Barcode of Life Project - Cemig€¦ · Potencialidades do uso de DNA Barcode na gestão de recurs os pesqueiros Daniel C. Carvalho PUC-Minas Barcode of Life Project 4XLFN7LPH D QGD

Potencialidades do uso de DNA Barcode na gestão de recurs

os pesqueiros

Daniel C. Carvalho

PUC-Minas

Barcode of Life Project

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www.barcodinglife.org

Qual impacto na biodiversidade é irreversível?

a) Perda de habitat

b) Exploração excessiva

c) Introdução de espécies exóticas

d) Extinção

Cativeiro falhou?!

Importância da aquacultura no entendimento da reprodução de espécies nativas

Aquário Zoo Belo Horizonte


Desenvolvimento de etiquetas de DNA para identifica�ção genética

Surubim - Pseudoplatystoma corruscan

Curimba - Prochilodus costatus

650 pb

O que é DNA Barcode?


Hebert et al. (2003) propôs a utilização de 650 pb do gene

mitocondrial cox1 como um sistema bio-identificador universal.

Entretanto, este sistema bio-identificador necessitaria ser

desenvolvido/testado para cada espécie/grupo.

Marcador Animal = COI

Marcadores Vegetal = rbcl e Matk

DNA Barcoding

www.barcodinglife.org http://ibol.org/

Lançado em 2009 - verba inicial 20 M

http://ibol.org/


DNA Barcoding

É possível identificar todas espécies

vivas utilizando uma sequencia de

DNA de 650 pb?

15 posições de nucleotídeos = (415)

possibilita a combinação de 1 bilhão

de códigos;

100 vezes o número necessário para

discriminar todos os organismos v

ivos na Terra.

•Divergências intra-específicas (0-1%)

devem ser menores que divergências

inter-específicas (2-5%).

mtDNA


�Qual é a utilidade dessa ferramenta?

Descrição da biodiversidade

Taxonomia Molecular

Identificação de espécies crípticas

Análise de conteúdo estomacal

Fiscalização

Inventários


Devastação sem precedentes; Taxa de extinção 50-500 vezes acentuada;

Desde 1500: 884 extinções;

38% das 44.838 espécies (IUCN, 2008) estão ameaçadas;

Peixes

Perda de habita, sobrexplotação e espécies invasoras

são principais ameaças;

Ecossistemas de água doce (EAD) estão extremamente ameaçados;

Taxa de extinção em EAD - 5X maior do que em

ambientes terrestres.

Conservação


A descrição de espécies, unidade básica na qual a biodiversidade é mensurad

a, é essencial para:

Cálculo preciso de taxas de extinção;

Estabelecimento de prioridades para conservação;

Reconhecimento de linhagens essenciais para o

ecossistema.

Como estamos?

Linnaeus, Systema Naturae - 4.162 espécies (Mayr, 1969)

Atualmente: 1.5-1.9 milhões (May 1988,1990, 1992)

Número de espécies estimado: 15 -19 milhões.

Descrição da Biodiversidade


Descrição da Biodiversidade

Temos aproximadamente 10% das espécies

descritas!

Média de 6.800 sp descritas por ano desde Linnaeus;

Atualmente, 17.000 sp são descritas por ano;

É necessário o incremento em 10X para que pelo

menos 15 milhões sejam descritos até 2100.

Megadiversidade Brasileira

Falta de recursos e especialistas.

Auxílio de novas tecnologias - moléculas.

Sinergismo é fundamental!


Campanhas


Specimen

Tissue Sample

Extract

DNA PCR Amplify

Sequence

Photograph

Collection Data Web-Accessible Data and

DNA Barcode

DNA Barcoding - A Cadeia Analítica


Bando de Dados BOLD

http://www.boldsystems.org/views/login.php


Photographs Collection Data

Sequences Specimen Data

Armazenamento de Dados - BOLD


Barcode no Brasil


Localização da origem de amostras


Barcode no Brasil

- Barcode genético desenvolvido para 101 espécies,

em 75 gêneros e 22 famílias - aproximadamente 50% da fauna;

- As distância genética média entre espécies, gêneros, famílias

e ordens foi de: 0.5%, 10.6%, 21%, 22% e 24.4%.

