Genetic polymorphism, molecular characterization and relatedness of Macrobrachium species (Palaemonidae) based on RAPD-PCR.

The prawn genus Macrobrachium belongs to the family Palaemonidae. Its species are widely distributed in lakes, reservoirs, floodplains, and rivers in tropical and subtropical regions of South America. Globally, the genus Macrobrachium includes nearly 210 known species, many of which have economic and ecological importance. We analyzed three species of this genus (M. jelskii, M. amazonicum and M. brasiliense) using RAPD-PCR to assess their genetic variability, genetic structure and the phylogenetic relationship between them and to look for molecular markers that enable separation of M. jelskii and M. amazonicum, which are closely related syntopic species. Ten different random decamer primers were used for DNA amplification, yielding 182 fragments. Three of these fragments were monomorphic and exclusive to M. amazonicum or M. jelskii and can be used as specific molecular markers to identify and separate these two species. Similarity indices and a phylogenetic tree showed that M. amazonicum and M. jelskii are closest to each other, while M. brasiliense was the most differentiated species among them; this may be attributed to the different habitat conditions to which these species have been submitted. This information will be useful for further studies on these important crustacean species.

Estruturas do olho do Macrobrachium amazonicum (Heller, 1862) (Crustacea, Decapoda, Palaemonidae): estudo utilizando microscopia óptica e de varredura.

O gênero Macrobrachium contém mais de 120 espécies e ocorre nas regiões tropicais e subtropicais de todo o mundo (VALENTI, 1987). São camarões de água doce da família Palaemonidae e da ordem Decapoda (RAFINESQUE, 1815; LATREILLER, 1802). No Brasil existem 18 espécies, até agora classificadas, distribuídas ao longo da bacia amazônica (MELO 2003). Entre estas, o Macrobrachium amazonicum (HELLER, 1862) conhecido popularmente como camarão-sossego ou camarão-canela, amplamente empregados na carcinicultura. Os crustáceos dispõem de estruturas sensitivas localizadas no cefalotórax, que permitem receber estímulos do meio para localizar e capturar o alimento (BARNES, 1998). Os olhos compostos estão presentes em todas as classes de crustáceo. Assim, a hipótese levantada nessa pesquisa foi que no Macrobrachium amazonicum, estes olhos são do tipo de superposição reflexiva, onde o aparelho dióptrico e o rabdômero se estendem em camadas e está separado por uma zona clara não pigmentada. Neste trabalho temos como objetivos: Avaliar os aspectos morfológicos do olho do Macrobrachium amazonicum em microscopia eletrônica de varredura; Caracterizar a morfologia das células fotorreceptoras; Descrever as estruturas morfológicas do olho do M. amazonicum; Caracterizar as relações morfométricas entre o olho e as demais estruturas do M. amazonicum. Os animais foram adquiridos no distrito de Mosqueiro nos períodos de chuvas, março de 2009 e março de 2010, com pescadores no município de Santa Bárbara, área metropolitana de Belém, e transportados para o laboratório em caixas de isopor, sendo mantidos em quarentena em um recipiente contendo uma solução de permanganato de potássio a 1,3 mg/L (CARNEIRO et al., 005). Os animais foram fixados em Davidson e Karnovisky, em seguida os olhos de cada animal foram cuidadosamente seccionados e colocados em frascos plásticos. Nas relações biométricas foram realizadas a análise de variância com α = 0,05, foi realizada com Bio Estat 5.0 para os comprimentos do olho látero-lateral e ântero-posterior dos quatro morfotipos, e SigmaPlot 11.0 e regressão linear simples, para as variáveis olho total e cefalotórax. Observou-se que o tamanho médio do cefalotórax, do corpo, do olho é respectivamente: 21,03 mm; 70,62 mm e 4,52 mm, sendo que, o peso médio do camarão foi de 7,97 g. Os valores máximos registrados dessas estruturas foram de 31,95 mm para o cefalotórax; 100,10 mm para o tamanho do corpo; 6,80 mm para o tamanho do olho e de 20,54 g para o peso do camarão. Após análise histológica foram identificadas as seguintes estruturas (Figs. 13 e 14 A-B): córnea, cone cristalino, pigmento distal, haste do cone, zona clara, cutícula, retina, rabdoma, fibras do nervo óptico e lamina. Com relação à microscopia eletrônica de varredura, foram selecionadas para observação as principais estruturas e especialmente o arranjo em seção transversal quadrada dos omatídeos (Figs. 16 A-B). As análises morfométrica e morfológica (por histologia e microscopia eletrônica de varredura) apontaram características próprias de Macrobrachium amazonicum adultos oriundos da região metropolitana de Belém. Estes achados incluem uma óptica de superposição reflexiva com olhos adaptados a percepção de estímulos luminosos.

