“Caracterización Molecular De Los Principales Recursos Bentónicos, Y Estudio De Conectividad Entre Sus Poblaciones Entre La I Y Ii Regiones”
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UNIVERSIDAD DE CONCEPCION FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y OCEANOGRAFICAS DEPARTAMENTO DE OCEANOGRAFIA INFORME FINAL “CARACTERIZACIÓN MOLECULAR DE LOS PRINCIPALES RECURSOS BENTÓNICOS, Y ESTUDIO DE CONECTIVIDAD ENTRE SUS POBLACIONES ENTRE LA I Y II REGIONES”. PROYECTO DEL FONDO DE INVESTIGACION PESQUERA FIP N° 2008-39 CONCEPCION, AGOSTO 2010. JEFE DE PROYECTO Ricardo Galleguillos González AUTORES Sandra Ferrada Fuentes Cristian B. Canales-Aguirre Andrea Barrera Valenzuela Mariem Dib Moraga Pedro Pizarro Fuentes Cristian Gallardo Escárate Myriam Valenzuela Bustamante Cristian Hernández Ulloa Gonzalo Gajardo Galvez Patricia Beristain Ruiz CONCEPCION, AGOSTO 2010 RESUMEN EJECUTIVO El presente Informe Final comunica los resultados generados del proyecto FIP N°2008–39 denominado “Caracterización molecular de los principales recursos bentónicos, y estudio de conectividad entre sus poblaciones entre la I y II regiones”. El proyecto tiene como objetivo general determinar la estructura genética de los diferentes stocks de las pesquerías de Erizo Loxechinus albus, Locate Thais chocolata, Pulpo del Norte Octopus mimus y Loco Concholepas concholepas presentes en el norte grande (I y II regiones) de Chile, detectando las áreas fuentes y sumidero de estos recursos. Para dar cuenta del objetivo general se planteo como primera actividad establecer un diseño de muestreo que cubriese el área indicada en los términos de referencia, sin consideraciones en una escala temporal que debería cubrirse en una Fase II del presente estudio con la finalidad de corroboran los patrones de estructuración genética poblacional aquí evidenciados. El área de estudio comprende entre los 18 y 25º LS y cubre aproximadamente 800 kilómetros, correspondiendo a un estudio a nivel de microescala. Las zonas elegidas corresponden a las Áreas de Manejo y Explotación de Recursos Bentónicos (AMERBs) de Clavelito (I Región), Pisagua (I Región), Punta Arenas (II Región), Punta Campamento (II Región) y Punta Sur Taltal (II Región), contando con 1931 ejemplares entre las cuatro especies. Solicitar pescas de investigación fue necesario debido a la discordancia entre las temporadas de veda para cada una de las especies. Los caracteres estudiados para la determinación de conectividad corresponden a marcadores moleculares tipo microsatélites. Para esta actividad se desarrollaron y estandarizaron loci microsatélites polimórficos como herramientas moleculares para determinar los parámetros genéticos poblacionales para cada una de las especies. Para el desarrollo y estandarización de marcadores microsatélites se procedió a la búsqueda de microsatélites disponibles para cada especie. Marcadores especie específicos se encuentran disponibles para C. concholepas, estos fueron estandarizados y ensayados a nivel poblacional sobre 529 ejemplares y obteniendo 2500 genotipos para un total de 5 loci. En el caso de O. mimus, L. albus y T. chocolata, especies en las cuales no se disponía de marcadores microsatélites especie específicos se procedió a desarrollar una librería genómica enriquecida para motivos microsatélites con la finalidad de contar con los marcadores adecuados para el estudio poblacional y de conectividad. En el caso del erizo se obtuvieron 8 loci polimórficos que fueron ensayados sobre 519 ejemplares generando 2320 genotipos. En el caso del Locate 5 loci polimórficos fueron aplicados sobre 500 ejemplares, obteniendo un total de 1720 genotipos. Para el Pulpo del Norte 9 loci polimórficos fueron aplicados sobre 403 ejemplares, obteniendo un total de 3456 genotipos. Posterior a la obtención de la base de datos correspondiente a los genotipos para cada ejemplar por loci microsatélites, se estimaron los parámetros de diversidad genética y estructuración poblacional clásicos para cada una de las agrupaciones genéticas detectadas mediante métodos de agrupamiento bayesiano, así como la magnitud y dirección del flujo génico entre las agrupaciones genéticas evidenciadas. De este modo se determinó la conectividad entre ellas y se desarrolló un modelo genético poblacional apoyado con información biológica y oceanográfica para cada unas de las especies. El análisis georeferenciado de agrupamiento bayesiano sin definición a priori del número de poblaciones presentes en el área de estudio, indica que en las cuatro especies el modelo de frecuencias alélicas correlacionado mostró fuerte evidencia a favor, en comparación al modelo no-correlacionado. Así y basado en el modelo seleccionado se muestra la existencia de dos poblaciones geográficamente estructuradas para el Erizo, la primera incluyendo tres localidades del norte (i.e. Clavelito, Pisagua, y Punta Arenas) y la segunda