Hybridization among suckers of the Klamath River Basin, California-Oregon

Authors: Dowling, TE1, Carson, EW1, Markle, DF2, Cavalluzzi, MR2, Simon, D2

Year: 2000 (xxxii)

Abstract

The Klamath River basin contains a unique assemblage of catostomid fishes, Catostomus rimiculus , C. snyderi, Chasmistes brevirostris, and Deltistes luxatus. Past studies of morphological variation have suggested extensive hybridization among some or all of these forms, placing the latter two species in a precarious state. We examined sequence variation in two mitochondrial genes ( NADH dehydrogenase subunits 2 and 4L) from each of these four species to quantify the distribution of variation among geographic locations and species. While local samples were small for many species, this approach identified significant spatial differentiation for some species (e.g., C. rimiculus ). These haplotypes fell into four distinct evolutionary lineages: C. rimiculus from the Rogue River, C. rimiculus from the Klamath Basin, Deltistes, and C. snyderi-Chasmistes. Comparison of mtDNA haplotypes with morphological identifications was used to examine the extent of hybridization among these forms. Samples identified as C. rimiculus nearly always exhibited distinct mtDNA haplotypes in the same lineages that were rarely found in other species, indicating that this taxon is only rarely involved in the observed hybridization. Deltistes luxatus also tended to possess taxon specific haplotypes, however some Deltistes exhibited C. snyderi-Chasmistes haplotypes and vice versa. As predicted in previous studies, most hybridization involves C. snyderi and Chasmistes, as most individuals of these two species share phylogenetically similar haplotypes.

Resumen

Hibridación entre matalotes de la cuenca del Río Klamath, California-Oregon La cuenca del Río Klamath contiene un conjunto singular de peces catastómidos, Catostomus rimiculus, C. snyderi, Chamistes brevirostris , y Deltistes luxatus . En estudios previos sobre variación morfológica se ha sugerido una extensa hibridación entre todas o algunas de estas formas, colocando a las últimas dos especies en un estado precario. Examinamos la variación secuencial en dos genes de mitocondria (sub-unidades 2 y 4L de NADH-deshidrogenasa) de cada una de estas cuatro especies para cuantificar la variación entre s itios geográficos y especies. Aunque las muestras locales fueron pequeñas para muchas especies, se detectaron diferencias espaciales significativas para algunas especies (v.g., C. rimiculus). Estos haplotipos se ubicaron en cuatro linajes evolutivos diferentes: C rimiculus del Río Rogue, C. rimiculus de la Cuenca del Klamath, Deltistes, y C. snyderi-Chamistes . Se usó la comparación de haplotipos mtADN con identificaciones morfológicas para investigar la cantidad de hibridación entre estas formas. Las muestras identificadas como C. rimiculus casi siempre mostraron haplotipos mtADN particulares en los mismos linajes que raramente se hallaron en otras especies, lo que indica que este taxon se relaciona raramente con la hibridación observada. Deltistes luxatus también tiende a poseer haplotipos típicos de su taxon, aunque algunas Deltistes mostraron haplotipos C. snyderi-Chamistes y viceversa. Como se había predicho en otros estudios, la mayor parte de la hibridación implica a C. snyderi y Chamistes, pues la mayoría de los organismos de ambas especies comparten haplotipos filogenéticamente similares.