Feeding and larval growth of an exotic freshwater prawn Macrobrachium equidens (Decapoda: Palaemonidae), from Northeastern Pará, Amazon Region

No presente estudo foram realizados experimentos sobre alimentação, com a espécie de camarão de água doce Macrobrachium equidens. Foram, testados o tipo de alimento e a densidade de alimento adequada para o desenvolvimento das larvas. Para o experimento sobre o tipo de alimento, 8 tratamentos foram realizados: (I) inanição, (AL) microalgas, (RO) rotíferos, (NA) náuplios de Artemia, (RO + NA) rotíferos + Artemia, (AL + RO) microalgas + rotíferos, (AL + NA) microalgas + Artemia, (AL + RO + NA) microalgas + rotíferos + Artemia. Para o experimento sobre a densidade de alimento, foi utilizado o tipo de alimento que resultou em uma elevada taxa de sobrevivência no experimento anterior. Três tratamentos foram realizados: 4, 8 e 16 náuplios de Artemia/mL. A taxa de alimentação durante o desenvolvimento das larvas foi observada. A sobrevivência, o peso e o percentual de juvenis de cada experimento de alimentação foram determinados. Foi identificado que as larvas de M. equidens são carnívoras, no entanto, houve uma seletividade do tipo de alimento, pois as larvas concluíram o seu ciclo de zoea para a fase de juvenil somente quando os náuplios de Artemia foram disponibilizados. Verificouse também que as larvas se alimentam preferencialmente durante o período diurno, e são oportunistas em relação à densidade do alimento ofertado.

Isolation and characterization of nine polymorphic microsatellite markers for the deep-sea shrimp Nematocarcinus lanceopes (Crustacea: Decapoda: Caridea)

Background: The shrimp Nematocarcinus lanceopes Bate, 1888 is found in the deep sea around Antarctica and sub-Antarctic islands. Previous studies on mitochondrial data and species distribution models provided evidence for a homogenous circum-Antarctic population of N. lanceopes. However, to analyze the fine-scale population genetic structure and to examine influences of abiotic environmental conditions on population composition and genetic diversity, a set of fast evolving nuclear microsatellite markers is required. Findings: We report the isolation and characterization of nine polymorphic microsatellite markers from the Antarctic deep-sea shrimp species Nematocarcinus lanceopes (Crustacea: Decapoda: Caridea). Microsatellite markers were screened in 55 individuals from different locations around the Antarctic continent. All markers were polymorphic with 9 to 25 alleles per locus. The observed heterozygosity ranged from 0.545 to 0.927 and the expected heterozygosity from 0.549 to 0.934. Conclusions: The reported markers provide a novel tool to study genetic structure and diversity in Nematocarcinus lanceopes populations in the Southern Ocean and monitor effects of ongoing climate change in the region on the populations inhabiting these.

Histoarchitectural Features of the Hepatopancreas of the Amazon River Prawn Macrobrachium amazonicum

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Dinâmica populacional do camarão cascudo Macrobrachium amazonicum (Heller, 1862) da Ilha de Combú – Belém-PA

