PCR-SSCP and Isoelectric Focusing as Screening Methods for Identification of (Sub-) Tropical Fish Species

To ensure the authentication of fishery products lacking biological characters, rapid species identification methods are required. Two DNA- and protein-based methods, PCR-SSCP (polymerase chain reaction - single strand conformation polymorphism) of a 464 bp segment of the cytochrome b – gene and isoelectric focusing (IEF) of water-soluble proteins from fish fillets, were applied to identify fillets of (sub-) tropical fish species available on the European market. Among the samples analysed were two taxonomically identified species from the family Sciaenidae and one from Sphyraenidae. By comparison of DNA- and protein patterns of different samples, information about intra-species variability of patterns, and homogeneity of batches (e.g. fillet blocks or bags) can be obtained. PCR-SSCP and IEF may be useful for pre-checking of a large number of samples by food control laboratories. Zusammenfassung Zur Sicherstellung der Authentizität von Fischerei-Erzeugnissen ohne biologische Merkmale sind schnelle Verfahren zur Speziesidentifizierung hilfreich. Zwei Methoden der DNA- bzw. Protein-Analyse wurden eingesetzt, um Filets (sub-) tropischer Fischarten, die auf dem europäischen Markt angeboten werden, zu identifizieren. Bei diesen Methoden handelt es sich um die PCR-SSCP (Polymerase-Kettenreaktion – Einzelstrang-Konformationspolymorphismus) – Analyse der PCR-Produkte und die IEF (isoelektrische Fokussierung) der wasserlöslichen Fischmuskelproteine. Unter den untersuchten Proben waren zwei taxonomisch bestimmte Arten aus der Familie Sciaenidae und eine Spezies aus der Familie Sphyraenidae. Durch Vergleich der DNA- bzw. Proteinmuster lassen sich Informationen über die intra-spezifische Variabilität solcher Muster und die Einheitlichkeit von Partien (beispielsweise Filetblöcke oder Filetbeutel) gewinnen. PCR-SSCP und IEF können in Laboratorien der Lebensmittelüberwachung als Vortest gerade bei hohen Probenzahlen sinnvoll eingesetzt werden.

Filogeografia e evolução molecular de lagostas sapateiras (Scyllarides spp.) da América do Sul

Nos últimos anos, duas espécies de lagostas sapateiras, Scyllarides brasiliensis e S. deceptor, vêm se destacando nos desembarques pesqueiros de lagostas do Atlântico Sul Ocidental. Para espécies comercialmente importantes, o desenvolvimento de estudos que permitam conhecer a variabilidade e entender a dinâmica populacional é fundamental. Assim, o objetivo do primeiro capítulo desta tese foi avaliar a diversidade genética e a estrutura populacional dessas duas lagostas ao longo de aprox. 2.800 km da costa da América do Sul. Para as análises, foram empregados marcadores mitocondriais (citocromo oxidase I: COI; e a região controle: RC) e marcadores nucleares (13 loci de microssatélites desenvolvidos nesta tese). As duas espécies apresentaram altos níveis de variabilidade (S. deceptor: N = 200, mtDNA: h > 0,841, π > 0,005; microssatélites: He = 0,685; S. brasiliensis: N = 211, He = 0,554), distribuídos homogeneamente entre as localidades (S. deceptor: ΦST < -0,004, ΦCT < 0,016, FST global = 0,001, Dest global = 0,003, FCT < 0,002, P > 0,05, K = 1; S. brasiliensis: FST global = 0,004, Dest global = 0,001, FCT < 0,004, P > 0,05, K = 1). A ausência de estruturação nas duas espécies pode estar relacionada a características biológicas que promovem a conectividade entre localidades geograficamente distantes, como alta fecundidade e alto potencial de dispersão das larvas planctônicas. Além disso, os dados mitocondriais sugerem que a história demográfica de S. deceptor foi marcada por eventos de expansão populacionais e geográficos possivelmente relacionados às condições ambientais favoráveis dos episódios interglaciais do Pleistoceno Médio-Tardio. Diversos estudos têm mostrado que os fenômenos de inserção de regiões mitocondriais no DNA nuclear (NuMts) e heteroplasmia limitam a correta amplificação e identificação dos marcadores mitocondriais. Em estudos filogenéticos e de genética de populações, a presença inadvertida de sequências de diversas origens viola o principio de ortologia, o que pode resultar em inferências evolutivas erradas. Assim, o objetivo do segundo capítulo desta tese foi identificar e caracterizar os possíveis NuMts e sequências heteroplásmicas de três regiões mitocondriais (COI, RC e o gene da subunidade maior do RNA ribossomal: 16S) em quatro espécies do gênero Scyllarides (S. aequinoctialis, S. brasiliensis, S. deceptor e S. delfosi). A clonagem e sequenciamento de extratos de DNA genômico e DNA enriquecido com mtDNA revelaram que os genomas destas espécies podem exibir NuMts (que divergem entre 0,6 e 17,6% do mtDNA) e heteroplasmia (que divergem < 0,2% do mtDNA prevalente). Os NuMts surgiram possivelmente de vários eventos independentes de integração ao núcleo ao longo da história evolutiva do gênero Scyllarides. Dependendo do seu grau de similaridade com o mtDNA, a presença de NuMts nas análises filogenéticas no nível de gênero pode causar superestimativa do número de espécies e alterações nos comprimentos dos ramos e nas relações filogenéticas entre espécies.