Ecology of aquaculture species and enhancement of stocks: proceedings of the thirtieth U.S. - Japan meeting on aquaculture, Sarasota, FL, Dec. 3-4, 2001

CONTENTS: I. U.S.-Japan Cooperation Open Ocean Aquaculture – A Venue for Cooperative Research Between the United States and Japan.............................................................................. 1 C. Helsley II. Growth, Nutrition and Genetic Diversity Daily Ration of Hatchery-Reared Japanese Flounder Paralichthys olivaceus as an Indicator of Release Place, Time and Fry Quality. In situ Direct Estimation and Possibility of New Methods by Stable Isotope............................ 7 O. Tominaga, T. Seikai, T. Tsusaki, Y. Hondo, N. Murakami, K. Nogami, Y. Tanaka and M. Tanaka Nucleic Acids and Protein Content as a Measure to Evaluate the Nutritional Condition of Japanese Flounder Paralichthys olivaceus Larvae and Juveniles........................................................................................................ 25 W. Gwak Genetic Diversity Within and Between Hatchery Strains of Flounder Paralichthys olivaceus Assessed by Means of Microsatellite and Mitochondrial DNA Sequencing Analysis...................................................................... 43 M. Sekino, M. Hara and N. Taniguchi Tracking Released Japanese Flounder Paralichthys olivaceus by Mitochondrial DNA Sequencing................................................................................ 51 T. Fujii Preliminary Aspects of Genetic Management for Pacific Threadfin Polydactylus sexfilis Stock Enhancement Research in Hawaii........................................ 55 M. Tringali, D. Ziemann and K. Stuck Enhancement of Pacific Threadfin Polydactylus sexfilis in Hawaii: Interactions Between Aquaculture and Fisheries............................................................. 75 D. Ziemann Aquaculture and Genetic Structure in the Japanese Eel Anguilla japonica..................... 87 M. Katoh and M. Kobayashi Comparative Diets and Growth of Two Scombrid Species, Chub Mackerel Scomber japonicus and Japanese Spanish Mackerel Scomberomorus niphonius, in the Central Seto Inland Sea, Japan.................................. 93 J. Shoji, M. Tanaka and Tsutomu Maehara iii Evaluating Stock Enhancement Strategies: A Multi-disciplinary Approach................... 105 T. M. Bert, R.H. McMichael, Jr., R.P. Cody, A. B. Forstchen, W. G. Halstead, K. M. Leber, J. O’Hop, C. L. Neidig, J. M. Ransier, M. D. Tringali, B. L. Winner and F. S. Kennedy III. Physiological and Ecological Applications Predation on Juvenile Chum Salmon Oncorhynchus keta by Fishes and Birds in Rivers and Coastal Oceanic Waters of Japan................................... 127 K. Nagasawa and H. Kawamura Interaction Between Cleaner and Host: The Black Porgy Cleaning Behavior of Juvenile Sharpnose Tigerfish Rhyncopelates Oxyrhynchus in the Seto Inland Sea, Western Japan............................................................................. 139 T. Shigeta, H. Usuki and K. Gushima IV. Case Studies Alaska Salmon Enhancement: A Successful Program for Hatchery and Wild Stocks............................................................................................... 149 W. Heard NMFS Involvement with Stock Enhancement as a Management Tool........................... 171 T. McIlwain Stock Enhancement Research with Anadromous and Marine Fishes in South Carolina...................................................................................... 175 T. I. J. Smith, W. E. Jenkins, M. R. Denson and M. R. Collins Comparison of Some Developmental, Nutritional, Behavioral and Health Factors Relevant to Stocking of Striped Mullet, (Mugilidae), Sheepshead (Sparidae), Common Snook (Centropomidae) and Nassau Groupers (Serranidae)........................... 191 J. W. Tucker Jr. and S. B. Kennedy Participants in the Thirtieth U.S.-Japan Meeting on Aquaculture................. Inside Back Cover iv (PDF has 204 pages.)

Lessons from established breeding programs: terrestrial and aquatic animals

Some relevant components of selection program theory and implementation are reviewed. This includes pedigree recording, genetic evaluation, balancing genetic gains and genetic diversity and tactical integration of key issues. Lessons learned are briefly described – illustrating how existing method and tools can be useful when launching a program in a novel species, and yet highlighting the importance of proper understanding and custom application according to the biology and environments of that species.

