Μοριακή φυλογένεια πληθυσμών της Atherina Boyeri

Abstract

The genetic differentiation and the phylogenetic relationships of twenty three Atherina boyeri populations originating from lakes/lagoons and marine sites of Greece, as well as from a population from lake Iznik in Turkey were investigated. More specifically, the partial sequence of the mitochondrial genes cytochrome oxidase I (COI), cytochrome b (cytb) and control region were determined. The partial sequence of the nuclear protein coding gene rhodopsin (Rh) was determined, as well. Phylogenetic analysis of the sequences was conducted using the methods: Neighbor-Joining (NJ), Maximum Parsimony (MP) and Bayesian Inference (BI). Even though trees presented different topologies, and thus the phylogenetic relationships among populations were not able to be resolved, the presence of three main population forms was observed both from the separate and combined analyses of datasets. The first population type (‘lagoon’ type) contains all the lagoon/lake populations, as well as three populations (Kymi, Kalymnos and Nea Moudania) originating from marine environment. The second type includes nearly all marine populations (first ‘marine’ type), excluding specimens collected from three geographical distant areas (Preveza, Evvoia and Kos), which form the third A. boyeri population type (second ‘marine’ type). It is worth mentioning that the nuclear marker used was proved to carry sufficient diversity in order to confirm the above results. The ‘lagoon’ type populations presented a clear phylogeographic pattern, with the populations from Aegean Sea and Turkey forming a distinct group from the populations from the Ionian Sea. Moreover, the population from Amvrakikos appeared to be distinct from the rest ‘lagoon’ type populations and a remarkable correlation of this population and populations from Adriatic Sea was found. On the other hand, none of the two ‘marine’ type populations presented a specific phylogeographic pattern. Additionally, it was found that the populations from Preveza, Evvoia and Kos correspond to the ‘punctuated’ marine type, as has been described, which was not previously reported in eastern Mediterranean Sea. However, the fact that in the present study a population (Evvoia) without black spots on the flanks is clustered with the punctuated form and vice versa (specimens from Limnos presented black spots but was clustered with the non-punctuated ‘marine’ type populations), suggests that differences in color pattern do not seem to be a sufficient marker for discriminating the two marine types. From the PCR amplification of cytb and determination of its sequence the presence of approximately 200bp intergenic spacer between tRNA glutamic acid (tRNAGlu) and cyt b genes was observed among the ‘lagoon’ type specimens and a smaller one among the specimens from Preveza, Evvoia and Kos. The intergenic spacer was absent from the rest marine populations. Thus, our results support the suggestion that this character is conserved and capable to be used for distinguishing the different forms.

