بررسي تاثير مانع فيزيكي بر تمايز ژنتيكي ماهي قزل‌آلاي خال قرمز (Salmo caspius) در رودخانه دليچاي در پارك ملي لار با استفاده از توالي‌يابي نسل جديد

Analysis of the effect of physical barrier on genetic divergence of the Caspian trout Salmo caspius in the Dalichay River of the Lar National Park-Iran using next-generation sequencing

: پارك ملي لار به عنوان بهترين و منحصر به فردترين زيستگاه قزل ­آلاي خال قرمز در ايران است. اين ماهي در ساير زيستگاه ­هاي ايران به دلايل مختلفي مانند تخريب زيستگاه ­ها، آلودگي، برداشت شن و ماسه، وجود سد­ در مسير رودخانه ­ها، ورود گونه ­هاي غير بومي، صيد بيش از حد و ساير تغييرات ناشي از فعاليت­ هاي انساني در معرض تهديد قرار است. رودخانه دليچاي، يكي از زيستگاه ­هاي اصلي ماهي قزل­ آلاي خال قرمز، شرايط اكولوژيكي متفاوتي نسبت به ساير رودخانه­ هاي پارك ملي لار دارد. در اين مطالعه با توجه به وجود مانع فيزيكي غير قابل عبور در دهانه رودخانه دليچاي، تركيب ژنتيكي ماهيان قزل­ آلاي خال قرمز اين رودخانه با ماهيان درياچه ­اي بررسي شد. مواد و روش ­ها: در اين مطالعه از باله هاي جدا شده از ماهياني كه با الكتروشوكر در رودخانه صيد شده بودند و از باله هاي ماهياني كه در درياچه با استفاده از قلاب صيد شده بودند استفاده شد. استخراج DNA با روش استخراج نمك با يك تيمار RNAas براي از بين بردن مولكول­ هاي RNA انجام شد. براي مقايسه تفاوت ­هاي ژنتيكي ميان ماهيان رودخانه دليچاي و درياچه سد لار از روش تعيين توالي نسل جديد استفاده شد. براي تجزيه و تحليل­ هاي آماري، آناليز تجزيه به مولفه ­هاي اصلي، خوشه ­بندي و تشخيص تركيب ژنتيكي ماهيان و آماره Fstبه ­كار گرفته شد. نتايج و بحث: در نتايج آناليز تجزيه به مولفه ­هاي اصلي ماهيان قزل­ آلاي خال قرمز درياچه و رودخانه دليچاي در امتداد اولين مولفه اصلي (25.11 درصد تغييرات) كاملا از يكديگر جدا شدند. اما در راستاي ساير مولفه­ هاي اصلي با يكديگر همپوشاني داشتند. تحليل داده ­ها به روش خوشه ­بندي نيز در تمام گروه ­بندي ­ها افراد متعلق به رودخانه دليچاي و درياچه را به صورت دو گروه مجزا نشان داد كه سهم هر يك از گروه ­هاي دليچاي و درياچه در يكديگر بسيار جزئي و ناچيز بود. همچنين ميزان تمايز محاسبه شده در بين جمعيت ­هاي رودخانه دليچاي و درياچه معني ­دار بود. دليل اين تمايز مي ­تواند عدم امكان مهاجرت و دسترسي ماهيان رودخانه دليچاي به درياچه سد لار و بالعكس، به علت وجود تور فلزي در لوله­ هاي انتقال آب پايه پل جاده روي رودخانه در دهانه رودخانه دليچاي باشد. از سوي ديگر اين احتمال نيز وجود دارد كه ماهيان قزل ­آلاي خال قرمز رودخانه دليچاي رفتار ساكن بودن داشته و تمايلي به مهاجرت به درياچه حتي در صورت عدم وجود اين مانع فيزيكي نداشته­ اند. رفتار ساكن بودن به علت كم بودن تراكم ماهيان و برآورده شدن نيازهاي زيستي و زيستگاهي آن­ها و عدم نياز به مهاجرت پديد مي ­آيد. نتيجه­ گيري: در كل نتايج اين مطالعه نشان داد كه ماهيان قزل­ آلاي خال قرمز رودخانه دليچاي و ماهيان درياچه تركيب ژنتيكي متفاوتي داشته و به طور معني­ داري از يكديگر متمايز هستند. در هر صورت، تمايز بالاي ماهيان رودخانه دليچاي و احتمال ايزوله شدن اين جمعيت و عدم امكان دسترسي ماهيان درياچه و ساير رودخانه ­هاي پارك ملي لار به اين رودخانه نيازمند بازنگري و اتخاذ روش ­هاي مديريتي مطلوب­تر و كارآمدتر مي ­باشد.

Lar National Park is the best habitat of Salmo caspius in Iran. In other habitats located in Iran, the species has been threatened by different factors including habitat destruction, pollution, sand removal from the river bed, dam construction, introduction of exotic species, over-fishing, and other human mediated changes. Dalicahy River, as one of the major habitats of S. caspius, is ecologically different from other rivers in the Lar National Park. In this study, we assessed genetic differences (applying next-generation sequencing) of S. caspius in Dalichay River and Lar Lake; considering an impassable barrier in the mouth of Dalichay River. Material and methods: in this study fin clips from fish electrofished in the river and fin clips collected via angling in the lake were used. DNA extraction was performed using salt extraction method with an additional treatment with RNAse to degrade RNA molecules. To compare fish from Dalichay River and the Lar Lake, next generation sequencing was used. Analyses including principal components analysis (PCA) and Admixture, plus calculation of genetic differentiation (Fst) were used to compare the studied populations. Results and discussion: According to the results of principal components analysis (PCA) fish from the Dalichay River and the Lake were separated clearly along the first PC (25.11% of variation). But they were overlapped along other PCs. The results of Admixture analysis showed that Dalichay and Lake fish were always represented with different admixture clusters with little contribution from one another. Additionally, the genetic differentiation between the Dalichay and the Lake was significant. The reason for this differentiation can be the existence of a physical barrier in the moth of Dalichay that blocks the path for migration from Dalichay to the Lake and vice versa. On the other hand, it is possible that the fish in Dalichay are resident and do not show any preference for migration to the Lake. The residency behavior forms in result of low density of fish and satisfaction of biological and habitat related needs of the fish and hence no need for migration. Conclusion: overall, the results of this study showed that the fish in Dalichay River and in the Lake differ in their genetic composition and were significantly differentiated from one another. In any case, high differentiation of the fish in the Dalichay River and their isolation in addition to inability of fish from the Lake and other rivers in the Lar National Park to Dalichay, necessitates revision and taking better management approaches.