Panama City Fisheries Resources Office: FY 2009 Annual Report

HIGHLIGHTS FOR FY 2009 1. Completed the second of a two-year Gulf sturgeon population study on the Choctawhatchee River, Florida. The juvenile, sub adult and adult Gulf sturgeon population was estimated at 3,400 fish. 2. Three young of year Gulf sturgeon were collected by Corps of Engineers biologists in the upper Brothers Rivers. 3. Two YCC enrollees spent eight weeks assisting PCFO biologists and Tyndall AFB with various projects. 4. The Gulf Sturgeon 5-Year Summary and Evaluation was completed. 5. Karen Herrington co-authored a peer-reviewed journal article for a striped bass symposium at the annual American Fisheries Society meeting, which will be published in the symposium proceedings. The article reviews the past 25 years of striped bass restoration in the ACF and is titled “Restoration of Gulf Striped Bass: Lessons and Management Implications”. 6. We documented recent purple bankclimber recruitment in the Ochlockonee River for the first time in several years. 7. We provided over 200 genetic samples to Warm Springs Fish Technology Center to compare mussel populations and genetic diversity, rank populations by status, and facilitate recovery actions. 8. We established permanent mussel monitoring locations in Sawhatchee Creek and the Flint River to examine trends in population size, survival, and recruitment. 9. We provided a prioritized list to the Federal Emergency Management Agency of 197 stream crossings that occur near freshwater mussel populations in order to facilitate habitat restoration following major flooding in Alabama, Florida, and Georgia in the spring of 2009.

The impact of molecular biology on assessment of water quality: advantages and limitations of current techniques

The advent of molecular biology has had a dramatic impact on all aspects of biology, not least applied microbial ecology. Microbiological testing of water has traditionally depended largely on culture techniques. Growing understanding that only a small proportion of microbial species are culturable, and that many microorganisms may attain a viable but non-culturable state, has promoted the development of novel approaches to monitoring pathogens in the environment. This has been paralleled by an increased awareness of the surprising genetic diversity of natural microbial populations. By targeting gene sequences that are specific for particular microorganisms, for example genes that encode diagnostic enzymes, or species-specific domains of conserved genes such as 16S ribosomal RNA coding sequences (rrn genes), the problems of culture can be avoided. Technical developments, notably in the area of in vitro amplification of DNA using the polymerase chain reaction (PCR), now permit routine detection and identification of specific microorganisms, even when present in very low numbers. Although the techniques of molecular biology have provided some very powerful tools for environmental microbiology, it should not be forgotten that these have their own drawbacks and biases in sampling. For example, molecular techniques are dependent on efficient lysis and recovery of nucleic acids from both vegetative forms and spores of microbial species that may differ radically when growing in the laboratory compared with the natural environment. Furthermore, PCR amplification can introduce its own bias depending on the nature of the oligonucleotide primers utilised. However, despite these potential caveats, it seems likely that a molecular biological approach, particularly with its potential for automation, will provide the mainstay of diagnostic technology for the foreseeable future.

Desenvolvimento e validação de sistema multiplex X-STR para identificação humana por DNA

Novas metodologias de análise molecular voltadas para estudos populacionais, clínicos, evolutivos, da biodiversidade e identificação forense foram desenvolvidas com base em marcadores microssátelites ou STR Short Tandem Repeats. Os marcadores STR, que estão amplamente espalhados nos genomas e se caracterizam por apresentar alto grau de polimorfismo, podem ser analisados a partir da amplificação por PCR (Reação em Cadeia da polimerase). A análise foi facilitada a partir do desenvolvimento de sistemas de amplificação simultânea de múltiplos STR (multiplex STR) e com a detecção automatizada dos produtos de amplificação marcados por fluorescência. Recentemente, o uso de marcadores STR do cromossomo X (X-STR) tornou-se significativo na prática forense. Devido ao seu modo de transmissão, os X-STR são úteis em situações particulares de investigação de relações de parentesco, apresentando vantagens sobre o uso de STR autossômicos. Este estudo teve como principal objetivo o desenvolvimento e validação de sistema multiplex, denominado LDD (X-STR) Decaplex, capaz de amplificar dez loci X-STR (DXS7133, DXS7424, DXS8378, DXS6807, DXS7132, DXS10074, DXS7423, DXS8377, GATA172D05 e DXS10101) para aplicação em genética populacional, identificação e análises forenses. Utilizando o LDD (X-STR) Decaplex 170 indivíduos autodenominados afrodescendentes, não aparentados geneticamente, foram genotipados. As freqüências alélicas e genotípicas não apresentaram desvio do equilíbrio de Hardy-Weinberg e estão em concordância com aquelas observadas em outros estudos. Os haplótipos observados foram únicos em indivíduos de amostra masculina. A análise de desequilíbrio de ligação não revelou associação entre os marcadores X-STR. A diversidade genética foi elevada, variando entre 0,6218 para o locus DXS7133 a 0,9327 para o locus DXS8377. Os parâmetros de Probabilidade de Vinculação (PV), Índice de Vinculação (IV), Poder de Exclusão (PE), Poder de Discriminação e Razão de Verossimilhança foram também elevados, demonstraram que os dez X-STRs são altamente polimórficos e discriminativos na população estudada. A concentração mínima de DNA para a amplificação dos loci do LDD (X-STR) Decaplex é de 0,5 ng e verificamos que amplificação por PCR pode ser afetada quando são adicionados mais de 5 ng de DNA nas reações. Os percentuais de bandas stutter foram elevados para os loci DXS7132 e DXS8377. No teste de reprodutibilidade observamos consistência entre as tipagem de diferentes amostras biológicas, incluindo as de restos mortais. No teste de mistura a proporção limite em que observamos a coexistência de duas espécies biológicas foi de 2,5:1ng (feminino-masculino). Os resultados evidenciaram que os loci do LDD (X-STR) Decaplex são altamente informativos, consistindo, em conjunto, uma ferramenta importante em estudos de identificação humana e de relações de parentesco.

