Ichthyoplankton DNA metabarcoding as a tool for large-scale inventory and reproductive dynamics analysis of the ichthyofauna

dc.creatorDaniel Fonseca Teixeira
dc.date.accessioned2024-08-05T13:40:25Z
dc.date.accessioned2025-09-09T00:33:56Z
dc.date.available2024-08-05T13:40:25Z
dc.date.issued2024-01-31
dc.description.abstractThe study of ichthyoplankton is paramount to understand the reproductive dynamics of local fish assemblages, but its morphological identification is often challenging even to experienced taxonomists. Despite being a powerful tool for assertive taxonomic identification, DNA barcoding becomes too expensive and laborious in large-scale inventories. DNA metabarcoding can overcome these limitations as a rapid, cost-effective, broad and accurate taxonomy alternative for the identification of multiple individuals simultaneously, but the standardization of accessible and efficient protocols still poses a challenge for its recurrent usage. With that in mind, we applied the DNA metabarcoding method to identify ichthyoplankton samples collected at the area impacted by the Três Marias reservoir, São Francisco River Basin, Southeastern Brazil. Using molecular identification, we aim to elucidate four major questions: (a) can 12S rRNA gene minibarcode markers MiFish and NeoFish detect and identify the sampled species as accurately as the COI gene marker standardized for DNA barcoding, using next generation sequencing (NGS)? (b) what is the relative contribution of eggs and larvae to total observed richness? (c) is there significant difference between upstream and downstream Três Marias ichthyoplankton communities? (d) should any studied tributary be considered as a conservation priority hotspot? Overall, our results suggest that the minibarcode markers can be as efficient as COI for species detection, when a reliable and complete database is available. Furthermore, despite the statistical insignificant and low differentiation found between upstream and downstream ichthyoplankton communities, only in the Paracatu River, located downstream from the reservoir, all the greater migratory species were detected, highlighting this tributary as a primary hotspot for conservation. Therefore, this study aims at contributing not only by enhancing large-scale and precise inventory techniques, but also by elucidating issues about the fish reproductive dynamics in the area impacted by Três Marias reservoir that are pivotal for guiding ichthyofauna conservation and management.
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/72537
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/pt/
dc.subjectGenética
dc.subjectTaxonomia
dc.subjectPlâncton
dc.subjectCódigo de Barras de DNA Taxonômico
dc.subject.otherTaxonomia molecular
dc.subject.other12S rRNA
dc.subject.otherSequenciamento de DNA de alto rendimento
dc.titleIchthyoplankton DNA metabarcoding as a tool for large-scale inventory and reproductive dynamics analysis of the ichthyofauna
dc.title.alternativeDNA metabarcoding do ictioplâncton como uma ferramenta para o inventário em larga escala e análise da dinâmica reprodutiva da ictiofauna
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor1Daniel Cardoso de Carvalho
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0351531509597193
local.contributor.referee1Fernanda Antunes Carvalho
local.contributor.referee1Bruno Francelino de Melo
local.contributor.referee1Gabriel de Menezes Yazbeck
local.contributor.referee1Jonathan Stuart Ready
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8655923997883831
local.description.resumoO estudo do ictioplâncton é fundamental para entender a dinâmica reprodutiva de assembleias de peixes locais, mas a sua identificação morfológica pode ser desafiadora mesmo para taxonomistas experientes. Apesar de ser uma ferramenta poderosa para fornecer identificação taxonômica assertiva, o DNA barcoding se torna trabalhoso e caro no inventariamento em larga escala. O DNA metabarcoding pode superar essas limitações, sendo uma alternativa rápida, de melhor custo-benefício, abrangente e precisa para a identificação simultânea de múltiplos indivíduos, mas a padronização de protocolos eficientes e acessíveis ainda pode ser um desafio para sua utilização recorrente. Neste trabalho, aplicamos o método de DNA metabarcoding para a identificação molecular de amostras de ictioplâncton da região de influência da barragem de Três Marias, no rio São Francisco. Por meio da identificação molecular, temos o objetivo de responder as seguintes perguntas: (a) os marcadores minibarcode MiFish e NeoFish do gene conservado 12S rRNA conseguem detectar e identificar as espécies amostradas tão bem quanto o marcador do gene COI padronizado para o DNA barcoding utilizando o sequenciamento de nova geração (NGS)? (b) qual a contribuição relativa de ovos e larvas para a riqueza total encontrada; (c) se existe diferença significativa entre as comunidades de ictioplâncton encontradas à montante e à jusante de Três Marias; (d) se algum dos tributários analisados pode ser considerado como ponto prioritário para conservação. De maneira geral, os resultados indicam que os marcadores minibarcodes podem ser tão eficientes quanto o COI para a detecção de espécies, quando um banco de referência completo e confiável está disponível. Além disso, apesar de a análise estatística evidenciar baixa diferenciação entre as comunidades de ictioplâncton encontradas à jusante e à montante, o rio Paracatu, localizado à jusante, foi o único onde todas as espécies consideradas grandes migradoras foram detectadas, se mostrando como um tributário prioritário para conservação. Assim, este estudo pretende não apenas contribuir para o avanço de técnicas de inventariamento de alta precisão e rendimento, mas também contribuir com a elucidação de questões sobre a dinâmica reprodutiva dos peixes na região do reservatório de Três Marias que são fundamentais para guiar planos de conservação e manejo da ictiofauna.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0003-3809-4228
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Genética

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