher for RAPD (49.58) than for isozymes (3.99). This wasdue to the higher number of bands analyzed for RAPD (220) that for isozymes (22 loci). Theanalysis of the genetic variability's showed that the variation among species (specificvariation) was the highest proportion, as much for isozymes as for RAPD (73.9% and 44%respectively). The variation percentage among species was higher for Isozyme (73,9%) thanfor RAPD (44%), indicating that the species variation is detected better by Isozyme analysis. The variation percentage within species (population variation) was higher for RAPD (34%)than for isozymes (6.8%), indicating that the population variation is detected better by RAPD. The percentage of variance within the populations (individual variation) was similar for bothmethods (19.3% and 22% for Isozymes and RAPD respectively). Assuming the hypothesis of the molecular clock, the divergence time was estimated. 0.hatcheri would have diverged from its predecessor during the late Plioceno; on the otherhand, the divergence obtained between 0.argentinensis and 0. bonariensis would indicatethat this was recent, around 490.000 years (Mid-Pleistoceno). A possible ancestral event ofintrogresive hibridazation is postuled for litoral lagoons. This could be the case of "Salada Grande" lagoon population (0. bonariensis) with 0. argentinensis., according to the origin ofthis lagoon and the strong association among the same ones, showed by means of Isozymesand RAPD techniques. The lack of correlation between geographical distances and genetic differentiation of thepopulations of each species obtained by RAPD and Isozyme, suggested that the divergence ofthe populations of each species could be explained by two evolutionary mechanisms: the Selection or by recent Founder Events, yet not having reached the balance between drift andmigration. On the other hand, when all the populations of the different species were included,a positive correlation was showed, so much for Isozymes as for RAPD. Then it is suggestedthat the differentiation of these populations could have taken place by genetic drift, althoughthe Selection could have been another operating force. Important geographical distances withvery dissimilar environmental conditions should be consider when all the populations ofdifferent species were included. In these areas, the selective pressures could be very differentdetermining an important genetic differentiation that would be correlated with thegeographical distance The phenogram obtained by Isozymes showed 3 clusters corresponding to the 3 studiedspecies. So this method allowed a good grouping of the populations of each species. Thephenograms obtained by RAPD confirmed 2 of these clusters (O. hatcheri versus 0.bonariensis and 0. argentinensis) but didn't have good resolution to separate the populationsof O. bonariensis and 0. argentinensis. Isozymes allowed a better grouping of the populations of each species, indicating to be bettermarkers that the RAPD when comparing different species.
Citación:
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Abel, María Cecilia. (2002). Estudio de la variabilidad y la diferenciación genética por medio de técnica de Isoenzimas y RAPD en poblaciones naturales de especies de pejerreyes de la República Argentina, género Odontesthes (Atherinopsidae, Atherinopsinae, Sorgentinini). (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3507_Abel
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Abel, María Cecilia. "Estudio de la variabilidad y la diferenciación genética por medio de técnica de Isoenzimas y RAPD en poblaciones naturales de especies de pejerreyes de la República Argentina, género Odontesthes (Atherinopsidae, Atherinopsinae, Sorgentinini)". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2002.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3507_Abel
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