Acinetobacter spp.: resistência a antimicrobianos, genotipagem e dinâmica da colonização em CTI de um Hospital Universitário um ano de estudo

As espécies do gênero Acinetobacter são freqüentes no ambiente, mas nas últimas décadas vêm se destacando como patógenos hospitalares, especialmente Acinetobacter baumannii e as genoespécies 3 e 13TU, que formam o Complexo A. baumannii e cuja diferenciação só é possível pela utilização de metodologias moleculares. São associadas a diferentes apresentações clínicas, principalmente em pacientes internados em unidades de tratamento intensivo. Freqüentemente apresentam resistência a uma ampla variedade de antimicrobianos, incluindo os carbapenêmicos. Nestes casos as opções de tratamento podem, algumas vezes, limitar-se à polimixina. Esse trabalho objetivou avaliar a susceptibilidade a antimicrobianos, a diversidade genética e a dinâmica de colonização de Acinetobacter spp. isolados de pacientes internados no Centro de Tratamento Intensivo do Hospital Universitário Pedro Ernesto em um ano de estudo. Durante o ano de 2009 foram estudadas 76 amostras de Acinetobacter spp. isoladas de 34 pacientes, sendo a maioria obtida do trato respiratório (42,1 %), seguido de sangue (19,7%). Do total, 96,1% (73) foram identificadas como A. baumannii através da detecção do gene intrínseco blaOXA-51-like. Todas as amostras de A. baumannii foram produtoras da carbapenemase OXA-23 e apresentaram perfil de multirresistência, enquanto as três espécies não-baumannii foram sensíveis a todos os antimicrobianos testados. Não houve produto de amplificação para os genes blaOXA-24-like, blaOXA-58-like e blaOXA-143 pela técnica de PCR multiplex. As amostras apresentaram taxa de resistência maior que 70% para oito dos onze antimicrobianos testados: piperacilina-tazobactam, ceftazidima, cefotaxima, cefepime, amicacina, ciprofloxacina, imipenem e meropenem. A droga com melhor atividade in vitro foi a polimixina B. Quatro amostras foram resistentes com CIM determinada pelo E-test variando de 6 g/mL a 32 g/mL. Observou-se uma grande diversidade genética dentre as amostras, com dez grupos clonais identificados pelo PFGE. O grupo clonal B foi prevalente e persistente na unidade, representado por 32 (42,1%) amostras. Esse foi o mesmo clone descrito como o mais freqüente no Rio de Janeiro em estudo prévio. O clone associado a um surto ocorrido na mesma instituição entre 2007 e 2008 esteve presente em apenas sete (9,2%) amostras, tendo sido substituído pelo genótipo B. A análise prospectiva dos pacientes que permaneceram internados por pelo menos um mês mostrou casos de substituição clonal após terapia antimicrobiana, indicando a existência de reservatório ambiental dos genótipos circulantes. A colonização do trato respiratório por A. baumannii foi bastante comum, mas também foram observados casos de substituição de uma espécie não-baumannii por A. baumannii, além de infecção de corrente sanguínea por um genótipo diferente daquele responsável pela colonização. A presença de cepas resistentes à polimixina é preocupante, pois representa uma ameaça à terapia com a droga. A existência de um clone multirresistente disseminado no Rio de Janeiro, possivelmente pela transferência de pacientes e por profissionais que trabalham em mais de um hospital, aponta a necessidade de se adotar medidas de controle de infecção mais eficazes a fim de reduzir as taxas de morbidade e mortalidade. Além disso, a identificação de focos ambientais de dispersão das cepas epidêmicas parece essencial para garantir a eficácia das demais medidas de contenção de surtos