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η γενετική δομή και οι φυλογενετικές σχέσεις είκοσι τριών πληθυσμών της A. boyeri που προέρχονταν από λίμνες/λιμνοθάλασσες και θαλάσσιες περιοχές του ελλαδικού χώρου, καθώς και ενός πληθυσμού από τη λίμνη Iznik της Τουρκίας. Πιο συγκεκριμένα, προσδιορίστηκε μέρος της αλληλουχίας των μιτοχονδριακών γενετικών τόπων της υπομονάδας I της κυτοχρωματικής οξειδάσης (COI), του βρόγχου εκτόπισης (D-loop) και του κυτοχρώματος b (Cytb). Επιπλέον, προσδιορίστηκε η αλληλουχία ενός πυρηνικού γενετικού τόπου, της ροδοψίνης (Rh). Πραγματοποιήθηκε φυλογενετική ανάλυση των αλληλουχιών και κατασκευάστηκαν φυλογενετικά δένδρα με τις μεθόδους της Σύνδεσης Γειτόνων (NJ), Μέγιστης Φειδωλότητας (ΜΡ) και Μπεϊσιανής Συμπερασματολογίας (ΒΙ). Παρά τη διαφορετική τοπολογία των δένδρων που προέκυψαν, γεγονός που δεν κατέστησε εφικτό τον προσδιορισμό των φυλογενετικών σχέσεων μεταξύ των υπό μελέτη πληθυσμών, η ύπαρξη τριών διαφορετικών τύπων πληθυσμών διαπιστώθηκε τόσο από την ανεξάρτητη όσο και από τη συνδυασμένη ανάλυση των αλληλουχιών. Ο πρώτος τύπος πληθυσμού, ο «λιμναίος», περιελάμβανε τους πληθυσμούς από τις λίμνες/λιμνοθάλασσες καθώς και τους πληθυσμούς από τις θαλάσσιες περιοχές της Καλύμνου, της Κύμης και των Ν. Μουδανιών. Ο δεύτερος τύπος περιελάμβανε όλους τους θαλάσσιους πληθυσμούς (πρώτος «θαλάσσιος» τύπος), με εξαίρεση του πληθυσμούς από την Πρέβεζα, την Εύβοια και την Κω που συνιστούσαν τον τρίτο τύπο πληθυσμού (δεύτερος «θαλάσσιος» τύπος). Επισημαίνεται ιδιαίτερα ότι ο πυρηνικός μοριακός δείκτης που χρησιμοποιήθηκε έφερε αρκετή ποικιλότητα ώστε να επιβεβαιώσει τα παραπάνω αποτελέσματα. Οι «λιμναίοι» πληθυσμοί εμφάνισαν σαφές φυλογεωγραφικό πρότυπο, διακρίνοντας τους πληθυσμούς του Αιγαίου και της Τουρκίας από τους λιμναίους/λιμνοθαλάσσιους του Ιονίου Πελάγους. Επιπλέον, διαπιστώθηκε πως ο πληθυσμός από τον Αμβρακικό διαφοροποιείται αρκετά από τους υπόλοιπους «λιμναίους» πληθυσμούς, ενώ αξιοσημείωτη είναι και η συσχέτιση που βρέθηκε ανάμεσα σε αυτόν τον πληθυσμό και πληθυσμών από την Αδριατική. Όσον αφορά τους θαλάσσιους πληθυσμούς, κανένας από τους δύο τύπους δεν εμφάνισε συγκεκριμένο φυλογεωγραφικό πρότυπο. Επιπλέον, διαπιστώθηκε πως οι πληθυσμοί από την Πρέβεζα, την Εύβοια και την Κω αντιστοιχούν στον εστιγμένο (punctuated) τύπο πληθυσμού, όπως έχει περιγραφεί, ο οποίος δεν έχει έως σήμερα αναφερθεί στην ανατολική Μεσόγειο. Ωστόσο, σύμφωνα με τα αποτελέσματα μας, τα μαύρα στίγματα κάτω από την πλευρική γραμμή δεν μπορούν να αποτελέσουν διαγνωστικό στοιχείο για τη διάκριση των δύο τύπων θαλάσσιων πληθυσμών (punctuated, nonpunctuated), καθώς στον τύπο αυτό εντάσσονται άτομα που είτε φέρουν μαύρα στίγματα είτε όχι, και το αντίστροφο. Από τον πολλαπλασιασμό με τη μέθοδο της αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης (PCR) του μιτοχονδριακού τμήματος Cytb και τον προσδιορισμό της αλληλουχίας του, διαπιστώθηκε η ύπαρξη μίας ένθεσης ανάμεσα στο tRNA του γλουταμινικού οξέος και το Cytb. Η ένθεση αυτή είχε μέγεθος περίπου 200bp στα «λιμναία» άτομα και λίγο μικρότερο (~150bp) στα άτομα που εμφάνισαν το πρότυπο punctuated (εστιγμένα) (Πρέβεζα, Εύβοια, Κως), ενώ απουσίαζε από τους υπόλοιπους θαλάσσιους πληθυσμούς. Βάσει των παρόντων αποτελεσμάτων και σε συνδυασμό με αντίστοιχα αποτελέσματα προηγούμενων μελετών επιβεβαιώνεται η άποψη σύμφωνα με την οποία η παρουσία ή απουσία της συγκεκριμένης ένθεσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διαγνωστικός χαρακτήρας για τη διάκριση των τριών διαφορετικών τύπων πληθυσμών της A. boyeri.