incluyendo las localidades del sur (i.e. Punta Campamento, y Punta Sur Taltal). En Locate también se observan dos poblaciones, sin embargo, estas presentan discontinuidad geográfica, la primera población incluye dos localidades del norte (i.e. Clavelito, y Punta Arenas) con discontinuidad en Pisagua, y la segunda población incluye las dos localidades del sur (i.e. Punta Campamento, y Punta Sur Taltal) más la localidad de Pisagua. Para la especie Loco, no se observan poblaciones genética o geográficamente estructuradas. En el Pulpo del Norte se observan tres poblaciones geográficamente estructuradas, la primera incluyendo sólo a la localidad más septentrional (i.e. Clavelito), la segunda incluyendo a dos localidades del norte del área de estudio (i.e. Pisagua, y Punta Arenas), y la tercera incluyendo las localidades del sur (i.e. Punta Campamento, y Punta Sur Taltal). En el Erizo se observa una riqueza alélica entre 9 a 33, con exceso de homocigotos y desequilibrio de Hardy – Weinberg en todos los loci. Dos de los ocho loci analizados evidencian los patrones de estructuración genética observados. El análisis de varianza molecular somete a prueba y corrobora las dos agrupaciones determinadas por el método de agrupamiento bayesiano, con un índice Fst (0.008), y Rst (0.003) significativo sólo el índice Fst (p < 0.000). Para el Locate se observa una riqueza alélica entre 21 a 41, con exceso de homocigotos y desequilibrio de Hardy – Weinberg en todos los loci. Tres de los cinco loci analizados evidencian los patrones de estructuración genética observados. El análisis de varianza molecular somete a prueba y corrobora las dos agrupaciones determinada por el método de agrupamiento bayesiano, con un índice Fst (0.004), y Rst (0.017) ambos significativos. Se destaca la discontinuidad observada en la agrupación norte, específicamente la zona de Pisagua, apelando movimiento de ejemplares o translocaciones entre AMERBs formalmente no informadas. Los resultados en el recurso Loco a través de la distribución geográfica analizada y con los marcadores moleculares aquí utilizados no evidencian un patrón de estructuración genética poblacional, asumiendo una gran población con apareamientos azarosos. En esta población se observa una riqueza alélica entre 14 a 43, con exceso de homocigotos y desequilibrio de Hardy – Weinberg en todos los loci analizados. Estos resultados corroboran investigaciones nacionales anteriores en base a marcadores moleculares provenientes del ADN mitocondrial y nuclear. En el caso el Pulpo del Norte se observa una riqueza alélica entre 7 a 15, con exceso de homocigotos y desequilibrio de Hardy – Weinberg en la mayoría de los loci. Seis de los nueve loci analizados evidencian los patrones de estructuración genética observados. El análisis de varianza molecular somete a prueba y corrobora las tres agrupaciones determinada por el método de agrupamiento bayesiano, con un índice Fst (0.07), y Rst (0.38) altamente significativos. Para las cuatro especies en estudio y las respectivas agrupaciones poblacionales evidenciadas no se obtienen resultados significativos respecto a la ocurrencia de reducciones en el tamaño efectivo poblacional reciente. En cuanto al análisis de migraciones y tamaño poblacional efectivo, los resultados del análisis bayesiano muestran mayores tamaños efectivos (Ne) en la población del norte tanto en Erizo como en Locate, además de mayores valores de tasa de migrantes por generación (Nm) desde Norte hacia el Sur para ambas especies. La mayor direccionalidad y magnitud del flujo génico en sentido norte-sur en ambas especies estarían relacionadas con mecanismos de transporte de sus larvas planctónicas de larga duración, con reportes de fases larvales de 10 a 33 días para la equinopluteus de Erizo, y hasta 120 días para la larva veliger de Locate. Estas larvas serían transportadas mayormente por las masas de aguas entre los 20 y 200 metros de profundidad que corren con dirección norte-sur, y que serían parte de la contracorriente subsuperficial Perú-Chile. En Pulpo del Norte se observan valores de Ne en aumento hacia la población del Sur, con los menores valores de Ne en la población más septentrional. El flujo de migrantes por generación indica mayores tasas de sur a norte, con la mayor conectividad entre la población más septentrional y la población de la zona centro-norte, por su parte la población del extremo sur muestra altos valores de Nm hacia el norte, pero bajos valores Nm hacia ella. La mayor direccionalidad y magnitud del flujo génico en sentido sur-norte en el Pulpo del Norte estaría relacionado con mecanismos de transporte de sus larvas planctónicas de larga duración, con reportes de sobrevivencia en al plancton de su paralarva de hasta 60 días. Estas larvas serían transportadas mayormente por masas de aguas entre los 0 y 20 metros de profundidad que corren con dirección sur-norte, y que