Identificação, perfil fenotípico e disseminação clonal de cepas de Acinetobacter spp. em hospitais do estado do Rio de Janeiro

Espécies do gênero Acinetobacter são patógenos oportunistas que têm sido associados a várias infecções relacionadas à assistência em saúde acometendo principalmente, pacientes hospitalizados em centros de tratamento intensivo. A. baumannii , Acinetobacter genoespécie 3 e Acinetobacter genoespécie 13TU constituem o complexo A. baumannii e são consideradas as espécies de maior importância clínica. O objetivo deste trabalho foi identificar em nível de espécie, avaliar o perfil de resistência e analisar a diversidade genética de 102 amostras de Acinetobacter spp. isoladas de hemoculturas de pacientes internados em quatro hospitais do estado do Rio de Janeiro. Após a utilização de duas técnicas moleculares, 87 (85,3%) amostras foram identificadas como A. baumannii, sete (6,9%) como A. genoespécie 3, duas (1,9%) A. genoespécie 13TU e seis (5,9%) não foram identificadas em nível de espécie. A maioria das amostras de A. baumannii apresentou caráter multirresistente mostrando percentuais de resistência acima de 70% para ceftazidima, cefotaxima e ciprofloxacina. A resistência aos carbapenêmicos variou de 59% a 91%. Foi encontrada uma grande variedade de antibiotipos entre as amostras de A. baumannii, sendo prevalente dois multirresistentes. Um deles, caracterizado pela sensibilidade apenas aos aminoglicosídeos, ocorreu em 20,7% das amostras e o outro observado em 14,9% das amostras , foi caracterizado pela resistência a todos os antimicrobianos testados. Através da PCR, foi observado que 77% das amostras de A. baumannii apresentaram produto de amplificação compatível com gene blaOXA-23-like e destas, 64 mostraram-se resistentes tanto a imipenem quanto a meropenem. Em contrapartida, todas as amostras de A. baumannii OXA-23 negativas mostraram-se sensíveis aos carbapenens. Em relação às amostras de A. genoespécie 3 e 13TU, foram observados baixos percentuais de resistência frente aos antimicrobianos testados e apenas uma amostra de Acinetobacter genoespécie 3 apresentou produto de amplificação compatível com gene blaOXA-23-like, sendo esta sensível aos carbapenens. Não foram detectados os genes blaOXA-40-like e blaOXA-58-like nas 102 amostras de Acinetobacter spp.. A análise do polimorfismo genético das amostras de A. baumannii por PFGE mostrou a presença de 35 clones distribuídos entre os hospitais. Um clone (designado A), presente em 32 amostras (36,9%), foi encontrado nos quatro hospitais, sendo prevalente em três. Em 93,8% das amostras do clone A foi detectado o gene blaOXA-23-like. A disseminação de um clone de A. baumannii multirresistente produtor de OXA-23 entre os hospitais estudados evidencia a importância de medidas de controle de infecções mais eficazes, visando minimizar a morbidade e a mortalidade causadas por este importante patógeno. Além disso, como outras espécies também podem estar associadas a infecções, destacamos a importância da identificação correta das amostras em nível de espécie, visando o conhecimento da patogenicidade, do perfil de resistência e dados epidemiológicos des outras espécies, principalmente as pertencentes ao complexo A. baumannii

Estudo da ancestralidade materna da população do Rio de Janeiro: análise do DNA mitocondrial