García de León, FJ1; Hendrickson, DA2 (1-Laboratoria de Biología Integrativa, Instituto Tecnológico de Ciudad Victoria, Tamaulipas, México; 2-Texas Memorial Museum and Section of Integrative Biology, University of Texas at Austin.) A new tool for an old problem: Microsatellite DNA and polymorphism of Cichlasoma minckleyi in Cuatro Ciénegas, Coahuila ABSTRACT This paper communicates our isolation of microsatellite loci for genetic studies of the polymorphic cichlid, Cichlasoma minckleyi, of Cuatro Ciénegas, Coahuila, México. Microsatellite markers are recognized for several desirable characteristics, including a high mutation rate which results in high polymorphism; they are not subject to selection so the polymorphism is balanced by mutation and genetic drift; and specimens don’t have to be sacrificed to be genotyped. Debate continues regarding whether the different morphs of C. minckleyi (molluscivore, detritivore and piscivore) represent different species or different morphs maintained by selection pressures during development. It’s possible that previously used genetic markers (allozymes) with low variability were incapable of answering this question, so we decided to investigate the potential of highly variable microsatellites as a tool to help resolve this dilemma. We captured and took fin clips from 40 individuals of each primary morph (molluscivore and detritivore) from one locality, and from 20 of the rare piscivore morph. The microsatellites had been obtained from a partial genomic bank of total DNA of C. minckleyi . Screening of the bank was done using non-radioactive methods employing DIG oligonucleotide-tailing kits. Six types of oligonucleotide probes were used simultaneously in the screening: di, tri and tetranucleotides. One hundred and sixty four positive clones were obtained from a total of 1330 bacteria containing recombinant plasmids with C. minckleyi genome fragments. Thirty of these clones are in the process of being sequenced at the time of this writing and at least 10 loci will be employed for the analysis of genetic differences between morphs. We hope to report results when this paper is presented. RESUMEN Una nueva herramienta para un viejo problema: Microsatélites de ADN y el polimorfismo en Cichlasoma minckleyi de Cuatro Ciénegas, Coahuila Se presenta un avance de la obtención de loci microsatélites para el estudio genético de los distintos morfos de Cichlasoma minckleyi de Cuatro Ciénegas, Coahuila, México. Los marcadores del tipo microsatélites presentan ciertas características deseables; entre ellas nos interesa comentar: su alta tasa de mutación, que resulta en un alto polimorfismo; no estar sujetos a presiones de sel ección por lo que el polimorfismo se mantiene por un balance entre la tasa de mutación y la deriva genética; no se requiere sacrificar al ejemplar para definir el genotipo de los individuos. Hasta ahora no se ha resuelto el viejo problema de si los diferentes morfos de C. minckleyi (moluscívoro, detritívoro y piscívoro) representan especies diferentes o sólo se trata de un polimorfismo mantenido por presiones de sel ección durante la ontogénia. Es posible que el empleo previo de marcadores genéticos (aloenzimas) poco variables no haya permitido explicar eficientemente la presencia de este polimorfismo. Para intentar resolver este dilema se pensó en el uso de microsatélites porque podrían ser informativos debido precisamente a su alta tasa de mutación. Para ello se hicieron colectas capturándose 40 individuos de cada morfo principal (moluscívoro y detritívoro) en una localidad, y 20 del morfo más raro, el piscívoro. Los microsatélites se han obteniendo a partir de un banco genómico parcial de ADN total de C. minckleyi. El escrutinio del banco se hizo mediante métodos no radioactivos empleando el kit “tailing” DIG oligonucleótidos. Para el escrutinio del banco se usaron simultáneamente seis tipos de sondas oligonucleotidicas con motivos di, tri y tetranucleótidos. Se obtuvieron 164 clones positivos de un total de 1,330 bacterias conteniendo plásmidos recombinantes con fragmentos del genoma de C. minckleyi. Se secuenciarán 30 clones y se obtendrán al menos 10 loci que serán empleados para el análisis genético de los diferentes morfos. Se espera que para el momento de la presentación de esta ponencia se tengan más avances en esta investigación.

