Variación alozímica del ostión japonés Crassostrea gigas en Bahía San Quintín, Baja California, México
Allozymic variation in the Pacific oyster Crassostrea gigas from San Quintín Bay, Baja California, Mexico
F. Correa1*, E. Collins1,2, A. Oceguera3, B. Cordero2 y D. Domínguez3
1 Instituto de Investigaciones Oceanológicas, Universidad Autónoma de Baja California, Laboratorio de Genética, Ecología y Biología Molecular. Apartado postal 453 Ensenada, CP 22800, Baja California, México. *E-mail: correa@uabc.mx
]]> 2 Departamento de Acuicultura, Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada. Carr. Tijuana-Ensenada Km. 107 Ensenada, CP 22800, Baja California, México.3 Facultad de Ciencias. Biología, Universidad Autónoma de Baja California. Apartado postal 453 Ensenada, CP 22800, Baja California, México.
Recibido en julio de 2002;
Aceptado en agosto de 2003.
Resumen
Se analizó la variabilidad alozímica de ostiones adultos de Crassostrea gigas procedentes de las cosechas de 1999, 2000 y 2001 de Bahía San Quintín, Baja California, México, empleando la electroforesis en gel de almidón. El análisis comprendió 13 sistemas enzimáticos que revelaron un total de 25 loci, de los cuales 16 fueron monomórficos y 9 polimórficos. Los valores de heterocigosis observada oscilaron desde 0.01 hasta 0.04, mientras que, de acuerdo con la literatura, los valores en ostiones silvestres son de aproximadamente 0.20. Los resultados indican que no existen diferencias estadísticas significativas en la variabilidad alozímica entre las poblaciones anuales analizadas. Sin embargo, la prueba de %2 reveló que en los tres años, las poblaciones de ostión presentaron una desviación respecto al modelo teórico de Hardy-Weinberg. Se revela que las tres poblaciones presentaron una diversidad génica reducida debido a una deficiencia de heterocigosis la cual es explicada por el fenómeno de la endogamia y el efecto cuello de botella.
Palabras clave: Crassostrea gigas, ostión, endogamia, alozimas.
]]> Abstract
Allozymic variability was analyzed in adult oysters Crassostrea gigas from the 1999, 2000 and 2001 crops of San Quintín Bay, Baja California, Mexico, using starch gel electrophoresis. The analysis included 13 enzymatic systems that revealed 25 loci, of which 16 were monomorphic and 9 were polymorphic. The values of observed heterozygosis ranged from 0.01 to 0.04, while according to the literature, the value for wild oysters is approximately 0.20. The results indicate that there are no statistical differences in the allozymic variability among the annual populations analyzed; however, the χ2 test revealed that in the three years, the oyster populations did not present an equilibrium with regard to the Hardy-Weinberg theoretical model. The three populations showed a reduced genetic diversity due to inbreeding and the bottleneck effect.
Key words: Crassostrea gigas, oyster, inbreeding, allozymes.
Introducción
El ostión japonés Crassostrea gigas tiene su origen en el noreste de Asia, y ha sido introducido para su cultivo en Europa, América y Nueva Zelanda (FAO, 2001). Fue introducido en Bahía San Quintín, Baja California, México, en 1973, con semilla proveniente del estado de Washington, EUA (Gutiérrez-Wing, 1988).
La primera evaluación de la variabilidad genética en C. gigas fue realizada por Buroker et al. (1975) con poblaciones de Mud Bay, Washington, EUA, quienes analizaron 11 sistemas enzimáticos y obtuvieron valores de heterocigosis de 0.21. El segundo estudio de Buroker et al. (1979) se realizó para establecer similitudes y distancias genéticas entre tres poblaciones japonesas de C. gigas y Saccostrea commercialis. En ese trabajo se analizaron 18 sistemas enzimáticos para obtener 30 loci, reportando valores de heterocigosis observada de 0.20 a 0.22 en esas poblaciones y concluyendo en que C. gigas es la especie, entre los moluscos bivalvos, que presenta los mayores valores de heterocigosis, los cuales probablemente le confieren una mayor capacidad de adaptación a diversos ambientes (Buroker et al., 1979).