As porções uniparentais do genoma humano, representadas pelo cromossomo Y e pelo DNA mitocondrial (DNAmt), contêm informação genética relacionada às heranças patrilinear e matrilinear, respectivamente. Além da aplicabilidade em genética médica e forense, o DNAmt tem sido utilizado como um importante marcador molecular em estudos sobre evolução para traçar inferências filogenéticas e filogeográficas sobre as populações humanas. A análise de linhagens de DNAmt presentes em diferentes populações mundiais levou à identificação de haplogrupos reunindo diversos haplótipos específicos dos grandes grupos étnicos: africanos, europeus, asiáticos e nativos americanos. A população brasileira é conhecida como uma das mais heterogêneas do mundo, resultado do processo de colonização do país, abrangendo mais de cinco séculos de miscigenação entre povos de diferentes continentes. Este trabalho teve como objetivo estimar a partir da análise do DNA mitocondrial as proporções ancestrais africanas, européias e ameríndias na população do Rio de Janeiro. Para isso foram sequencidas as regiões hipervariáveis HVI e HVII do DNAmt de 109 indivíduos não relacionados geneticamente residentes no Rio de Janeiro. Os haplogrupos foram classificados de acordo com o conjunto de polimorfismos dos haplótipos individuais. Programas estatísticas foram utilizados para a determinação de parâmetros de diversidade genética e comparações populacionais. A diversidade haplotípica foi estimada em 0,9988. Nossos resultados demonstraram na população do Rio de Janeiro percentuais de cerca de 60%, 25% e 15% de ancestralidades maternas africana, ameríndia e européia, respectivamente. Através da análise de distâncias genéticas, evidenciou-se que a população do Rio de Janeiro está mais próxima das populações brasilerias dos estados de São Paulo e Alagoas. Como descrito nos registros históricos, algumas regiões do país tiveram processos de colonização muito específicos que se refletem nas proporções ancestrais maternas e paternas observadas. Em relação ao DNAmt, não se verificou diferença genética significativa entre as populações do Rio de Janeiro e a de Angola, uma população africana. Os resultados obtidos estão em estreita concordância com os registros históricos e outros estudos genéticos acerca da formação da população brasileira

Diversidade genética em um grupo de anuros em miniatura endêmico da Mata Atlântica brasileira (Euparkerella Griffiths 1959).

A Mata Atlântica (MA) está entre as regiões com maior biodiversidade e mais ameaçadas do planeta. Esforços em diversas áreas do conhecimento têm sido feitos para que se tenha uma estimativa mais refinada da diversidade existente e sua organização ao longo do bioma. O crescente número de estudos que buscam reconstituir a história da diversificação da MA apontam para um cenário espacial e temporal complexo, havendo ainda uma lacuna no conhecimento dos processos em pequena escala. Vertebrados em miniatura têm se mostrado uma boa ferramenta para estudos de processos evolutivos em pequena escala. Assim, o gênero Euparkerella, endêmico de uma pequena região da MA dos Estados do Rio de Janeiro (RJ) e Espírito Santo (ES), foi escolhido como modelo para este estudo. No primeiro capítulo buscou-se descrever a diversidade existente dentro do gênero a partir de uma filogenia molecular. Para isso, utilizaram-se métodos bayesianos para gerar genealogias de genes e de espécies a partir de um fragmento de gene mitocondrial e quatro fragmentos de genes nucleares. Os resultados obtidos apontaram para uma grande diversidade críptica no gênero. Foram identificadas seis unidades evolutivas significativamente divergentes para o RJ: duas em Euparkerella cochranae, três em Euparkerella brasiliensis, e Euparkerella sp.. A espécie mais basal recuperada foi Euparkerella robusta, do ES, e estimou-se o início da diversificação do gênero para o final do Mioceno. O segundo capítulo descreve onze marcadores de microssatélites desenvolvidos para Euparkerella brasiliensis através do método de pirosequenciamento de nova geração 454. No terceiro capítulo estudou-se apenas uma unidade evolutiva, Euparkerella brasiliensis da área dos Três Picos/ RJ. A partir de marcadores de evolução rápida (microssatélites) e lenta (sequências de DNA) buscou-se compreender a estrutura e a dinâmica populacional desta unidade evolutiva em uma área bastante pequena (aprox. 20 km) sob influência de um gradiente ambiental altitudinal (40 m 1000 m). Foram identificadas, a partir dos microssatélites, duas subpopulações geneticamente distintas nas bordas do gradiente. O fluxo gênico se deu predominantemente das bordas para a zona de contato, onde foi observado o maior efetivo populacional. Tais resultados indicam que pequenas variações ambientais podem atuar no isolamento populacional em Euparkerella e corroboram o padrão de formas microendêmicas identificadas na filogenia. Futuros estudos devem ser feitos no sentido de buscar caracterizar morfologicamente as unidades evolutivas aqui identificadas; preencher as lacunas amostrais, especialmente no ES; e descrever os processos que atuam em pequena escala nas zonas de contato entre as unidades evolutivas e fatores limitantes a distribuição das mesmas.