Os camarões do gênero Macrobrachium, pertencentes à família Palaemonidae, são muito utilizados tanto na aqüicultura como explorados através da pesca comercial. Dentre as espécies do gênero, M. amazonicum destaca-se por ser largamente consumido, apresentar carne saborosa e possuir larga distribuição geográfica. Considerando a importância sócio-econômica deste recurso para o Estado do Pará, este trabalho tem o objetivo de descrever a dinâmica populacional e avaliar o estoque do camarão cascudo M. amazonicum da Ilha do Combú (Pará). A coleta de dados ocorreu entre os meses de março de 2002 a fevereiro de 2003 (exceto agosto) onde aproximadamente 500 gramas de camarão eram obtidos mensalmente. Em laboratório, os indivíduos eram medidos (comprimento total e comprimento da carapaça) e pesados (peso total). Para a determinação da fecundidade, depois de removida a massa ovígera, os ovos foram transferidos para uma solução com água na qual foram retiradas alíquotas para a contagem dos ovos sob um microscópio estereoscópio. Para a determinação dos parâmetros populacionais foi utilizado o Programa FISAT (Fish Stock Assessment Tools). As fêmeas alcançam comprimento máximo menor que os machos, porém seus comprimentos médios mensais foram superiores ao longo de todo o ano. Ocorreu uma proporção significativa favorável, às fêmeas nos meses de julho, setembro, janeiro e fevereiro e nas classes de comprimento 2,5-2,9 cm e 6,5 a 9,4 cm. A fecundidade mostrou uma relação linear com o comprimento total onde o número de ovos variou de 40 a 3.375 ovos/fêmea. Evidenciou-se 3 coortes para a espécie que nascem entre dezembro-janeiro/02, setembro-outubro/02 e abril-maio/03. Considerando diversas metodologias, os parâmetros de crescimento foram similares entre si, na qual o K para os machos foi maior e variou entre 0,7 a 1,36 cm/mês e nas fêmeas variou entre 0,66 a 0,91 cm/mês. O L∞ (para a maioria das metodologias) também foi superior para os machos (12,37 a 17,66 cm) quando comparado com as fêmeas (12,66 a 14,14 cm). Os valores estimados da mortalidade total Z pela curva de captura foram maiores nos machos (valores entre 3,15 e 6,13) quando comparado com as fêmeas (valores de 3,86 a 6,89) o mesmo ocorreu para o método de Beverton e Holt, para machos (valores entre 5,43 a 9,31) e fêmeas (valores de 4,43 a 4,92). O tamanho de primeira captura (Lc), foi maior nas fêmeas (5,88 cm) quando comparados com os machos (4,25 cm). A E_MSY (taxa de exploração para a obtenção do rendimento máximo sustentável) de machos e fêmeas está abaixo de E (taxa de explotação atual) indicando uma sobrepesca dos estoques de M. amazonicum na Ilha do Combú.

Genetic variability of the Amazon River prawn Macrobrachium amazonicum (Decapoda, Caridea, Palaemonidae)

The freshwater prawn Macrobrachium amazonicum is widely distributed in South America, and occupies habitats with a wide range of salinities. Several investigations have revealed the existence of wide intraspecific variability among different populations, although the understanding of this variability is still fragmentary and incomplete. We compared and characterized inland and coastal populations of M. amazonicum from Brazil, using molecular data (16S and COI mtDNA) to describe the degree of variability, structure, and relationships among them. Genetic divergence rates among populations showed variability at the intraspecific level. All the analyses evidenced significant genetic divergence among populations, structuring them in three groups: I-inland waters of the Amazonian Hydrographic Region (HR); II-Parana/Paraguay HR; and III-coastal systems of northern and northeastern Brazil. Phylogenetic reconstructions revealed that the populations form a single monophyletic clade, which supports their characterization as a single species. Clade I was a sister clade of that formed by clades II and III, which were themselves sister clades. Populations from Sertaozinho/Miguelopolis and Avare, introduced into the state of Sao Paulo, may have originated from natural populations in the states of Mato Grosso do Sul and Para, respectively. Geographical isolation probably contributed to the observed variation, and if this isolation continues. M. amazonicum may undergo speciation within its broad geographical distribution. The sequences obtained here can be used as name-tags for population identification, and the DNA barcodes are useful to identify the origin of specimens used in different freshwater-prawn cultures or introduced populations of unknown origin.

Molecular phylogeny of the freshwater prawn genus Macrobrachium (Decapoda, Palaemonidae), with emphasis on the relationships among selected American species

The genus Macrobrachium Bate, 1868 is one of the best examples of widespread crustacean genera distributed globally throughout tropical and subtropical waters. Previous investigators have noted the systematic complexity of the group, and have suggested rearrangements within the family Palaemonidae. Our phylogenetic analysis of new mitochondrial DNA sequences of 58 species of Macrobrachium distributed mainly in America support the hypothesis of monophyly of this genus, if Cryphiops Dana, 1852 is accepted as a generic synonym. We concluded that the independent evolution of different types of life cycle (abbreviated larval development-ALD and extended larval development-ELD) must have occurred more than once in the history of the group. Similarly, we also concluded that the current type species of the genus, Macrobrachium americanum Bate, 1868, should not be considered valid, as previously proposed. The synonymy of two members of the `olfersi` species complex (M. birai Lobao, Melo&Fernandes, 1986 and M. holthuisi Genofre&Lobao, 1978) with M. olfersi (Wiegmann, 1836) was confirmed. Similar results were found in comparing M. petronioi Melo, Lobao&Fernandes, 1986 and M. potiuna (Muller, 1880), in which the genetic divergence placed M. petronioi within the level of intraspecific variation of M. potiuna. The taxonomic status of the genus Cryphiops, as well as theories on the origin of Macrobrachium, is also called into question.

