Transcript UNITS genetica

Cenni di genetica di
popolazione delle
specie native
prof. Pallavicini
dott. Victoria Bertucci
14 febbraio 2014
-2° SEMINARIO PER GUARDIE FORESTALI-
Biodiversità
Indice
•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
Indice
•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
Rischio di estinzione
Indice
•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
Genetica della Conservazione
La genetica della conservazione è l’applicazione della
genetica per preservare le specie.
Alcuni esempi:
• Gestione genetica delle piccole popolazioni
• Risoluzione di incertezze tassonomiche
• Identificare le ibridazioni
• Definire siti per la reintroduzione
• Scelta delle migliori popolazioni per la
reintroduzione
Indice
•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
Rilevare problematiche genetiche
Le domande sono:
• Quanto grande è una popolazione?
• La diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
• Ci sono stati fenomeni a “collo di bottiglia” nel recente
passato?
• La popolazione ha perso diversità genetica (deriva
genetica)?
• Ha sofferto di fenomeni di inincrocio?
• E' geneticamente frammentata?
Indice
•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità
diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
La diversità genetica
I Chihuahua, i bracchi ed i rottweiler sono tutti cani —ma
sono differenti perchè i loro geni (alleli) sono differenti.
Indice
•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità
diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
Alcune definizioni
Gli alleli sono forme diverse dello stesso gene.
L'insieme degli alleli di una popolazione si definisce pool
genico.
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Livelli di diversità genetica
•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità
diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
Anche all’interno della
stessa specie, e
possibilmente all’interno
della stessa popolazione,
abbiamo una importante
variabilità genetica.
Indice
•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità
diversità genetica.
Importanza della variabilità
•La variabilità genetica è il materiale di partenza per la
biodiversità ed è fondamentale per l’evoluzione.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
• La variabilità genetica influenza la probabilità di
sopravvivenza a lungo termine delle specie, poiché la
capacità di una popolazione di evolversi nel tempo e
adattarsi ai cambiamenti ambientali dipende dall’ampiezza
del pool genico della popolazione.
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•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità
diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
Un esempio di microevoluzione
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•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità
diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
Fattori di rischio
• Le specie rare e a rischio di estinzione corrono il pericolo
di perdere variabilità genetica e quindi la capacità di
adattarsi a mutate condizioni ambientali.
• Il mantenimento di adeguate dimensioni della
popolazione e la riduzione dell’inincrocio sono pratiche
gestionali adeguate per il mantenimento della diversità
genetica.
Indice
•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
Come misurare la diversità genetica
Attualmente le tecniche si basano esclusivamente
sull’analisi del DNA.
• La diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
Qualsiasi materiale biologico contenente il DNA può
essere usato per misurare la diversità genetica con le
moderne tecniche di biologia molecolare.
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•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
Amplificazione del DNA tramite PCR
Molti degli attuali metodi di misurazione della diversità
genetica si basano sulla reazione a catena della
polimerasi (PCR) che permette l'amplificazione in
laboratorio di specifiche sequenze di DNA, spesso da
minimi campioni iniziali.
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•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
Sequenziamento del DNA (sottospecie)
Il sequenziamento del DNA può essere utilizzato per
scopi tassonomici.
Questa tecnica è chiamata DNA barcoding ed ha come
bersaglio la regione del Dna mitocondriale COI
(citocromo ossidasi 1), che ha un livello di variabilità
adatto a discriminare specie diverse.
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•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
Analisi di sequenza
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•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
Polimorfismi (popolazioni)
Le analisi molecolari di regioni genomiche altamente
polimorfe, i microsatelliti, sono utili per studi di genetica delle
popolazioni.
Austropotamobius: specie a rischio
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•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità
genetica.
• Le analisi del
DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius.
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•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
Austropotamobius: specie a rischio
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•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità genetica.
AZIONE C1:
CARATTERIZZAZIONE GENETICA DEI
RIPRODUTTORI E DELLE POPOLAZIONI
DI A.PALLIPES COMPLEX IN FVG
• Le analisi del DNA.
1. IDENTIFICAZIONE SPECIE/SOTTOSPECIE:ANALISI FILOGENETICHE
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
2. ANALISI VARIABILITA' GENETICA E DIFFERENZIAMENTO
POPOLAZIONI
3. IDENTIFICAZIONE DI POTENZIALI ESU (Unità Evolutivamente
Significative)
4. CARATTERIZZAZIONE DEI RIPRODUTTORI AI FINI DEL
RIPOPOLAMENTO E/O REINTRODUZIONE
Indice
•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità genetica.
GENETICA DI POPOLAZIONI DI
A.PALLIPES COMPLEX
Attraverso l’utilizzo di sequenze del DNA mitocondriale (16S rDNA e
COI) diversi autori hanno descritto il taxon A. pallipes come un
complesso di specie fortemente strutturato. (Fratini et al., 2005)
A. ITALICUS
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
A. PALLIPES
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•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
Austropotamobius pallipes complex: Due specie?