Análise do polimorfismo numérico de sequências repetitivas em múltiplos loci (MLVA) como instrumentos de avaliação da diversidade genética de Streptococcus pneumoniae do sorotipo 14

Streptococcus pneumoniae é um importante agente etiológico de infecções invasivas e não invasivas, incluindo meningite, pneumonia e otite média. A cápsula polissacarídica é o principal fator de virulência desse microrganismo, sendo também considerada um importante marcador em estudos epidemiológicos. Dentre os mais de 90 tipos capsulares conhecidos, o sorotipo 14 se destaca pela prevalência elevada em várias regiões, inclusive no Brasil. A avaliação da diversidade genética desse microrganismo também inclui a aplicação de métodos moleculares, como PFGE e MLST. Entretanto, essas metodologias são relativamente onerosas, consomem muito tempo e os resultados obtidos com a técnica de PFGE são de difícil comparação entre diferentes laboratórios. A técnica de análise do polimorfismo numérico de segmentos repetitivos em múltiplos loci [MLVA, do inglês Multiple Loci VTNR (Variable-Number Tandem Repeat) Analysis] se apresenta como uma alternativa, embora ainda necessite de padronização e avaliação mais ampla para a espécie em questão. No presente estudo, 60 amostras de Streptococcus pneumoniae pertencentes ao sorotipo 14, isoladas de diversas fontes clínicas, em diferentes locais e períodos de tempo, foram caracterizadas pelas técnicas de MLVA (baseada na análise de 18 loci distintos), MLST, PFGE e tipagem do gene pspA. O gene pspA2 predominou entre as amostras analisadas, seguido pelo gene pspA1. Os tipos de MLVA, perfis de PFGE, e STs encontrados apresentaram resultados, em geral, concordantes, indicando o elevado poder discriminatório da versão da técnica de MLVA empregada. Cinco complexos clonais (CC) de MLVA e cinco singletons puderam ser definidos. O CC de MLVA denominado de L7 foi o predominante, compreendendo 36,7% da amostragem estudada. O CC L7 mostrou-se relacionado com genes pspA da família 2, com o CC1 de MLST, com o CC Pen14-H de PFGE, e com a não susceptibilidade à penicilina, Entre os complexos clonais de MLST, o CC1 foi o prevalente e incluiu predominantemente o ST156, pertencente ao clone internacional Spain9V-3. O CC L3 e o singleton L17 de MLVA apresentaram-se associados ao CC de PFGE Eri14-A, a família 1 de PspA e ao CC2 de MLST, que por sua vez também estava relacionado com o clone internacional England14-9. O CC L15 de MLVA esteve associado ao CC de PFGE Pen14-A, ao gene pspA2, aos CC3 e CC4 de MLST e ao clone internacional do PMEN Tennessee14-18. A técnica de MLVA revelou-se significativamente mais discriminatória que as técnicas de PFGE e MLST, conforme exemplificado pela detecção de 21 perfis de MLVA, 13 perfis de PFGE e cinco STs, entre as 22 amostras pertencentes ao CC de MLVA L7. Uma versão de MLVA, compreendendo um painel com os oito loci de maior poder discriminatório, pôde ser proposta a partir da análise dos resultados obtidos. Estes aspectos, aliados ao menor tempo e custo de execução, indicam que a técnica de MLVA constitui uma alternativa importante e satisfatória para uso em estudos sobre a diversidade genética de S. pneumoniae.

Population structure of pink salmon (Oncorhynchus gorbuscha) in British Columbia and Washington, determined with microsatellites

Population structure of pink salmon (Oncorhynchus gorbuscha) from British Columbia and Washington was examined with a survey of microsatellite variation to describe the distribution of genetic variation. Variation at 16 microsatellite loci was surveyed for approximately 46,500 pink salmon sampled from 146 locations in the odd-year broodline and from 116 locations in the even-year broodline. An index of genetic differentiation, FST, over all populations and loci in the odd-year broodline was 0.005, with individual locus values ranging from 0.002 to 0.025. Population differentiation was less in the even-year broodline, with a FST value of 0.002 over all loci, and with individual locus values ranging from 0.001 to 0.005. Greater genetic diversity was observed in the odd-year broodline. Differentiation in pink salmon allele frequencies between broodlines was approximately 5.5 times greater than regional differentiation within broodlines. A regional structuring of populations was the general pattern observed, and a greater regional structure in the odd-year broodline than in the even-year broodline. The geographic distribution of microsatellite variation in populations of pink salmon likely ref lects a distribution of broodlines from separate refuges after the last glaciation period.

Inserciones Alu y heterogeneidad genética de la población gitana del País Vasco

[ES] En este trabajo se ha analizado un grupo de 6 inserciones Alu autosómicas (ACE, APO, PV92, TPA25, FXIIIB y D1) en una muestra de 56 individuos de etnia gitana residentes en el País Vasco, con el objetivo de estimar la intensidad de los procesos de microdiferenciación experimentados por esta población y su parentesco genético con otras poblaciones europeas y asiáticas. Las inserciones Alu polimórficas son unos marcadores muy útiles en los estudios de evolución humana, entre otras razones porque se conoce su estado ancestral, que es la ausencia de inserción y porque se producen por un único evento mutacional. Son por ello particularmente interesantes para analizar la heterogeneidad genética de poblaciones originarias de diferentes continentes.

