Caracterização da diversidade e estrutura genética de populações selvagens de Crassostrea gasar e contribuição parental de Crassostrea gigas, através de marcadores moleculares

Abstract

A produção de moluscos bivalves tem uma importância crescente em âmbito mundial, devido a aspectos econômicos e alimentares. A produção de estoques de reprodutores em sistemas fechados pode resultar na diminuição da diversidade genética, no aumento da endogamia e mudança na frequência de genes. Este último ocorre devido à deriva, criação seletiva e devido à domesticação da espécie, tornando-a vulnerável a doenças e fatores ambientais, quando não há metodologias de acasalamento adequadas. As práticas de manejo reprodutivo de espécies cultivadas em cativeiro têm como importante ferramenta no monitoramento da diversidade genética da prole. Os marcadores moleculares tipo microssatélites são ideais para estudos de mapeamento genético, análises de diversidade, estrutura genética populacional e avaliação de parentesco, uma vez que são altamente polimórficos e codominantes. Desta forma, os objetivos deste estudo foram estimar a contribuição parental, diversidade genética e relacionamentos de populações de Crassostrea gigas cultivadas através de reprodução em pool, e determinar a estrutura e diversidade genética de populações de Crassostrea gasar de indivíduos provenientes de cultivo do Laboratório de Moluscos Marinhos (LMM/UFSC) e de quatro populações selvagens. As comparações genéticas espaciais revelaram a existência de dois principais grupos genéticos de C. gasar, um formado pela população proveniente de cultivo (FAR) e um outro grupo composto pelas populações selvagens ao longo do litoral Sul e Sudeste do Brasil (CAN, SFS, PAR e FLN). Embora não tenha estrutura genética entre as populações selvagens, é possível observar um gradiente de distribuição na análise de discriminante de componentes principais, coerente com a distribuição geográfica dos mesmos, contudo, insuficiente para diferenciá-los geneticamente. Apesar do processo artificial de reprodução da população de cultivo, o nível de diversidade foi semelhante entre todas as populações analisadas, com heterozigosidade esperada variando entre 0,703 (FAR) e a 0,738 (FLN). Os valores de diversidade genética da população de cultivo permaneceram relativamente elevados indicando que a população, baseados nos loci avaliados, possui potencial evolutivo frente a fatores estocásticos. As análises de parentesco realizados para C. gigas demonstraram que a contribuição parental é desigual e que a técnica de pool de gametas utilizada na reprodução das ostras gera uma prole descende de poucos machos e fêmeas, o que resultaria em uma perda de diversidade genética a longo prazo. As análises moleculares de atribuição de parentesco indicaram que uma desova com 25 casais, 15 (60%) machos e 19 (76%) fêmeas foram identificados como possíveis pais. Vários fatores podem ter colaborado para que a contribuição desproporcional, tanto entre machos e fêmeas tenha ocorrido, dentre eles, a qualidade dos gametas individuais, a interação espermatozoide-óvulo, a competição espermática, o descarte das larvas com crescimento lento durante o manejo da larvicultura, e a desigual sobrevivência da prole. Os marcadores microssatélites utilizados neste estudo se mostraram eficientes tanto para as análises de diversidade e estrutura genética quando para a aferição de parentesco. A partir dos resultados obtidos neste estudo o LMM/UFSC poderá desenvolver novas gestão do manejo reprodutivo, pois neste analisamos aspectos genéticos como contribuição parental e diversidade genética em progênies, obtidas a partir de diferentes sistemas de acasalamento.

Abstract: The production of bivalve mollusks is of increasing importance worldwide due to economic and food aspects. Breeding production in closed systems may result in a decrease in genetic diversity, an increase in inbreeding, and a change in gene frequency due to drift, selective breeding, and due to domestication of the species, become them vulnerable to diseases and environmental factors, when proper mating methodologies are not in place. Reproductive management practices of captive-bred species have as an important tool for the control the genetic diversity of the offspring. Microsatellite markers are ideal for genetic mapping studies, diversity analysis, the genetic structure of populations, and the assessment of relatedness since they are highly polymorphic and codominant. Thus, the objectives of this project were to estimate parental contribution, genetic diversity, and relationships of cultured Crassostrea gigas populations through gametes pool, and to determine the genetic structure and diversity of Crassostrea gasar populations from cultivated populations and wild populations. The spatial genetic comparisons revealed the existence of two main genetic groups of C. gasar, one formed by the cultivated populations (FAR) and another group composed of wild populations along the south and southeast Brazilian coast (CAN, SFS, PAR e FLN). Although there is no genetic structure among the wild populations, it is possible to observe a distribution gradient in the principal components discriminant analysis, consistent with their geographical distribution, however, insufficient to differentiate them genetically. Despite the process of artificial reproduction of the breeding population, the level of diversity was similar among all populations analyzed. The expected heterozygosity ranged from 0.703 cultivation to 0.738 wild population. The genetic diversity values of the cultured population remained relatively high, indicating that the population, based on the evaluated loci, has evolutionary potential in the face of stochastic factors. Parentage analyses performed for C. gigas showed that parental contribution is uneven and that the gamete breeding technique used in oyster reproduction proved inefficient, with offspring descended from few males and females. Molecular analyses of kinship assignment indicated that in a spawning with 25 pairs, 15 (60%) males and 19 (76%) females were identified as possible parents. Several factors may have contributed to the disproportionate contribution among the parents, including individual gamete quality, sperm-egg interaction, sperm competition, elimination of slow-growing larvae during larval management, and uneven larval survival. The microsatellite markers used in this study proved efficient for analyzing diversity and genetic structure and measuring kinship. From the results obtained in this study, the LMM/UFSC will be able to develop new management of reproductive management, because in this we analyze genetic aspects such as parental contribution and genetic diversity in progenies, obtained from different mating systems.