De la Rosa-Vélez et al. (1991) analizaron siete loci génicos de ostión cultivado en San Quintín y sugirieron que el origen de la población analizada era de Miyagui, Japón, debido a que observaron niveles de variación genética similares a la japonesa. Sin embargo mencionaron que cuatro de siete loci presentaron deficiencia de heterocigotos, debido posiblemente a la selección natural, a la endogamia y al efecto Wahlund.
Durante 1997 y 1998 se suscitaron mortalidades masivas en los cultivos de ostión en Bahía San Quintín (García-Esquivel et al. , este volumen). Estos autores realizaron una evaluación de este fenómeno y señalan que tales mortalidades fueron inusualmente altas (> 70% en organismos mayores de 2 cm), pero el agente causal no fue identificado. Este problema se registró además en otras zonas geográficas, como las bahías de Sonora, México, y el norte de California, Oregon y Washington (Cheney et al., 2001; García-Esquivel et al., este volumen; P. Danigo, Sol Azul S.A. de C.V., La Paz, BCS, México, com. pers.; F. Fonseca, Taylor Shellfish Farms, Washington, EUA, com. pers.). Debido a lo anterior y dada la magnitud del problema se desarrolló el presente estudio, con el fin de conocer la diversidad genética de los ostiones cultivados durante tres años (1999-2001) en Bahía San Quintín.
]]> Materiales y métodos
En octubre de 1999, 2000 y 2001, se recolectaron un mínimo de 40 organismos adultos de talla comercial de los sistemas de cultivo de la Empresa Integradora Acuacultores de San Quintín, S.A. de C.V (30°24' N; 115°57' W). Los ostiones analizados provinieron de semilla importada de la compañía Taylor Shellfish Farms (Washington, EUA). Los organismos adultos recolectados fueron transportados vivos en hieleras a 10°C hasta el laboratorio en Ensenada, BC. Los ostiones se limpiaron para eliminar epibiontes y se congelaron a -70°C hasta su procesamiento.
Los organismos congelados fueron disectados para obtener la glándula digestiva y el músculo aductor. Una fracción del tejido fue homogenizada con una solución de Tris-HCl 0.2 M, pH 8.0 y 2 mg mL-1 de fenil metil sulfonil floruro (PMSF). El homogenizado fue centrifugado a 7500 g durante 20 min a 4°C para obtener el sobrenadante con las enzimas, las cuales se analizaron posteriormente por electroforesis.
Para efectuar los análisis electroforéticos se utilizó el sistema horizontal en gel de almidón al 10% (Sigma, St. Louis Mo., lot. #18H0665), y los procedimientos técnicos fueron los descritos por de la Rosa-Vélez et al. (1991). El análisis comprendió un total de 13 sistemas enzimáticos: malato deshidrogenasa (MDH, EC 1.1.1.37); enzima málica (ME, EC 1.1.1.40); isocitrato deshidrogenasa (IDH, EC 1.1.1.42); glucosa-6-fosfato-1-deshidrogenasa (G6PDH, EC 1.1.1.49); gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (GPD, EC 1.2.1.12); hexokinasa (HK, EC 2.7.1.1); carboxilesterasas (EST, EC 3.1.1.1); fosfatasa alcalina (ALP, EC 3.1.3.1); a-amilasa (AMY, EC 3.2.1.1); leucil aminopeptidasa (LAP, EC 3.4.11.1); citosol dipepatidasa (PEP, EC 3.4.13.18); manosa-6-fosfato isomerasa (MPI, EC 5.3.1.8); y fosfoglucomutasa (PGM, EC 5.4.2.2). Se revelaron un total de 25 loci para todas las poblaciones.