Marcadores Inserção/Deleção (Indel): estudo de ancestralidade e identificação humana na população brasileira

Os polimorfismos denominados Indels são variações de comprimento geradas por inserção ou deleção de um ou mais nucleotídeos em uma sequência de DNA. Estes marcadores genéticos vêm apresentando um grande potencial para fins forenses e populacionais por combinar características dos marcadores SNPs, tais como a capacidade de analisar fragmentos curtos (menores que 250pb) e baixas taxas de mutação, com a facilidade da genotipagem dos STR em uma única PCR, seguida de detecção dos fragmentos amplificados por eletroforese. Com o objetivo de avaliar a eficiência dos Indels em aplicações forenses e esclarecer os detalhes da formação de diferentes populações brasileiras através de dados genéticos, amostras populacionais de diferentes estados brasileiros foram genotipadas através de dois sistemas multiplex. O primeiro (indelplex-HID) foi otimizado para fins de Identificação Humana (HID) e inclui um grupo de 38 marcadores Indels selecionados por apresentarem altos valores de diversidade genética dentro das principais populações continentais. Já o segundo (46-AI-indels), foi selecionado para estudos de ancestralidade e é composto por um conjunto de 46 marcadores informativos de ancestralidade (AIMs). Nesse último caso, ao contrário do anterior, o sistema multiplex inclui marcadores com alta divergência nas frequências alélicas entre populações continentais. Na primeira etapa, o multiplex HID foi aplicado em uma amostra populacional do Rio de Janeiro e em uma amostra populacional dos índios Terena. Um banco de dados de frequências alélicas foi construído para essas duas amostras populacionais. Os valores das frequências alélicas foram utilizados nas comparações estatísticas e parâmetros de vínculos genéticos e forenses foram calculados. O Poder de Discriminação acumulado na população do Rio de Janeiro para os 38 loci testados foi de 0,9999999999999990 e na população dos índios Terena de 0,9999999999997, validando o uso desse sistema numa população heterogênea como a brasileira. A eficiência do indelplex-HID também mostrou-se elevada nas amostras de casos forenses comprometidas, apresentando melhor resultados que marcadores STR em termos de número de loci genotipados e de qualidade de amplificação. Na segunda etapa, o multiplex 46-AI-indels foi aplicado com objetivo de avaliar a ancestralidade em amostras de diferentes estados do Brasil por permitir a identificação de diferenças entre frequências alélicas de grupos populacionais separados geograficamente. A maioria das populações analisadas apresentou elevada herança européia. As populações do Rio de Janeiro, Pernambuco, Mato Grosso do Sul, Amazonas, Alagoas, Minas Gerais e São Paulo apresentaram cerca de 50% de ancestralidade européia, enquanto que nas populações que formam o sul do país e o Espírito Santo este percentual girou em torno de 70%. De uma maneira geral, as contribuições ameríndias e africanas variaram um pouco de acordo com a região. As amostras de Santa Isabel do Rio Negro e dos índios Terena (amostras indicadas como ameríndio-descendentes) de fato mostraram majoritariamente ancestralidade ameríndia (>70%). Os resultados obtidos indicaram que os dados gerados a partir da tipagem dos AIMs estão em estreita concordância com os registros históricos e com outros estudos genéticos acerca da formação da população brasileira e os loci do sistema HID evidenciaram que os são altamente informativos, constituindo uma ferramenta importante em estudos de identificação humana e de relações de parentesco.

Pacific Salmon, Oncorhynchus spp., and the Definition of "Species" Under the Endangered Species Act

