Филогеография жилкового кальмара Loligo forbesii в европейских водах

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 7817 (2022) Цитировать эту статью

1398 Доступов

4 цитаты

7 Альтметрика

Подробности о метриках

Жилковый кальмар Loligo forbesii Steenstrup, 1856 встречается в районах европейского шельфа, включая Азорские острова, и представляет собой ценный ресурс для европейского коммерческого рыболовства в Северо-Восточной Атлантике. Однако о его популяционной структуре и филогеографии известно очень мало. Отсутствие знаний также препятствует развитию устойчивого управления рыболовством этого вида. Настоящее исследование сочетало использование двух типов маркеров, которые определяют закономерности потока генов в разные промежутки времени; анализ 16 ядерных микросателлитов и секвенирование субъединицы I митохондриальной цитохромоксидазы (COI). В то время как высокая частота мутаций микросателлитов позволяет описать недавние закономерности связи между видами, более низкая частота мутаций COI обеспечивает филогеографические закономерности в более длительном временном масштабе. Всего было исследовано 347 особей L. forbesii практически из всего ареала вида, включая Северо-Восточный шельф Атлантического океана, Азорские острова и Средиземноморье. Особи из западного и восточного Средиземноморья никогда ранее не включались в генетические исследования. Нам удалось проанализировать последовательности COI из всех 12 районов отбора проб и определить три клады L. forbesii. Благодаря большой площади выборки мы представляем 13 COI-гаплотипов, которые ранее были неизвестны. Микросателлитный анализ не включает Азорские острова, но на остальных 11 участках отбора проб можно выделить три основные клады. Низкие значения FST указывают на поток генов на большие географические расстояния. Однако генетически значимые различия и дополнительная небольшая группировка в микросателлитной структуре показывают, что географические барьеры, по-видимому, влияют на структуру популяции и уменьшают поток генов. Более того, оба маркера предоставляют убедительные доказательства того, что наблюдаемая филогеографическая картина отражает географическую историю Азорских островов и Средиземного моря.

За последние десятилетия во всем мире увеличилась биомасса различных популяций головоногих моллюсков и коммерческие уловы1. Промысловое значение лолигинид особенно возросло в Атлантическом океане2,3. Вылов лолигинид достиг около 12 000 т3 в 2017 году, что означает пятикратное увеличение в период с 2000 по 2017 год во всей Северо-Восточной Атлантике, что иллюстрирует растущее социально-экономическое значение. Среди лолигинид одним из важнейших видов для европейского промысла является жилковый кальмар Loligo forbesii Steenstrup, 18563. Этот вид неритовый, приурочен к шельфу и одинаково распространен на нижнем шельфе (80–200 м) и верхнем склоне (200–500 м) в северном Средиземноморье4. В северо-восточной Атлантике встречается от Северного моря и вод Великобритании до Канарских и Азорских островов2. Этот оппортунистический хищник отличается высокими темпами роста. За 12–16 месяцев жизни он может достигать длины спинной мантии до 900 мм5,6. Являясь семеплавильным видом, L. forbesii нерестится только один раз в жизни2.

В большинстве регионов вылов L. forbesii не регулируется в качестве прилова, но в Европе существует целевое рыболовство в водах Ла-Манша, Шотландии и Португалии3, а любительское рыболовство развивается в Великобритании и Норвегии. Были разработаны первые модели прогнозирования L. forbesii7, но до сих пор было сложно разработать устойчивое управление рыболовством для этого ценного ресурса из-за пробелов в знаниях о структуре популяции8, жизненном цикле и нерестилищах9. Здесь мы сосредоточимся на первом аспекте и прольем новый свет на генетическую структуру популяции L. forbesii.

Ген митохондриальной цитохром-с-оксидазы I (COI) является одним из наиболее часто используемых маркеров для молекулярной систематики и часто используется для определения филогеографических закономерностей10. Однако для выяснения сложной популяционной структуры L. forbesii аллозимы и последовательности митохондриальной ДНК оказались явно непригодными из-за их чрезвычайно низкого уровня генетической изменчивости11,12. В таких случаях более подходящим подходом является анализ микросателлитов. Микросателлиты — это короткие повторяющиеся последовательности в ядерном геноме, демонстрирующие высокую частоту мутаций и множественные аллели13, что позволяет провести мощный анализ недавних моделей связи популяций. Шоу и др.12 обнаружили более высокую генетическую изменчивость при использовании микросателлитов для L. forbesii по сравнению с предыдущими исследованиями с использованием маркеров аллозимной и митохондриальной ДНК (мтДНК) и смогли выявить тонкую генетическую дифференциацию между видами, обитающими в европейских шельфовых морях (от Шотландии до Северная Испания) и морское население, включая Азорские острова, Роколл и Фарерские острова. Они предполагают, что глубина воды и изолирующие текущие режимы ответственны за генетические различия между морскими и сухопутными районами.