Document

DNA barcoding of sparidae species, length weight, condition factor, and molecular diversity of five Argyrops spinifer (Forsskål, 1775) populations from Oman.

Source
Doctoral dissertation
Other titles
ترميز الحمض النووي لأنواع السباريد والتنوع الجزيئي لخمسة مجموعات من أسماك الكوفر Argyrops spinifer (Forsskål, 1775) في عمان
Country
Oman
City
Muscat
Publisher
Sultan Qaboos University.
Gregorian
2024
Language
English
Thesis Type
Doctoral dissertation
English abstract
The Sultanate of Oman has a coastline of 3,165 kilometers, comprising the Arabian Gulf, the Sea of Oman, and the Arabian Sea, making it a center for marine biodiversity in the Arabian Peninsula. The Sparidae family (Sea bream) is of commercial importance for fisheries, as they contribute significantly to local consumption and exports. However, accurate morphological identification remains challenging for some economically important species. Molecular-based identification, or DNA barcoding, has recently proven useful for identifying many fish species. Moreover, the wide distribution of some species across a wide range of the Omani coastline warrants exploring the molecular diversity associated with the adaptive potential to face current and future environmental changes. Eighteen Sparidae species have been reported in Omani waters. Here, we used DNA barcoding with cytochrome oxidase subunit І (COI, 506 bp), and 16S ribosomal RNA (16S rRNA, 521 bp), to identify 63 samples collected from the Arabian Gulf (Khasab), the Sea of Oman (Suhar), and the Arabian Sea (Salalah), representing 12 Sparidae. 16S rRNA enabled the identification of sixteen species successfully, while COI identified only ten species. The highest number of species were from the Arabian Sea (Salalah, 15), followed by the Sea of Oman (Suhar, 5), and the least from the Arabian Gulf (Khasab, 2). Two species, namely Sparus aurata and Dentex gibbosus, were recorded for the first time in Omani waters. Phylogenetic analysis revealed two genetically distinct groups. Genetic distances between species ranged from 0.011 to 0.279 based on 16S rRNA and from 0.104 to 0.259 based on COI. The results provided insight into Sparidae species' biodiversity and a representative reference library for DNA barcoding in Oman and the surrounding region. Potential population differentiation is anticipated in Sparidae species distributed across the Arabian Gulf, the Sea of Oman, and the Arabian Sea, due to geographical, environmental, and biological factors. Among the Sparidae species, A. spinifer (Forsskål, 1775) (i.e., King soldier bream) is widely distributed, commercially-important, and relatively well investigated in the Arabian Gulf and the Sea of Oman. We evaluated the relationship between the weight, length, and relative condition factor of five A. spinifer populations. The results revealed a negative allometric coefficient (b 3) across all populations, with populations from the Arabian Sea (Masirah and Salalah) showing the highest values, while populations from the Arabian Gulf (Khasab) and the Sea of Oman (Suhar) showed the lowest values. The relative condition factor (Kr) was greater than one (1) in the populations from the Arabian Sea (Salalah, Masirah), and the Arabian Gulf (Khasab), indicating better relative body condition. However, the relative condition factor in the Sea of Oman (Suhar and Muscat) indicated a lower-than-average mass. The detected differences implicated potential genetic and/or environmental factors. The genetic diversity and connectivity between A. spinifer populations along the coast of Oman were investigated using ten polymorphic microsatellite DNA markers. A total of 300 samples from five locations were analyzed. The results revealed genetic differentiation among the populations in these different regions. They indicated substantial polymorphism in each population, with notable diversity in the number of alleles (18–52) and polymorphic information content (PIC, 0.78–0.93) across microsatellite loci. Low Fis values indicated limited inbreeding or genetic drift in Salalah and Masirah. FST values greater than 0.1 suggested significant differentiation of the Salalah population from Khasab and Suhar and low connectivity. Finally, we characterized the genetic diversity of five A. spinifer populations across the Arabian Gulf, the Sea of Oman, and the Arabian Sea using mitochondrial D-loop (control region). Three hundred samples from five locations were analyzed, revealing 66 haplotypes and high haplotype diversity detected through genetic diversity indices. Pairwise genetic differences indicated varying levels of population differentiation among the A. spinifer populations in Oman. The haplotypic network suggests complex genetic relationships, hinting at some migrations and potential localized adaptations, which signifies the importance of genetic-based conservation management strategies in the future.
Arabic abstract
تتمتع سلطنة عمان بساحل يبلغ طوله 3165 كيلومترًا، يضم الخليج العربي، وبحر عمان، وبحر العرب، مما يجعلها أكثر تمركزًا للتنوع البيولوجي البحري في شبه الجزيرة العربية. وتتمتع عائلة السباريد (Seabream) بأهمية تجارية، حيث أنها تساهم بشكل كبير في الاستهلاك المحلي والصادرات. ومع ذلك، لا يزال التحليل المورفولوجي الدقيق يمثل تحديًا لبعض الأنواع ذات الأهمية الاقتصادية. لقد أثبت التعرف على الأساس الجزيئي، أو تشفير الحمض النووي، مؤخرًا فائدته للعديد من أنواع الأسماك. علاوة على ذلك، فإن التوزيع الواسع لبعض الأنواع عبر نطاق واسع من الساحل العماني يستدعي استكشاف التنوع الجزيئي المرتبط بالقدرة على التكيف لمواجهة التغيرات البيئية الحالية والمستقبلية.