La sistematica del genere
Austropotamobius è una questione di continuo
dibattito, soprattutto perché i dati morfologici
forniscono una prova filogenetica ambigua.
→ BARCODING
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•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
CAMPIONAMENTI
• 216 stazioni monitorate nei 15
Collegi di pesca in FVG.
• La diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
• E' stato prelevato 1 Pereiopode per
ogni individuo maschio campionato
(max 20 individui per stazione)
In tutto sono stati raccolti e analizzati
338 esemplari provenenti da 46 stazioni
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•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
Per le analisi genetiche abbiamo utilizzato 2 marcatori
molecolari mitocondriali:
il 16s rDna e la citocromo ossidasi I (COI) con lo scopo di:
Identificare le eventuali specie/sottospecie presenti in Friuli
Venezia Giulia
Valutare la diversità genetica intra e inter popolazione
Identificare popolazioni altamente differenziate dal punto di
vista genetico e che rappresentano linee evolutive peculiari
del territorio o Unità Evolutivamente Significative (ESU)
che dovrebbero essere trattate come unità gestionali
separate.
1. IDENTIFICAZIONE SPECIE/SOTTOSPECIE
ANALISI FILOGENETICA
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IDENTIFICAZIONE SPECIE/SOTTOSPECIE:
ANALISI FILOGENETICA
•Introduzione alla
genetica della
conservazione.
• La diversità genetica.
• Le analisi del DNA.
• La genetica delle
popolazioni di
Austropotamobius
●
●
RISULTATI MARCATORI MITOCONDRIALI:
ANALIZZATI 338 individui provenienti da 41 località:
318 sequenze COI
305 sequenze 16s
16s
Individui appartenenti alla sottospecie A.i. meridionalis in tutti
i siti analizzati tranne in una stazione (8 ind., torrente
Rosandra) dove gli esemplari sono da ascrivere alla
sottospecie A.i. carsicus.
Proposta di revisione classificazione sottospecie A.i.
meridionalis (nome e areale di distribuzione)
1. IDENTIFICAZIONE SPECIE/
SOTTOSPECIE : ANALISI FILOGENETICA
Mappa genetica 16s mtDNA
1. IDENTIFICAZIONE SPECIE/
SOTTOSPECIE : ANALISI FILOGENETICA
Albero filogenetico 16s.
IDENTIFICAZIONE SPECIE/
SOTTOSPECIE : ANALISI FILOGENETICA
Mappa genetica COI mtDNA
Albero filogenetico COI
IDENTIFICAZIONE DI ESU
(EVOLUTIONARLY SIGNIFICANT UNITS)
Abbiamo condotto un' analisi unendo i dati dei due marcatori molecolari per stimare il
numero di potenziali popolazioni in cui possono essere suddivisi gli individui senza
assegnare a priori gli individui alle popolazioni di appartenenza. Il risultato è un certo
numero di insiemi (gruppi) che raggruppano gli individui sulla base della similarità genetica.
In sintesi, abbiamo ottenuto 7 gruppi che rappresentano insiemi di popolazioni altamente
differenziate rispetto a quelle degli altri gruppi e che possono essere considerate come
Unità Significative dal punto di vista Evolutivo (ESU).
Essi rappresentano in qualche modo la “biodiversità genetica” del gambero di fiume A.
pallipes in Regione e dovrebbero essere preservate e considerate come unità a se stanti dal
punto di vista gestionale.
IDENTIFICAZIONE di ESU (EVOLUTIONARLY SIGNIFICANT UNITS)
1
2
Rio gorgons comugna
liola
morius
pradulin
raveo
barcis v.d.
malinsciach
Livenza b.d.s.
montenars
ambiesta
taipana
verzegnis
racchiuso
K= 7_gruppi di popolazioni
3
4
5
rio gamberi
squarzulis rosandra
seuza
inglagna
rieka savogna
palude sequals
prestento
campone
san leonardo
Piumizza
6
7
palar
rio nero
acqua reale povici
cornino
zamlin
Bars 2
meduna pradis
budrin
colvera raut
raschiacco
acqua molino
paisa
colvera jouf
rio molat
Torre-pordenone
ANALISI RIPRODUTTORI
CONSIDERAZIONI E SUGGERIMENTI
GESTIONALI
Ai fini del ripopolamento riteniamo importante:
●
●
●
Considerare le 2 sottospecie individuate (meridionalis e carsicus)
come unità di gestione separate.
selezionare riproduttori compatibili con i siti di immissione/rilascio
(preferibilmente appartenenti alla stessa ESU)
E' possibile aumentare la diversità genetica delle popolazioni da
rafforzare effettuando incroci tra riproduttori provenienti da località
diverse, ma sempre all'interno della stessa ESU.
GRAZIE PER L’ATTENZIONE!