Na,K-ATPase activity and epithelial interfaces in gills of the freshwater shrimp Macrobrachium amazonicum (Decapoda, Palaemonidae)

Diadromous freshwater shrimps are exposed to brackish water both as an obligatory part of their larval life cycle and during adult reproductive migration; their well-developed osmoregulatory ability is crucial to survival in such habitats. This study examines gill microsomal Na,K-ATPase (K-phosphatase activity) kinetics and protein profiles in the freshwater shrimp Macrobrachium amazonicum when in fresh water and after 10-days of acclimation to brackish water (21 parts per thousand salinity), as well as potential routes of Na(+) uptake across the gill epithelium in fresh water. On acclimation, K-phosphatase activity decreases 2.5-fold, Na,K-ATPase alpha-subunit expression declines, total protein expression pattern is markedly altered, and enzyme activity becomes redistributed into different density membrane fractions, possibly reflecting altered vesicle trafficking between the plasma membrane and intracellular compartments. Ultrastructural analysis reveals an intimately coupled pillar cell-septal cell architecture and shows that the cell membrane interfaces between the external medium and the hemolymph are greatly augmented by apical pillar cell evaginations and septal cell inviginations, respectively. These findings ire discussed regarding the putative movement of Na(+) across the pillar cell interfaces and into the hemolymph via the septal cells, powered by the Na,K-ATPase located in their invaginations. (C) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

Differential adjustment in gill Na(+)/K(+)- and V-ATPase activities and transporter mRNA expression during osmoregulatory acclimation in the cinnamon shrimp Macrobrachium amazonicum (Decapoda, Palaemonidae)

We evaluate osmotic and chloride (Cl(-)) regulatory capability in the diadromous shrimp Macrobrachium amazonicum, and the accompanying alterations in hemolymph osmolality and [Cl(-)], gill Na(+)/K(+)-ATPase activity, and expression of gill Na(+)/K(+)-ATPase alpha-subunit and V-ATPase B subunit mRNA during salinity (S) acclimation. We also characterize V-ATPase kinetics and the organization of transport-related membrane systems in the gill epithelium. Macrobrachium amazonicum strongly hyper-regulates hemolymph osmolality and [Cl(-)] in freshwater and in salinities up to 25 parts per thousand S. During a 10-day acclimation period to 25 parts per thousand S, hemolymph became isosmotic and hypo-chloremic after 5 days, [Cl(-)] alone remaining hyporegulated thereafter. Gill Na(+)/K(+)-ATPase alpha-subunit mRNA expression increased 6.5 times initial values after 1 h, then decreased to 3 to 4 times initial values by 24 h and to 1.5 times initial values after 10 days at 25 parts per thousand S. This increased expression was accompanied by a sharp decrease at 5 h then recovery of initial Na(+)/K(+)-ATPase activity within 24 h, declining again after 5 days, which suggests transient Cl(-) secretion. V-ATPase B-subunit mRNA expression increased 1.5-fold within 1 h, then reduced sharply to 0.3 times initial values by 5 h, and remained unchanged for the remainder of the 10-day period. V-ATPase activity dropped sharply and was negligible after a 10-day acclimation period to 21 parts per thousand S, revealing a marked downregulation of ion uptake mechanisms. The gill epithelium consists of thick, apical pillar cell flanges, the perikarya of which are coupled to an intralamellar septum. These two cell types respectively exhibit extensive apical evaginations and deep membrane invaginations, both of which are associated with numerous mitochondria, characterizing an ion transporting epithelium. These changes in Na(+)/K(+)- and V-ATPase activities and in mRNA expression during salinity acclimation appear to underpin ion uptake and Cl(-) secretion by the palaemonid shrimp gill.

O DESENVOLVIMENTO OVOCITÁRIO EM Macrobrachium amazonicum(Heller, 1862)(CRUSTACEA: DECAPODA: PALAEMONIDAE), CAMARÃO DULCÍCOLA DA REGIÃO AMAZÔNICA

É descrito o desenvolvimento ovocitário em Macrobrachium amazonicum(Heller, 1862), um camarão dulcícola da família Palaemonidae da Amazônia Central. O seu desenvolvimento é semelhante ao de Macrobrachium acanthurus(Wiegmann, 1836). As fases iniciais do desenvolvimento ocupam a região intema do ovario, enquanto que as fases vitelogênica e madura situam-se perifericamente. São descritas ainda a morfologia dos folículos pós-ovulatórios e das células foliculares.

