بررسی تاثیر مانع فیزیکی بر تمایز ژنتیکی ماهی قزل‌آلای خال قرمز (Salmo Caspius) در رودخانه دلیچای در پارک ملی لار با استفاده از توالی‌یابی نسل جدید

سابقه و هدف: پارک ملی لار به عنوان بهترین و منحصر به فردترین زیستگاه قزل آلای خال قرمز در ایران است. این ماهی در سایر زیستگاه های ایران به دلایل مختلفی مانند تخریب زیستگاه ها، آلودگی، برداشت شن و ماسه، وجود سد در مسیر رودخانه ها، ورود گونه های غیر بومی، صید بیش از حد و سایر تغییرات ناشی از فعالیت های انسانی در معرض تهدید قرار است. رودخانه دلیچای، یکی از زیستگاه های اصلی ماهی قزل آلای خال قرمز، شرایط اکولوژیکی متفاوتی نسبت به سایر رودخانه های پارک ملی لار دارد. در این مطالعه با توجه به وجود مانع فیزیکی غیر قابل عبور در دهانه رودخانه دلیچای، ترکیب ژنتیکی ماهیان قزل آلای خال قرمز این رودخانه با ماهیان دریاچه ای بررسی شد.مواد و روش ها: در این مطالعه از باله های جدا شده از ماهیانی که با الکتروشوکر در رودخانه صید شده بودند و از باله های ماهیانی که در دریاچه با استفاده از قلاب صید شده بودند استفاده شد. استخراج dna  با روش استخراج نمک با یک تیمار rnaas برای از بین بردن مولکول های rna  انجام شد. برای مقایسه تفاوت های ژنتیکی میان ماهیان رودخانه دلیچای و دریاچه سد لار از روش تعیین توالی نسل جدید استفاده شد. برای تجزیه و تحلیل های آماری، آنالیز تجزیه به مولفه های اصلی، خوشه بندی و تشخیص ترکیب ژنتیکی ماهیان و آماره fstبه کار گرفته شد.نتایج و بحث: در نتایج آنالیز تجزیه به مولفه های اصلی ماهیان قزل آلای خال قرمز دریاچه و رودخانه دلیچای در امتداد اولین مولفه اصلی (25.11 درصد تغییرات) کاملا از یکدیگر جدا شدند. اما در راستای سایر مولفه های اصلی با یکدیگر همپوشانی داشتند. تحلیل داده ها به روش خوشه بندی نیز در تمام گروه بندی ها افراد متعلق به رودخانه دلیچای و دریاچه را به صورت دو گروه مجزا نشان داد که سهم هر یک از گروه های دلیچای و دریاچه در یکدیگر بسیار جزئی و ناچیز بود. همچنین میزان تمایز محاسبه شده در بین جمعیت های رودخانه دلیچای و دریاچه معنی دار بود. دلیل این تمایز می تواند عدم امکان مهاجرت و دسترسی ماهیان رودخانه دلیچای به دریاچه سد لار و بالعکس، به علت وجود تور فلزی در لوله های انتقال آب پایه پل جاده روی رودخانه در دهانه رودخانه دلیچای باشد. از سوی دیگر این احتمال نیز وجود دارد که ماهیان قزل آلای خال قرمز رودخانه دلیچای رفتار ساکن بودن داشته و تمایلی به مهاجرت به دریاچه حتی در صورت عدم وجود این مانع فیزیکی نداشته اند. رفتار ساکن بودن به علت کم بودن تراکم ماهیان و برآورده شدن نیازهای زیستی و زیستگاهی آن ها و عدم نیاز به مهاجرت پدید می آید.نتیجه گیری: در کل نتایج این مطالعه نشان داد که ماهیان قزل آلای خال قرمز رودخانه دلیچای و ماهیان دریاچه ترکیب ژنتیکی متفاوتی داشته و به طور معنی داری از یکدیگر متمایز هستند. در هر صورت، تمایز بالای ماهیان رودخانه دلیچای و احتمال ایزوله شدن این جمعیت و عدم امکان دسترسی ماهیان دریاچه و سایر رودخانه های پارک ملی لار به این رودخانه نیازمند بازنگری و اتخاذ روش های مدیریتی مطلوب تر و کارآمدتر می باشد.

Analysis of the effect of physical barrier on genetic divergence of the Caspian trout Salmo caspius in the Dalichay River of the Lar National Park-Iran using next-generation sequencing

Introduction:  Lar National Park is the best habitat of Salmo caspius in Iran. In other habitats located in Iran, the species has been threatened by different factors including habitat destruction, pollution, sand removal from the river bed, dam construction, introduction of exotic species, overfishing, and other human mediated changes. Dalicahy River, as one of the major habitats of S. caspius, is ecologically different from other rivers in the Lar National Park. In this study, we assessed genetic differences (applying nextgeneration sequencing) of S. caspius in Dalichay River and Lar Lake; considering an impassable barrier in the mouth of Dalichay River. Material and methods: in this study fin clips from fish electrofished in the river and fin clips collected via angling in the lake were used. DNA extraction was performed using salt extraction method with an additional treatment with RNAse to degrade RNA molecules. To compare fish from Dalichay River and the Lar Lake, next generation sequencing was used. Analyses including principal components analysis (PCA) and Admixture, plus calculation of genetic differentiation (Fst) were used to compare the studied populations. Results and discussion: According to the results of principal components analysis (PCA) fish from the Dalichay River and the Lake were separated clearly along the first PC (25.11% of variation). But they were overlapped along other PCs. The results of Admixture analysis showed that Dalichay and Lake fish were always represented with different admixture clusters with little contribution from one another. Additionally, the genetic differentiation between the Dalichay and the Lake was significant. The reason for this differentiation can be the existence of a physical barrier in the moth of Dalichay that blocks the path for migration from Dalichay to the Lake and vice versa. On the other hand, it is possible that the fish in Dalichay are resident and do not show any preference for migration to the Lake. The residency behavior forms in result of low density of fish and satisfaction of biological and habitat related needs of the fish and hence no need for migration. Conclusion: overall, the results of this study showed that the fish in Dalichay River and in the Lake differ in their genetic composition and were significantly differentiated from one another. In any case, high differentiation of the fish in the Dalichay River and their isolation in addition to inability of fish from the Lake and other rivers in the Lar National Park to Dalichay, necessitates revision and taking better management approaches.