تم الإبلاغ عن ثمانية عشر نوعًا من أنواع Sparidae في المياه العمانية. هنا، استخدمنا ترميز الحمض النووي مع الموركوتيسلا زاديسكلأ 506-bp (COI) وبيروموم 521-bp (16S rRN) للتعرف على 63 عينة تم جمعها من الخليج العربي (بصخ)، وبحر عمان (راحص)، وبحر العرب (ةلاص)، لتمثيل 12 نوعًا من Sparidae. بيروموم 16S rRN مكنت من التعرف على ستة عشر نوعًا بنجاح، بينما بيروموم COI تعرف فقط على عشرة أنواع. تم العثور على العدد الأكبر من الأنواع في بحر العرب (ةلاص، 15)، يليه بحر عمان (راحص، 5)، وأقلها في الخليج العربي (بصخ، 2). تم تسجيل نوعين، وهما Sparus aurata وDentex gibbosus، لأول مرة في المياه العمانية. أظهرت التحليلات الوراثية مجموعتين متميزتين جينياً. تراوحت المسافات الجينية بين الأنواع من 0.011 إلى 0.279 استنادًا إلى 16S rRN، ومن 0.104 إلى 0.259 استنادًا إلى COI. قدمت النتائج رؤى حول التنوع البيولوجي لأنواع Sparidae ومكتبة مرجعية تمثيلية لتشفير الحمض النووي في عمان والمنطقة المحيطة.

يُتوقع حدوث تباين محتمل في تجمعات أنواع Sparidae المنتشرة عبر الخليج العربي، بحر عمان، وبحر العرب، بسبب العوامل الجغرافية والبيئية والبيولوجية. من بين أنواع Sparidae، يعد A. spinifer (Forsskål, 1775) (أي سمكة الكوفر الملكية) من الأنواع الواسعة الانتشار، ذات الأهمية التجارية، والتي خضعت لتحقيقات نسبية جيدة في الخليج العربي وبحر عمان. قمنا بتقييم العلاقة بين الوزن والطول وعامل الحالة النسبية لخمس تجمعات من A. spinifer. كشفت النتائج عن معامل قياس سلبي شامل (b < 3) في جميع التجمعات، مع إظهار التجمعات من بحر العرب (مصيرة وصلالة) أعلى القيم، بينما أظهرت التجمعات من الخليج العربي (بصخ) وبحر عمان (راحص) أدنى القيم. كان عامل الحالة النسبية (Kr) أكبر من واحد (1) في التجمعات من بحر العرب (صلالة ومصيرة)، والخليج العربي (بصخ)، مما يشير إلى حالة جسم نسبية أفضل. ومع ذلك، أظهر عامل الحالة النسبية في بحر عمان (راحص ومطرح) كتلة أقل من المتوسط. أشارت الاختلافات المكتشفة إلى عوامل وراثية و/أو بيئية محتملة.

تم التحقيق في التنوع الجيني والترابط بين تجمعات A. spinifer على طول ساحل عمان باستخدام عشرة مؤشرات DNA microsatellite متعددة الأشكال. تم تحليل 300 عينة من خمس مواقع. كشفت النتائج عن اختلاف جيني بين التجمعات في المناطق المختلفة. أشارت النتائج إلى تعددية كبيرة في كل تجمع، مع تنوع ملحوظ في عدد الأليلات (18–52) ومحتوى المعلومات متعددة الأشكال (PIC, 0.78–0.93) عبر مواقع microsatellite. أشارت قيم Fis المنخفضة إلى تزاوج محدود أو انحراف جيني في صلالة ومصيرة. وأشارت قيم FST الأكبر من 0.1 إلى اختلاف كبير بين تجمع صلالة وكل من بصخ وراحص وانخفاض الترابط.

أخيرًا، قمنا بتوصيف التنوع الجيني لخمس تجمعات A. spinifer عبر الخليج العربي، بحر عمان، وبحر العرب باستخدام ميتوكوندريا D-loop (المنطقة التحكمية). تم تحليل 300 عينة من خمس مواقع، وكشفت النتائج عن 66 هابلو نوعًا وعن تنوع هابلو نوعي مرتفع تم اكتشافه من خلال مؤشرات التنوع الجيني. أشارت الاختلافات الجينية الزوجية إلى مستويات مختلفة من التمايز بين تجمعات A. spinifer في عمان. تشير الشبكة الهابلونية إلى علاقات جينية معقدة، مما يشير إلى بعض الهجرات والتكيفات المحلية المحتملة، وهو ما يؤكد على أهمية استراتيجيات الإدارة المحافظة المعتمدة على الأساس الجيني في المستقبل.
Category
Theses and Dissertations

Reviews 1

author profile

omerfad

Write a review
This is PhD. plz change it.

Same Subject

Theses and Dissertations
5
0
Al-Lawati, Raghaib Ali.
Sultan Qaboos University.
2024