Biologia reprodutiva do Camarão Macrobrachium brasiliense (Heller, 1862) (Crustacea: Decapoda: Palaemonidae) em Igarapés de terra firme da Amazônia Peruana

Foi estudada a biologia reprodutiva de Macrobrachium brasiliense (Decapoda: Palaemonidae) com base em 2604 indivíduos coletados entre outubro de 1994 e agosto de 1995, em dois igarapés de terra firme da estrada Iquitos-Nauta, Loreto (Amazônia peruana). A proporção sexual fêmea: macho foi de 1,7:1 sendo que as fêmeas foram um pouco mais abundantes que os machos durante todo o período de coleta. M. brasiliense apresentou dimorfismo sexual no comprimento cefalotorácico, sendo as fêmeas ligeiramente menores que os machos. A reprodução foi contínua, com o pico reprodutivo entre abril e julho. A fecundidade variou de 15 a 168 ovos por fêmea, observando-se uma relação significativa entre a fecundidade e o comprimento cefalotorácico e o peso. O volume do ovo não apresentou relação significativa com o comprimento cefalotorácico e a fecundidade.

Reproductive aspects of Macrobrachium amazonicum (Decapoda: Palaemonidae) in the State of Amapá, Amazon River mouth

Macrobrachium amazonicum is an indigenous prawn vastly distributed in basins of South America, widely exploited by artisanal fisheries in northern and northeastern Brazil and, with great potential for aquaculture. This study aimed to investigate general aspects of population structure and reproductive characteristics (size at first maturity, fecundity and reproductive output) of M. amazonicum from two important areas to artisanal prawn fishing located at the mouth of the Amazon River, State of Amapá. The specimens were captured using 20 handcrafted traps called "matapi". A number of 5,179 prawns were captured, 2,975 females and 2,195 males resulting in 1.35:1 female to male ratio. Santana Island and Mazagão Velho showed females predominated in the population. A reproductive peak period was observed from January to April/2009 and in December/2010, coinciding with the period of higher rainfall. The recruitment peak occurred in June and July/2009. Egg-bearing females ranged in size (carapace length) from 11.10 to 29.6 mm. Fecundity increased with female size and reached up to 7,417 eggs. This amount of eggs is considered low if compared with other Macrobrachium estuarine species. Mean egg volume increased gradually from 0.121 to 0.24 mm³ during embryogenesis, representing 68.5% of overall increase from Stage I to Stage III. Eggs of M. amazonicum are small; this is typical for Macrobrachium species, which depends on brackish water to complete the larval development. Irrespective of female size, reproductive output of M. amazonicum varied between 4.8 and 21.85% of their body weight into eggs production.

Reproductive biology of Macrobrachium surinamicum (Decapoda: Palaemonidae) in the Amazon River mouth

Macrobrachium surinamicum is an indigenous prawn distributed from the lower Amazon and Tocantins river basins to Venezuela in the Orinoco Delta region. It is common bycatch fauna of Macrobrachium amazonicum artisan fishing in the states of Pará and Amapá. The aim of this study was to investigate aspects on reproductive biology (reproductive period, size of sexual maturity population, fecundity, reproductive output and recruitment) of M. surinamicum from four important areas to artisanal prawn fishing located at the Amazon River mouth (Amapá and Pará). The specimens were captured using 20 handcrafted traps called "matapi". A number of 675 prawns were captured, 258 males, 409 females and eight juveniles, resulting in 1:1.6 (Male: Female) sex ratio. The reproductive peak period occurred from March to July, coinciding with the higher rainfall period. The juvenile prawn occurred only in May and July. Total length of egg-bearing females ranged from 12.12 to 38.30 mm, with mean female length at first maturity (L50) of 23.7 mm. Fecundity increased with prawn size and varied between 174 and 1780 eggs per female. Mean egg volume increased gradually from 0.031 (Stage I) to 0.060 mm³ (Stage III) during embryogenesis. Macrobrachium surinamicum depends on brackish water to complete the larval development. Irrespective of female size, reproductive output of M. surinamicum varied between 4.3 % and 35.5 % of their body weight for egg production. The knowledge of the reproductive biology reported in the present study is an important tool to define strategies to preserve M. surinamicum in Amazon River mouth.