Garrett, GP1; Edwards, RJ2; Allan, NL3 (1-Texas Parks & Wildlife, HOH Research Station; 2-University of Texas-Pan American, Department of Biology; 3-U.S. Fish and Wil dlife Service) Desert fishes research and management in Texas during 2000 ABSTRACT Devils River minnow, Dionda diaboli : An intensive inventory of the Devils River was completed in July 2000. This data, coupled with results from the artificial stream studies, will be used to determine habitat requirements and conservation needs. Pecos pupfish, Cyprinodon pecosensis : The last location for Pecos pupfish in Texas has suffered greatly from the drought and little water remains. A salt cedar eradication program was initiated by the Fort Worth Zoo to preserve what little water is left. A brood stock from Salt Creek was moved to the zoo as insurance against total loss. Pecos pupfish from Salt Creek were also stocked into a 1.7-hectare, ciénega-like pond constructed under the Landowner Incentive Program of the state of Texas, a first-ever conservation agreement with a private landowner in west Texas. Comanche Springs pupfish, Cyprinodon elegans: Ongoing surveys at the San Solomon Ciénega indicate large populations of both Comanche Springs pupfish and Pecos gambusia, Gambusia nobilis. Unfortunately, nearby Phantom Lake Springs have failed. Leon Springs pupfish, Cyprinodon bovinus : Phase II of the Diamond-Y Draw renovation was completed in March 2000. Results indicate the project has successfully repatriated Leon Springs pupfish to its only remaining habitat in the wild. A continuous flow monitoring gage has been installed at Diamond-Y Spring to document springflow trends. Exotics : The loricariid vermiculated sailfin catfish, Pterogoplichthys disjunctivus , is now apparently established in the San Antonio River and elsewhere in Texas, including the San Marcos River, which contains four federally endangered and threatened species, and the Buffalo Bayou drainage in Houston. This species has also been found in the Tampa, Florida, area where it is commonly raised in tropical fish farms. The species is native to the Río Madeira drainage (Amazon River basin) of Brazil and Bolivia. It is presently unknown what impact this new introduction will have, but may impact native species that eat algae and other bottom foods. This brings the total number of introduced South American armored catfishes established in Texas waters to two species. RESUMEN Investigación y manejo de peces del desierto en Texas durante el año 2000 Carpa diabla, Dionda diaboli: En julio de 2000 concluyó un intenso inventario en el Río Devils. Los datos, junto con resultados de estudios de corrientes artificiales, serán utilizados para determinar el requerimiento de hábitat y necesidades de conservación. Cachorrito del Pecos, Cyprinodon pecosensis : El último de los sitios para esta especie en Texas ha sido impactado por la sequía y queda poca agua. Dio inicio un programa de erradicación de pino salado ( Tamarix ramosissima) del Zoológico de Forth Worth para preservar la poca agua que queda. Con el fin de evitar su pérdida total, se trasladó un stock de reproductores del Arroyo Salt al zoológico. Se sembraron cachorritos del Pecos también en un estanque parecido a una ciénega, de 1.7 hectáreas, dentro del Programa de Incentivos a Propietarios, y mediante un acuerdo de conservación sin precedente con un propietario del oeste de Texas. Cachorrito de Manantiales Comanche, Cyprinodon elegans : Estudios actuales en la Ciénega San Salomón indican la existencia de grandes poblaciones de esta especie y de la guayacón del Pecos, Gambusia nobilis. Desgraciadamente, en esta área los Manantiales del Lago Phantom ahora no producen agua superficial. Cachorrito de Manantiales León, Cyprinodon bovinus : En marzo de 2000 terminó la Fase II de la renovación del Arroyo Diamond-Y. Los resultados indican que el proyecto ha repatriado con éxito a esta especie a su único hábitat natural remanente. Se instaló un medidor de monitoreo continuo de flujo en el Arroyo Diamond-Y para registrar la tendencia del flujo. Especies exóticas : El bagre aletón vermiculado (Loricariidae, bagres chupadores azadores), Pterogoplichthys disjuntivus, al parecer ya está establecido en el Río San Antonio y en otros lugares en Texas, incluyendo el Río San Marcos, el cual contiene cuatro especies amenazadas y en peligro, y en la cuenca del Bufalo Bayou en Houston. A esta especie también se la encuentra en Tampa, Florida, donde comunmente se cultiva en granjas de p eces tropicales de ornato. La especie es nativa de la subcuenca del Río Madeira (cuenca del Río Amazonas) en Brasil y Bolivia. Se desconoce cuál será el impacto de esta

introducción, pero pudiera afectar a las especies nativas que comen algas y otros alimentos del fondo. Con esta son dos las especies sudamericanas de bagres introducidas que se establecen en aguas de Texas.