Los zimogramas fueron interpretados empleando la designación alélica A y B para describir al alelo que ha alcanzado la distancia mayor al ánodo desde el origen, ésto con base en la opción 1 del programa Biosys-1 (Swofford y Selander, 1989). En el caso de sistemas que presentaron más de un locus en el zimograma, éstos fueron numerados en orden ascendente, desde los más anódicos hasta los más catódicos; se consideraron alelos raros aquellos cuya frecuencia fue menor a 0.01 (de la Rosa-Vélez, 1986). Se determinó la variación genética de cada población considerando el número promedio de alelos por locus, la proporción de individuos heterocigotos y la proporción de loci polimórficos (α = 0.05). Para cada población anual de ostión se cuantificó la desviación con respecto al modelo de equilibrio teórico de Hardy-Weinberg con la prueba de x2 (Sokal y Rohlf, 1981), a la cual se le aplicó la corrección de Levene (1949) para muestras pequeñas (Trujillo, 1995, 2002). Para probar la independencia entre las poblaciones anuales de ostión y su composición génica, se llevó a cabo la prueba exacta de Fisher en tablas de contingencia R x C, empleando el método en cadena de Markov con el programa Genepop 3.1 (Raymond y Rousset, 1995). La hipótesis nula fue la no independencia en la variación alélica de los loci polimórficos a nivel interpoblacional, donde un valor de α ≤ 0.05 indica el rechazo de la hipótesis nula.
Resultados
Se registraron 25 loci para las tres poblaciones anuales, de los cuales 9 fueron polimórficos (Mdh-1, Me-1, Hk-1, Est-3, Alp-2, Lap-1, Pep-1, Mpi-1 y Pgm-1), y los 16 loci restantes fueron monomórficos (Mdh-2, Idh-1, Idh-2, Me-2, G6pdh, Gpd, Est-1, Est-2, Est-D, Amy-1, Amy-2, Lap-2, Pep-2, Pep-3, Mpi-2, Pgm-2). En algunos casos se presentaron alelos con una frecuencia menor a 0.1; tal es el caso de la población de 1999, donde el alelo B de Lap-1 y Mpi-1, presentaron frecuencias de 0.056 y 0.028, respectivamente (tabla 1). Para la población de 2000, en Pgm-1, Lap-1 y Mpi-1, el alelo B registró frecuencias de 0.028, 0.097 y 0.083, mientras que para los organismos de 2001, el mismo alelo en Mdh-1, Pgm-1, Est-3, Lap-1 y Mpi-1 observó valores de 0.071, 0.042, 0.042, 0.097 y 0.083, respectivamente (tabla 1).
En la tabla 3 se muestran los resultados de la prueba de χ2 empleada, con sus respectivos valores de P asociados, la cual determinó la desviación de cada población con respecto al equilibrio teórico de Hardy-Weinberg. Se encontró que con excepción de uno (1999), dos (2000) y tres loci (2001), el resto de los loci mostraron desviaciones significativas con respecto al equilibrio teórico (P < 0.001), así como valores mayores de heterocigocidad (tabla 3).
De acuerdo a los resultados de la prueba exacta de Fisher (tabla 4) se registraron diferencias significativas entre las poblaciones anuales de ostión al comparar las frecuencias génicas de Mdh-1 entre 1999 vs. 2000 (P = 0.027) y entre1999 vs. 2001 (P = 0.014); del mismo modo, para Pep-1 entre 1999 vs. 2000 (P = 0.008). Para el resto de los loci no existieron diferencias significativas entre las poblaciones anuales de ostiones.
Discusión
A partir de los resultados encontrados, es evidente que las tres poblaciones presentaron una diversidad génica reducida. La población de 1999 registró el valor menor de heterocigosis y se advierte que existe una tendencia a incrementar el valor de este parámetro hacia 2001. Sin embargo, éstos son menores al valor de 0.20 reportado para diferentes poblaciones de ostión japonés (Buroker et al., 1975; Fujio, 1982; Ozaki y Fujio, 1985; de la Rosa-Vélez et al., 1991; English et al., 2000; Yang et al., 2000). De la Rosa-Vélez et al. (1991) presentaron algunas hipótesis (endogamia, selección por el medio ambiente y efecto Wahlund) para explicar la deficiencia de heterocigosis que encontraron al estudiar los ostiones cultivados de Bahía San Quintín.
