Document
Isolation and characterization of novel microsatellite markers in tropical spiny lobster (panulirus homarus) : an approach to discover the genetic diversity of stock in Alwusta governorate.
Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2017
Language
English
English abstract
In the early 1970s, incidental catches of lobster around Masirah Island had established the lobster fishery in Oman, which then expanded rapidly developing into a large commercial fishery. Currently, this lobster fishery is suffering overexploitation as seen from the long-term decline in landing. Hence a serious effort toward a sustainable fishery management of the species is crucial. A successful fishery management regime requires understanding the population genetic structure, which will better clarify population connectivity and stock structure. The attractive features of Microsatellites enhance their successful application in a wide range of fundamental fields including genetic mapping, population structure, and evolutionary processes. They are considered as one of the few molecular markers that provide answers to fine-scale ecological issues. In this study, 49 novel microsatellite loci consisting of perfect di-, tri-, tetra- and penta-nucleotide repeats have been developed for Panulirus homarus using a cross species primer amplification strategy based on Panulirus ornatus "Roche 454" shotgun generated sequencing. Microsatellites were efficiently co-amplified in 14 multiplexes, resulting in consistent and easily interpretable genotypes. Multiplexes were tested in population genetic analysis of P. homarus from three locations in Al Wusta governorate at the Arabian Sea coastline. Six loci were monomorphic. The remaining 43 polymorphic microsatellite loci were highly informative in terms of Polymorphic Information Content (PIC), Allelic Richness (Ar) and Gene Diversity (GD) with mean values of 0.56, 5.7 and 0.55 respectively. The number of alleles per locus ranged from 2 to 22 with the observed (Ho) and expected heterozygosity (He) ranging between (0 - 0.947) and (0.049 - 0.937), respectively. A significant deviation from Hardy-Weinberg equilibrium was observed in 23 loci, probably due to presence of null alleles, homozygote excess or deficit. The percentage of significant pairwise Linkage disequilibrium was 8.5% of the total tests. The high success in primer cross-species amplification of these microsatellite markers indicates their utility for genetic studies of different Panulirus species. Genetic diversity was similar in the three sampling locations representing absence of barriers to gene flow. Estimates of genetic differentiation by Analysis of Molecular Variance (AMOVA) indicated absence of population structure (Fst: 0.01, p-value: 0.97) as supported by low and non-significant pairwise For values (0.007 -0.016) and the high levels of gene flow between sampling locations (0.39 -0.91). While the new model based-clustering methods indicated presence of three genetic clusters, however they are not geographically restricted. Besides, two main phylogenetic clades contained admixtures of individuals. From these results and in terms of fishery management, P. homarus in Al Wusta coast should be treated as one single admixed stock.
Member of
Resource URL
Arabic abstract
نشأت مصائد الشارخة في سلطنة عمان في أوائل السبعينيات، بعد إكتشافها نتيجة صيد عرضي حول جزيرة مصيرة، ثم توسعت بشكل ملحوظ و تطورت إلى مصائد تجارية مهمة. وفي الوقت الحالي تعاني هذه المصائد من الاستغلال المفرط، كما يتضح ذلك من تدني مستويات الإنزال منذ سنوات عديدة ويتطلب تحسين نظم إدارة المصاند فهم البنية الجينية الشارخة، مما سيزيد من توضيح الارتباط الجيني و تركيبة المخزون. في هذا السياق تعزز مميزات المايكروساتالايت تطبيقها الناجح في مجموعة واسعة من المجالات الأساسية بما في ذلك رسم الخرائط الجينية، التركيبة السكانية، والعمليات التطورية. وهي تعتبر واحدة من العلامات الجزيئية القليلة التي بإمكانها إيجاد أجوبة لقضايا بيئية دقيقة. في هذه الدراسة تم تطوير 49 علامة ميكروساتالايت تتكون من وحدات جزيئية ثنائية، ثلاثية، رباعية و خماسية التكرار الشارخة من نوع Parulirus homarus، و ذلك باستخدام قاعدة بيانات التسلسل الجيني الشارخة P . ournatus ذات القرابة الجينة الوثيقة بنوع الشارخة محل الدراسة. وتم تضخيم العلامات بكفاءة في 14 تفاعل بلمرة متعدد العلامات (PCR multiplex)، مما نتج عنه توفير أنماط وراثية متسقة وسهلة التحليل. تم اختبار علامات المايكروساتالايت في التحليل السكاني الوراثي للشارخة من ثلاث مواقع من ساحل محافظة الوسطى. كانت ست علامات أحادية الأليل مع عينات الوسطى، بينما 43 علامة ظهرت متعددة الأليلات، فكانت مفيدة للغاية من حيث محتوى المعلومات المتعددة الأشكال (PIC)، ثراء الأليلات (Ar) و التنوع الجيني بمتوسط 0 . 56 ،5 . 7 و 0 . 55 على التوالي . تراوح عدد الأليلات لكل علامة من 2 إلى 22 اليل مع قيم التغاير المشاهد (H) والمتوقع (Hz) والتي تراوحت ما بين ( 0 . 947 - 0) و ( 0 . 937 - 0 . 049) على التوالي. وقد لوحظ انحراف كبير عن توازن هاردي-واينبرغ (HWE) في 23 موضع، وربما يرجع ذلك إلى وجود الأليلات الفارغة (null alleles) او كنتيجة للزيادة أو العجز في تماثل الأليلات (homozygosity). وكانت النسبة المئوية لإختلال التوازن بين أزواج العلامات (LD) 8 5 % . ويشير النجاح العالي في استراتيجية التضخيم المتبادل عبر الأنواع ( cross - species primer amplification) المتبعة في هذه الدراسة إلى إمكانية الإستفادة من هذه العلامات في الدراسات الوراثية لأنواع مختلفة من شارخة Pamulirus إن التشابه في التنوع الجيني بين مواقع تجميع العينات الثلاثة يؤكد غياب الحواجز أمام تدفق الجينات. و قد أظهر تحليل التباين الجزيئي AMOVA عدم وجود الهيكلة السكانية ( 0 . 97 : Fs : 0 . 01 , p - value ) على النحو المدعوم بقيم منخفضة و ضئيلة بين كل موقعين ( 0 . 016 - 0 . 007) بالإضافة إلى وجود مستويات عالية من تدفق الجينات بين مواقع أخذ العينات ( 0 . 91 - 0 . 39). في حين أن الأساليب الجديدة المبنية على تجميع النماذج أشارت إلى وجود ثلاث مجموعات وراثية و لكن ليست مقيدة جغرافيا. إلى جانب ذلك، هنالك إثنتين من فصائل النشوء و التطور الرئيسية التي تحتوي على مزيج من الأفراد. من كل مما سبق من النتائج و فيما يتعلق بسياسة إدارة المصائد، فإنه ينبغي معاملة مصائد الشارخة في ساحل محافظة الوسطى على أنها مخزون واحد ܚܟ݁ܢܺܠܐ
Category
Theses and Dissertations