- Com exceção de 2 espécies (Bryconamericus stramineus

and Piabina argentea), todos clados foram monofiléticos;

- Pelo menos 8 espécies crípticas (divergência intra-específica

variando de 2.2 a 10%).




Aplicações na Certificação de Pescado


Amostras de peixe inteiro vendidas como Surubim


Amostras de filés vendidas como Surubim


Agência Regulatória Americana- FDA

http://www.fda.gov/Food/ScienceResearch/LaboratoryMethods/ucm237391.htm

Lista oficial de espécies (nome científico) vinculada ao nome comercial de cada espécie.

http://www.fda.gov/Food/ScienceResearch/LaboratoryMethods/ucm237391.htm


Divergência no gene COI ≅ 5%

O Dourado

Salminus franciscanus

Salminus brasilenses


Outras espécies compartilhadas entre São Francisco e Paraná

�Callichthys callichthys

Synbranchus marmoratus

Leporinus obtusidens

Crenicichla lepidota

Pseudoplatystoma corruscans

Pimelodus maculatus

Gymnotus carapo


Unidades Evolutivas (ESU) em surubim (P. corruscans)

0.2%


Projeto Barcode

Brasil

Br-BOL

www.barcodinglife.org http://www.brbol.org/


Dados sobre o Br-BOL

Principais resultados esperados

– Sequenciamento de barcodes para 50% da ictiofauna brasileira

– Identificação dos peixes a partir de filés, barbatanas e fragmentos de peixes;

– Identificação de produto beneficiados de peixes (conservas de peixes, peixe seco, ha

mburger)

– Identificação de espécies ameaçadas ou protegidas;

– Identificação de presas no conteúdo estomacal;

– Potencial uso em material arquivado e de museu (taxonomia)

– Detecção de novas espécies e espécies crípticas.


DNA Barcoding

Vantagens

Permite a rápida identificação de espécies, mesmo

que não apresentem caracteres morfológicos clássicos;

Indica grupos onde haja necessidade de maiores

estudos morfológicos (espécies crípticas);

Permite análises forenses (rastreabilidade de dados);

Agrega valor a coleções taxonômicas;

Acelera o conhecimento e descrição de novas espécies


Problemas

Híbridos - mtDNA apresenta herança materna;

Espécies recentes com baixa diferenciação genética;

Alguns grupos problemáticos - Plantas e Esponjas

Análise multilocus em Plantas (MatK e rbcl)

DNA Barcoding


O problema não é relacionado ao COI


Tecnologias muito novas!

>200-400 pares de base

(pb) por segundo

>10 gigabases

(10 000 000 000 pb) de

sequencia em 24 horas

>Custo: $900

NGS - Sequenciamento de nova geração


Abordagens em Ecologia Molecular

Levantamento de ictiofauna baseado em amostras

de água.

15ml de água

coletada eDNA


Pelobates fuscus



Paradoxo genética x espécies invasoras

Entendimento do efeito da perda de diversidade genética;

Paradoxo: – Como espécies introduzidas em um novo ambiente, baixo número inicial, efeito fundador e baixa d

iversidade genética, conseguem tornar-se invasoras?

Nicho vago, pressão de propágulo, armadilha evolutiva, efeito naiveté.

Modelo: tucunaré.


TO

ITU

ML

TRM

RD

FU

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

TO ITU FU ML

Populations

Mean

0.000

0.050

0.100

0.150

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0.250

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0.350

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0.500

Heterozygosity

RA

NPA

FIS

% poli Loci

Hs

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

TO ITU TRM RD

Populations

Mean

0.000

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0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

Heterozygosity

RA

NPA

FIS

% poli Loci

He

Cichla kelberi

Cichla piquiti

Native Invasive

0.000

0.500

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TO ITU FU ML

Populations

Mean

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Heterozygosity

RA

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% poli Loci

Hs

Populations

RA

NPA

FIS

% poli loci

Hs

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1.000

1.500

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3.500

TO ITU FU ML

Populations

Mean

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0.400

0.450

0.500

Heterozygosity

RA

NPA

FIS

% poli Loci

Hs

Microssatélites mtDNA

500 pb (Região Controle)


Obrigado

[email protected]

[email protected]

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