En el caso del ostión cultivado en Bahía San Quintín, en los tres años que comprendió el presente estudio, los niveles de variabilidad genética y las deficiencias de heterocigosis podrían ser debidas a la endogamia y al fenómeno denominado cuello de botella. Al considerar que la endogamia se produce en poblaciones pequeñas con una alta frecuencia de apareamientos consanguíneos, el resultado final es un desequilibrio genético que en lo particular consiste en un incremento en la frecuencia de los genotipos homocigotos y, por lo tanto, una disminución en la frecuencia de los heterocigotos (Falconer, 1981; Gillespie, 1998). Lo anterior es evidente para las tres poblaciones anuales que presentaron un desequilibrio genético que, en el caso de los ostiones de 1999, cinco de seis loci polimórficos muestran deficiencia de heterocigotos; en la de 2000, cinco de siete, y en el caso de los ostiones de 2001, seis de nueve exhiben tal deficiencia. De acuerdo con lo anterior, esto se debió a que la semilla que se introdujo y cultivó en Bahía San Quintín, se obtuvo a partir de un número reducido de reproductores con una baja variabilidad genética (Kittel, 1998; Ward et al., 2000; K. Johnson y F. Fonseca, Taylor Shellfish Farms, Washington, EUA, com. pers.).
En relación con el efecto producido por un cuello de botella, el resultado inmediato en una población es la pérdida de la variación alélica y de la heterocigocidad a causa de las mortalidades y, por lo tanto, ocurre una disminución considerable de la diversidad genética en la población. Este fenómeno se ha reportado en los ostiones cultivados en el estado de Washington, los cuales fueron introducidos desde Tasmania (Kittel, 1998). De la misma forma, a partir de los resultados obtenidos en el presente estudio que indican niveles de variabilidad génica menores a los reportados por otros autores, se deduce la existencia del fenómeno de cuello de botella ocurrido en las poblaciones de ostión cultivado en San Quintín.
Referente a la hipótesis del efecto Wahlund propuesto por de la Rosa-Vélez et al. (1991), no es posible utilizarla como explicación para los niveles de variación génica. Esto se debe a que la Bahía San Quintín no forma parte de la distribución geográfica natural de C. gigas; por otro lado, a pesar de que se ha introducido como semilla desde 1973 para su cultivo, no se ha reportado hasta el momento el reclutamiento y la integración de esta especie en la fauna de la región. Lo anterior se refuerza debido a que las poblaciones analizadas fueron de semilla que procedió únicamente de un laboratorio comercial (H. González, Empresa Integradora Acuacultores de San Quintín, México, com. pers.) y de los mismos reproductores (F. Fonseca, Taylor Shellfish Farms, Washington, EUA, com. pers.).
En el presente estudio no se encontraron suficientes evidencias para aseverar la influencia del medio ambiente sobre la variabilidad génica de los ostiones de San Quintín. No obstante, existen antecedentes donde se vincula la influencia del medio ambiente y el cultivo de C. gigas. Liu et al. (1995) analizaron la variabilidad génica en nueve poblaciones de ostión cultivadas en Taiwán cuyos niveles de heterocigosis fluctuaron de 0.044 a 0.084; los autores mencionan que los factores ambientales posiblemente influyen, sin haberlo demostrado, en la sobrevivencia y selección de C. gigas en esa región.
]]> Basándose en lo anteriormente expuesto, se concluye que el ostión japonés cultivado en 1999, 2000 y 2001, en Bahía San Quintín, mostró una diversidad genética menor a la reportada en la literatura, además de estar en desequilibrio genotípico y con deficiencias significativas de heterocigosis. Esta condición genética se deduce e interpreta como el resultado de la endogamia y el fenómeno denominado efecto cuello de botella.
Agradecimientos
A Héctor González de la Empresa Integradora Acuacultores de San Quintín, S.A. de C.V., por su invaluable apoyo en el trabajo de campo. El presente estudio fue financiado por el proyecto SIMAC-CONACYT #0107019 y el proyecto UABC-IIO #4054.
Referencias
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