For purposes ofthe Endangered Species Act (ESA), a "species" is defined to include "any distinct population segment of any species of vertebrate fish or wildlife which interbreeds when mature. "Federal agencies charged with carrying out the provisions of the ESA have struggled for over a decade to develop a consistent approach for interpreting the term "distinct population segment." This paper outlines such an approach and explains in some detail how it can be applied to ESA evaluations of anadromous Pacific salmonids. The following definition is proposed: A population (or group of populations) will be considered "distinct" (and hence a "species ")for purposes of the ESA if it represents an evolutionarily significant unit (ESU) of the biological species. A population must satisfy two criteria to be considered an ESU: 1) It must be substantially reproductively isolated from other conspecific population units, and 2) It must represent an important component in the evolutionary legacy of the species. Isolation does not have to be absolute, but it must be strong enough to permit evolutionarily important differences to accrue in different population units. The second criterion would be met if the population contributes substantially to the ecological/genetic diversity of the species as a whole. Insights into the extent of reproductive isolation can be provided by movements of tagged fish, natural recolonization rates observed in other populations, measurements of genetic differences between populations, and evaluations of the efficacy of natural barriers. Each of these methods has its limitations. Identification of physical barriers to genetic exchange can help define the geographic extent of distinct populations, but reliance on physical features alone can be misleading in the absence of supporting biological information. Physical tags provide information about the movements of individual fish but not the genetic consequences of migration. Furthermore, measurements ofc urrent straying or recolonization rates provide no direct information about the magnitude or consistency of such rates in the past. In this respect, data from protein electrophoresis or DNA analyses can be very useful because they reflect levels of gene flow that have occurred over evolutionary time scales. The best strategy is to use all available lines of evidence for or against reproductive isolation, recognizing the limitations of each and taking advantage of the often complementary nature of the different types of information. If available evidence indicates significant reproductive isolation, the next step is to determine whether the population in question is of substantial ecological/genetic importance to the species as a whole. In other words, if the population became extinct, would this event represent a significant loss to the ecological/genetic diversity of thes pecies? In making this determination, the following questions are relevant: 1) Is the population genetically distinct from other conspecific populations? 2) Does the population occupy unusual or distinctive habitat? 3) Does the population show evidence of unusual or distinctive adaptation to its environment? Several types of information are useful in addressing these questions. Again, the strengths and limitations of each should be kept in mind in making the evaluation. Phenotypic/life-history traits such as size, fecundity, and age and time of spawning may reflect local adaptations of evolutionary importance, but interpretation of these traits is complicated by their sensitivity to environmental conditions. Data from protein electrophoresis or DNA analyses provide valuable insight into theprocessofgenetic differentiation among populations but little direct information regarding the extent of adaptive genetic differences. Habitat differences suggest the possibility for local adaptations but do not prove that such adaptations exist. The framework suggested here provides a focal point for accomplishing the majorgoal of the Act-to conserve the genetic diversity of species and the ecosystems they inhabit. At the same time, it allows discretion in the listing of populations by requiring that they represent units of real evolutionary significance to the species. Further, this framework provides a means of addressing several issues of particular concern for Pacific salmon, including anadromous/nonanadromous population segments, differences in run-timing, groups of populations, introduced populations, and the role of hatchery fish.

Estudo da ancestralidade paterna em amostras de populações do Estado do Rio de Janeiro e do Oeste Africano: uma dinâmica populacional

O uso de marcadores do tipo STR e SNP tem se revelado de grande importância na discriminação entre indivíduos de uma mesma população, assim como para estudos evolutivos. A utilização de um conjunto de 17 STRs e 46 SNPs específicos de cromossomo Y permitiu a caracterização de um conjunto de amostras representativas das populações do Rio de Janeiro e do oeste africano, com uma avaliação mais ampla sobre a ancestralidade de origem paterna. Na primeira parte deste estudo foram analisados 605 indivíduos do sexo masculino do estado do Rio de Janeiro. Como resultado, não foram observadas diferenças significativas entre as populações do sudeste e do Rio de Janeiro, que apresentou uma alta diversidade de haplótipos (0,9999 0,0001) e de haplogrupos (0,7589 0,0171). A comparação da população miscigenada do Rio de Janeiro com diferentes grupos étnicos ou populacionais mostrou que a frequência de indivíduos com marcadores tipicamente Europeus é de 77%, africanos é de 14,87% e em ameríndios é de 2,31%. A segunda parte do estudo revelou uma grande diversidade haplotípica (1,0000 0,0018) numa amostra do Oeste africano. Quanto ao valor da diversidade de haplogrupos (0,6895 0,0200), este foi similar aos observados em populações de origem Bantu do oeste e centro africanos, principalmente de Benin, Nigéria e Costa do Marfim. A terceira parte deste estudo mostrou que não existem diferenças significativas entre o componente africano da amostra do Rio de Janeiro e as populações africanas do sudeste, oeste e centro oeste. Por outro lado, observamos diferenças significativas quando comparamos o componente africano do Rio de Janeiro e o oeste africano com populações de Uganda, Quênia e África do Sul. A ampliação de estudos genéticos nas populações da África se fazem necessários para o entendimento da diversidade genética no mundo. Este trabalho contribuiu para fornecer mais alguns dados genéticos, que podem ser somados aos estudos mundiais que estão sendo realizados, ampliando os nossos conhecimentos sobre a formação das populações que também foram influenciadas pelo fenômeno da Diáspora Africana.