Diversidade genética em populações do sapito de Darwin, Melanophryniscus montevidensis (anura, bufonidae)

Abstract

Conhecido como sapinho da barriga vermelha ou sapito de Darwin, Melanophryniscus montevidensis ocorre entre o município de Santa Vitória do Palmar, RS, até Montevidéu no Uruguai. Está classificado na lista da IUCN como vulnerável e na lista vermelha do estado do Rio Grande do Sul (2014) e lista nacional do Uruguai como em perigo (2012), suas populações estão em declínio e seu habitat é fragmentado. O estudo da diversidade genética possibilita a caracterização das populações e a criação de formas mais efetivas para a preservação das espécies, uma ferramenta utilizada para isso são marcadores moleculares como os microssatélites. Dessa forma o objetivo desse trabalho foi de avaliar a diversidade e estruturação genética presente nas populações de M. montevidensis, ao longo de sua distribuição. Neste trabalho foram utilizadas 79 amostras distribuídas em nove populações, duas populações localizadas no Brasil e sete populações localizadas no Uruguai. Utilizamos nove primers descritos para M. dorsalis. Os PCRs seguiram o protocolo desenvolvido para M. dorsalis. Foi analisado a diversidade alélica, heterozigosidade observada, heterozigosidade esperada, presença de alelos nulos e gargalo populacional. Também o desequilíbrio de ligação e equilíbrio de Hardy-Weinberg. Foi calculado os índices de FST, FIS e FST par a par e a estruturação populacional. Dos nove loci utilizados no trabalho, oito puderam ser utilizados em análises de todas as populações, um locus teve de ser excluído pois apresentou difícil identificação dos alelos. Seis loci apresentaram alelos nulos, e quatro loci ficaram fora do EHW para ao menos uma população. A média da diversidade alélica variou de 2,86 à 8,14 alelos por locus. A heterozigosidade observada variou de 0,52 a 0,83 enquanto que a esperada de 0,68 a 0,88. O índice de endogamia variou de 0,03 à 0,47, com o valor médio de 0,20. A AMOVA mostrou que a maior parte da diferenciação genética está entre indivíduos e não entre populações, os valores de FST também foram baixos sugerindo uma baixa diferenciação populacional. Além disso, o melhor k inferido pela estruturação populacional foi o k igual a um. Duas populações mostraram indícios de gargalo populacional. A diversidade alélica encontrada nos oito loci de microssatélites nas populações de M. montevidensis foi considerável, levando em conta a diversidade alélica presente nas populações de M. dorsalis que tinham números populacionais similares. Os alelos nulos são um problema recorrente em trabalhos com microssatélites, eles podem estar relacionados aos índices de endogamia e ter causado o desequilíbrio de Hardy-Weinberg de alguns dos loci. As duas populações que apresentaram indícios de gargalo merecem atenção pois eventos de gargalo por várias gerações pode levar à extinção de populações. Bem como, os níveis elevados de endogamia preocupam pois podem levar à diminuição do fitness das populações. Não houve diferenciação nem estruturação entre as populações, provavelmente por existir fluxo gênico entre elas. Portanto, esse trabalho mostrou que há uma diversidade genética significativa em M. montevidensis observada através dos valores moderados a altos de diversidade alélica e que não há estruturação entre as populações. No entanto os indícios de gargalo e os altos índices de endogamia são preocupantes e carecem monitoramento para conservar esta espécie mundialmente ameaçada.

Known as the red belly toad or ‘sapito de Darwin’, Melanophryniscus montevidensis occurs from the municipality of Santa Vitória do Palmar, RS, to Montevideo in Uruguay. The species is classified as vulnerable in the IUCN Red List of Threatened Species and as endangered in the Red List of the State of Rio Grande do Sul (2014) and the National List of Uruguay (2012). Its populations are in decline and their habitat is fragmented. Studying genetic diversity allows us to characterize populations and create more effective ways of preserving species, molecular markers such as microsatellites are useful in the study of populations. Thus, the objective of this work is to evaluate the diversity and genetic structure present in the populations of M. montevidensis, throughout its distribution. The present study used 79 samples, distributed over nine populations, two of which located in Brazil and seven in Uruguay. Nine primers described for M. dorsalis were used. The PCRs followed the protocol developed for M. dorsalis. Allelic diversity, observed and expected heterozygosity, presence of null alleles and population bottleneck were analyzed, as well as linkage disequilibirum and Hardy-Weinberg equilibrium (HWE). The FST, FIS and pairwise FST indices were calculated the population structure. Of the nine loci used in the study, eight could be used in analyzes of all populations, one locus had to be excluded because the alleles could not be clearly identified. Six loci had null alleles, and four loci showed deviations from HWE for at least one population. The mean allelic diversity ranged from 2.86 to 8.14 alleles per locus. The observed heterozygosity varied from 0.52 to 0.83 while the expected one ranged from 0.68 to 0.88. The inbreeding index ranged from 0.03 to 0.47, with a mean value of 0.20. AMOVA showed that most of the genetic differentiation is between individuals and not between populations, the FST values were also low suggesting a low population differentiation. In addition, the best k inferred by population structure was k equal to one. Two populations showed signs of a population bottleneck. The allelic diversity found in the eight microsatellite loci in the populations of M. montevidensis was considerable, taking into account the allelic diversity in populations of M. dorsalis with similar population numbers. Null alleles are a recurrent problem in works with microsatellites, they may be related to inbreeding rates and might have caused Hardy-Weinberg imbalance of some of the loci. The two populations that showed signs of bottlenecks deserve attention because bottleneck events over several generations may lead to the extinction of populations. The high levels of inbreeding are also alarming because they can lead to a decrease of the population fitness. There was no differentiation or structuring among populations, probably due to high gene flow between them. Therefore, this work showed that there is a significant genetic diversity in M. montevidensis observed through moderate to high values of allelic diversity and that there is no structuring among populations. However, indications of bottleneck and high inbreeding rates are worrying and require monitoring to conserve this worldwide threatened species.