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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.59.2016.tde-14062016-224212
Document
Author
Full name
Mariana Negri Pereira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2016
Supervisor
Committee
Mantelatto, Fernando Luis Medina (President)
Magalhães Filho, Célio Ubirajara
Manfrin, Maura Helena
Santos, Mateus Henrique
Tavares, Marcos Domingos Siqueira
Title in Portuguese
Histórico de introdução do siri invasor Charybdis hellerii (A. Milne-Edwards, 1867) (Decapoda, Portunidae) na costa americana: ferramentas moleculares e morfologia comparativa
Keywords in Portuguese
Estrutura genética
Marcadores mitocondriais
morfometria
Rotas de introdução
Thalamitinae
Abstract in Portuguese
Charybdis hellerii (A. Milne-Edwards, 1867), espécie de siri nativa do Indo-Oeste Pacífico, dispersou-se para o mar Mediterrâneo com a abertura do canal de Suez. Em 1987, foi registrada pela primeira vez no Atlântico Ocidental, onde populações estabelecidas são reconhecidas dos EUA ao sul do Brasil. Acredita-se que sua introdução no continente americano teria ocorrido por meio de água de lastro de navios provenientes do mar Mediterrâneo. Por meio de análises moleculares utilizando-se três marcadores genéticos (um nuclear, H3, e dois mitocondriais, COI e 16S rDNA), de forma integrada à morfologia comparativa, realizou-se uma investigação do status taxonômico de C. hellerii e dos aspectos relacionados ao seu histórico de introdução. Para este último fim, objetivou-se: (1) o reconhecimento de regiões de origem e rotas de introdução; (2) a detecção ou não de gargalo genético e (3) de introduções múltiplas. A validade de C. hellerii como uma única entidade foi corroborada por alguns resultados: 100% de similaridade no marcador nuclear; monofilia de C. hellerii nos filogramas construídos com diversas espécies de Thalamitinae; divergência genética intraespecífica (COI - 0 a 4,2% e 16S rDNA - 0 a 0,9%) inferior à interespecífica esperada (COI - 6,2 a 21,5% e 16S rDNA - 3,9 a 15,2%) e total similaridade genética entre indivíduos com características morfológicas distintas. Estruturação genética e morfométrica foi detectada nas localidades nativas (+ mar Mediterrâneo), evidenciando dois grupos: Índico oeste + mar Mediterrâneo e Índico leste + Pacífico. A AMOVA para COI mostrou que 38,739% da diversidade encontrada está entre esses dois grupos (ct = 0,38, p = 0,00). A diferenciação genética entre o Índico e o Pacifico é recorrentemente associada a baixas do nível no mar na conexão entre estes oceanos no Pleistoceno. Essa estruturação nas áreas de origem foi fundamental para a detecção de introduções múltiplas na costa americana. A maior parte dos indivíduos da América se agrupou com o Índico oeste + mar Mediterrâneo, suportando o mar Mediterrâneo como a principal origem das populações americanas. No entanto, o agrupamento de espécimes do sul do Brasil com o grupo Índico leste + Pacífico também revelou introduções provenientes dessa região. Um grupo geneticamente distinto detectado na costa americana e geneticamente mais próximo do Índico leste + Pacífico sugere introdução proveniente de uma localidade não amostrada nas áreas de origem. Para ambos os marcadores mitocondriais, os valores de diversidade haplotípica nas áreas exóticas foram comparáveis aos das de origem e a diversidade nucleotídica foi predominantemente superior nas primeiras em relação às segundas. Estes resultados estão possivelmente relacionados à ocorrência de introduções múltiplas de áreas geneticamente distintas. Dos haplótipos de COI detectados no agrupamento Índico oeste + mar Mediterrâneo, apenas dois não foram encontrados nas populações americanas, sugerindo a não ocorrência de um gargalo genético expressivo. Para a introdução proveniente do Índico oeste + Pacífico, gargalo genético significativo possivelmente ocorreu, uma vez que dos 22 haplótipos encontrados nos 40 espécimes do agrupamento Índico leste + Pacífico, apenas três foram encontrados em quatro dos 87 indivíduos amostrados na América. Por fim, análises moleculares e morfológicas demonstraram que Charybdis variegata, espécies congênere recentemente registrada como uma nova espécie exótica na América, consiste na realidade em mais um exemplar de C. hellerii.
Title in English
Introduction history of the invasive swimming crab Charybdis hellerii (A. Milne-Edwards, 1867) (Decapoda, Portunidae) on the American coast: molecular tools and comparative morphology
Keywords in English
Genetic structure
Introduction routes
Mitochondrial markers
morphometry
Thalamitinae
Abstract in English
Charybdis hellerii (A. Milne-Edwards, 1867), an invasive swimming crab species native to the Indo-West Pacific, dispersed to the Mediterranean Sea via Suez Canal. In 1987, it was first reported to the western Atlantic, where self-maintaining populations are currently found from the USA to southern Brazil. It is suggested that animals were transported to America in their larval stages through ballast water from ships probably loaded at Mediterranean ports. An integrative approach of morphological and molecular analyses using three molecular markers (one nuclear, H3 and two mitochondrial, COI and 16S rDNA) was performed in order to check the taxonomic status of C. hellerii and investigate its introduction history. For the latter purpose, this study aimed: (1) to track potential sources, routes of introduction, (2) assess the occurrence or not of multiple introductions and (3) of genetic bottlenecks. C. hellerii was confirmed as a single entity according to the following results: 100% of similarity for the nuclear marker; monophyly of C. hellerii clade in the phylograms including several species of the subfamily Thalamitinae; intraspecific genetic diversity (COI - 0 to 4.2% and 16S rDNA - 0 to 0.9%) inferior to interspecific value expected for the studied loci (COI - 6.2 to 21.5% and 16S rDNA - 3.9 a 15.2%) and total genetic similarity of individuals with different morphological traits. Genetic and morphometric structure was detected in C. hellerii native range (and the Mediterranean Sea), showing two groups: Western Indian Ocean + Mediterranean Sea and Eastern Indian + Pacific Oceans. The AMOVA results for COI revealed that 38.739% of variation was between both groups (ct = 0.38, p = 0.00). This genetic break between the Pacific and Indian Oceans is constantly associated with sea level fluctuations in the connection between both Oceans during the Pleistocene glaciation events. This genetic structure allowed the detection of independent introduction events along the American coast. As most animals from this exotic range were clustered with the Western Indian Ocean + Mediterranean Sea group, the Mediterranean populations were supported as the main source of the American ones. However, the cluster of animals from the southern Brazil with the Eastern Indian + Pacific Oceans group indicated that introductions from these native regions might also have occurred. A third group found solely in the American range and genetically related to Eastern Indian + Pacific also suggested introductions from an unsampled locality of native range. The haplotype diversities of American localities were comparable to those of source ones, whereas the nucleotide diversities were predominantly higher in the non-native localities. These diversity indexes results might be related to the occurrence of multiple introductions from genetic distinct areas. Among all haplotypes of the Indian Ocean + Mediterranean Sea cluster, only two were not found in America, what suggests no expressive bottleneck in the introduction from this source. However, a genetic bottleneck might explain the low number of equal haplotypes between the Eastern Indian + Pacific Ocean cluster and the Atlantic range. Only three haplotypes were detected in four specimens out of 87 collected in American localities in comparison to 22 found in the native group. In addition, the molecular and morphological analyses confirmed that a congeneric species, Charybdis variegata, recently recorded on the American coast, is actually another C. hellerii specimen.
 
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Publishing Date
2016-10-06
 
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