Evolution of MHC class I and class II ge ne loci among closely related trout species in the American Southwest

Authors: Turner, Thomas F., Wares, John P., Alo, Dominique

Year: 2003 (xxxv)

Abstract

Trouts and salmons, genus Oncorhynchus, comprise an important component of cold water fisheries in many parts of the world. Consequently, genes involved with adaptive immunity, such as the major histocompatibility complex (MHC), are among the best characterized for teleost (bony) fishes. What is lacking is an understanding of how these genes evolve at the population level. Our aim was to understand patterns of evolution at MHC loci by comparing genetic diversity at four loci (two microsatellites linked to MHC class I; MHC class II β1; and MHC class I α 1) for three closely-related species of inland trouts: (1) rainbow trout, Oncorhynchus mykiss, obtained from a number of hatcheries in the southwestern U.S., (2) Gila trout, O. gilae ; and (3) Apache trout, O. apache *. Phylogenetic analysis indicated that these three taxa shared very few MHC class II alleles, despite putative very recent common ancestry. Moreover , microsatellites linked to MHC class I showed nearly fixed differences between native species and introduced rainbow trout. We suggest that comparative genetic study of native inland trouts may offer insight into the role of population genetic processes, like selection, drift, migration, and hybridization, for maintaining genetic variation at MHC. [*Considered by some workers as a subspecies, O. gilae apache—Ed.]

Resumen

Evolución de loci de MHC clase I y clas e II de genes entre especies de trucha emparentadas en el suroeste de los Estados Unidos Las truchas y los salmones del género Oncorhynchus son un importante componente de las pesquerías de agua fría en muchas partes del mundo. Como consecuencia, los genes involucrados en la inmunidad adaptativa, tal como el complejo principal de histocompatibilidad (MHC, por sus siglas en inglés) son de los mejor caracter izados para peces teleósteos (peces óseos). Lo que todavía falta entender es la forma en la que estos genes evolucionan a nivel de población. El objetivo de este estudio fue el buscar entender los patrones de evolución de los loci de MHC, comparando la diversidad genética en cuatro loci (dos microsatélites enlazados a la clase I de MHC; la clase II β1 de MHC; y la clase I α1 de MHC), abarcando tres especies de truchas de aguas continentales emparentadas: (1) trucha arcoiris, Oncorhynchus mykiss, obtenida de varios criaderos en el suroeste de EUA; (2) trucha del Gila, O. gilae; y (3) trucha apache, O. apache*. El análisis filogenético indicó que estos tres taxa compartían muy pocos alelos de MHC clase II, a pesar de un supuesto ancestro común reciente. Además, los microsatélites enlazados con el MHC clase I mostraron diferencias casi fijas entre las especies nativas y la trucha arcoiris introducida. Se sugiere que un estudio genético comparativo de las truchas nativas de aguas continentales podría esclarecer el papel de los procesos genéticos poblacionales, como la selección, deriva, migración e hibridación, para mantener la va riación genética en el MHC. [*Considerada por varios investigadores como una subespecie, O. gilae apache—Ed.]