Population Genetic Markers in Biomonitoring Programmes: A Case Study of Flatfish Around the British Isles - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2009

Population Genetic Markers in Biomonitoring Programmes: A Case Study of Flatfish Around the British Isles

Marqueurs génétiques des populations dans les programmes de biosurveillance : Une étude de cas sur les poissons plats dans les îles britanniques

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Abstract

The use of bioindicator fish species in monitoring programmes is widely accepted as a means of assessing marine environmental health. In such approaches, the effects of pollutants and other anthropogenic impacts on the health of individual fish is evaluated and compared to that of non-exposed reference fish. However, not all fish are the same. Genetic diversity between individuals translates into variance on how and when individuals respond to pollution, and the combined response of interbreeding individuals is reflected on how a population is affected by exposure to environmental stressors such as pollutants. Whether due to natural causes or the result of previous pollution exposure and selection, some populations may be more tolerant to pollutant exposure than others. If not corrected, comparisons of disease profiles among populations with differing pollution tolerance levels will affect the interpretation of results from biomonitoring programmes. In the UK, dab, Limanda limanda, and flounder, Platichthys flesus, are routinely used as environmental bioindicators of pollutant exposure; however, little information exists on population structuring among sampling locations. Here, the development of neutral microsatellite markers for dab and flounder is described. A novel approach for reducing the cost of labelling microsatellite primers in combination with multiple amplification of several loci in a single tube is then devised. Next, the development and preliminary evaluation of adaptive genetic markers to detect selection imposed by pollution is reported. No definitive evidence of strong and recent selective pressures at the analyzed genes is found, but suggestions for future research are made. Estimating genetic differentiation between populations is central in population genetic studies. Several new and traditional estimators of genetic differentiation are compared empirically. Consecutively, the genetic structure of dab around the British Isles is analysed and described. Two main dab subpopulations, subtly but significantly differentiated, have been identified, corresponding to the North Sea and Irish Sea basins, though there is also evidence of structuring at other scales. The implications for biomonitoring programmes are considered. Finally the combination of both genetic and biomonitoring information is explored. No evidence of increased relatedness or inbreeding among individuals afflicted with liver nodules is found, however, for some samples with abnormally high frequency of liver nodules, the incidence can be explained by recent immigration from other locations. Genotyping of assessed individuals provided important information not available by other means and the incorporation of population genetic data is encouraged for biomonitoring programmes studying mobile species.
L'utilisation d'espèces de poissons bioindicateurs dans les programmes de surveillance est largement acceptée comme un moyen d'évaluer la santé du milieu marin. Dans ces approches, les effets des polluants et autres impacts anthropogéniques sur la santé de chaque poisson sont évalués et comparés à ceux de poissons de référence non exposés. Cependant, tous les poissons ne sont pas identiques. La diversité génétique entre les individus se traduit par une variance dans la manière et le moment où les individus répondent à la pollution, et la réponse combinée des individus qui se croisent se reflète dans la manière dont une population est affectée par l'exposition à des facteurs de stress environnementaux tels que les polluants. Que cela soit dû à des causes naturelles ou au résultat d'une exposition antérieure à la pollution et d'une sélection, certaines populations peuvent être plus tolérantes à l'exposition aux polluants que d'autres. Si elles ne sont pas corrigées, les comparaisons des profils de maladies entre des populations ayant des niveaux de tolérance à la pollution différents affecteront l'interprétation des résultats des programmes de biosurveillance. Au Royaume-Uni, la limande, Limanda limanda, et le flet, Platichthys flesus, sont couramment utilisés comme bioindicateurs environnementaux de l'exposition aux polluants ; cependant, il existe peu d'informations sur la structuration des populations entre les sites d'échantillonnage. Nous décrivons ici le développement de marqueurs microsatellites neutres pour la limande et le flet. Une nouvelle approche pour réduire le coût du marquage des amorces microsatellites en combinaison avec l'amplification multiple de plusieurs loci dans un seul tube est ensuite conçue. Ensuite, le développement et l'évaluation préliminaire de marqueurs génétiques adaptatifs pour détecter la sélection imposée par la pollution sont rapportés. Aucune preuve définitive de pressions sélectives fortes et récentes au niveau des gènes analysés n'est trouvée, mais des suggestions de recherches futures sont faites. L'estimation de la différenciation génétique entre les populations est centrale dans les études de génétique des populations. Plusieurs estimateurs nouveaux et traditionnels de la différenciation génétique sont comparés empiriquement. Consécutivement, la structure génétique de la limande autour des îles britanniques est analysée et décrite. Deux sous-populations principales de limande, subtilement mais significativement différenciées, ont été identifiées, correspondant aux bassins de la mer du Nord et de la mer d'Irlande, bien qu'il y ait également des preuves de structuration à d'autres échelles. Les implications pour les programmes de biosurveillance sont examinées. Enfin, la combinaison des informations génétiques et de biosurveillance est explorée. Aucune preuve d'une parenté ou d'une consanguinité accrue parmi les individus atteints de nodules hépatiques n'est trouvée, cependant, pour certains échantillons présentant une fréquence anormalement élevée de nodules hépatiques, l'incidence peut être expliquée par une immigration récente en provenance d'autres endroits. Le génotypage des individus évalués a fourni des informations importantes non disponibles par d'autres moyens et l'incorporation de données génétiques de population est encouragée pour les programmes de biosurveillance étudiant des espèces mobiles.
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tel-03772073 , version 1 (07-09-2022)

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  • HAL Id : tel-03772073 , version 1

Cite

Niklas Tysklind. Population Genetic Markers in Biomonitoring Programmes: A Case Study of Flatfish Around the British Isles. Environmental Sciences. Bangor University, 2009. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03772073⟩

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