UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL
PÓS-GRADUAÇÃO EM GENÉTICA
Análise da eficiência do repovoamento utilizando
marcadores genéticos
Laboratório de Biotecnologia e Marcadores Moleculares
Centro de Transposição de Peixes
JUNHO 2012
Cronograma
INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
RESULTADOS
CONCLUSÃO
PERSPECTIVAS
Cronograma
INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
RESULTADOS
CONCLUSÃO
PERSPECTIVAS
Visão Geral dos Projetos de Genética
 Forte crescimento industrial na região sudeste do Brasil
construção de diversas Usinas Hidrelétricas (UHEs): impactos significativos na
ictiofauna local
Fonte: Tundisi 2008
Efeitos genéticos nas populações de peixes migratórios
Gradiente de diversidade
genética
Montante
Jusante
Represa: fragmentação de habitat
Bloqueio de rotas migratórias
Redução do fluxo gênico
Redução da diversidade genética dentro das populações isoladas
Aumento da diferenciação genética entre as subpopulações
Diminuição do tamanho efetivo populacional
Aumento da possibilidade de ocorrência de deriva e/ou endogamia
Conseqüentes efeitos negativos no fitness de populações importantes para a atividade
pesqueira e/ou conservação
O rio Paraopeba
• Usinas Hidrelétricas e Temelétrica do Rio Paraopeba
Figura: PCH Salto do Paraopeba, MG.
Foto: Carlos Bernardo M. Alves
Figura: Usina Termelétrica de Igarapé, MG.
Foto: Carlos Bernardo M. Alves
Figura: UHE Retiro Baixo, MG.
Fonte: Furnas
O rio Pará
•
Usina Hidrelétrica de Gafanhoto
– Localização: Divinópolis (MG)
– Início de operação: 1946
•
Usina Hidrelétrica de Cajurú
– Localização: Divinópolis, Carmo do
Cajurú e Cláudio (MG)
– Início de operação: 1959
Não possuem Sistema de Transposição de Peixes
O rio Grande
• Instalação de 13 UHEs ao longo de seu curso:
– Alteração de suas características originais
» Corredeiras caudalosas alteradas para ambiente quase lêntico
» Transformação da maior parte do Rio em uma série de lagos artificiais
» Modificações na composição e abundância da fauna nativa de peixes
Figura - Perfil vertical do Rio Grande com suas represas hidrelétricas (Fonte: Paiva et al., 2002)
O rio Grande - Análise da eficiência do repovoamento de curimbatás
nas UHEs de Volta Grande e Jaguara
Figura: UHE Volta Grande. Fonte: CEMIG.
Figura: Estação Ambiental Volta Grande Foto: Tatiana M. Barroca
Marcadores Genéticos
Marcadores Físicos
Espécies estudadas
•
Prochilodus lineatus (curimbatá)
– Família: Prochilodontidae
– Ordem: Characiforme
Foto: Alessandra Gomes Bedore
•
Prochilodus costatus (curimatã-pioa)
– Família: Prochilodontidae
– Ordem: Characiforme
Foto: Carlos Bernardo M. Alves
•
Prochilodus argenteus (curimatã-pacu)
– Família: Prochilodontidae
– Ordem: Characiforme
Foto: Carlos Bernardo M. Alves
são muito importantes para a pesca comercial
e de subsistência
Espécies estudadas (curimbas)
• Estudos genéticos realizados com o gênero
Isolamento
e
caracterização
de
marcadores
microssatélite para o gênero (Carvalho 2002, Hatanaka
et al. 2002, Barbosa et al. 2006 e Yazbeck &
Estudo de filogeografia em quatro Kalapothakis 2007).
grandes bacias sul-americanas
(Sivasundar et al. 2001 )
2002
2007
2001
1997
Estudo de diferenciação genética
utilizando-se isoenzimas (Revaldaves
et al. 1997).
2003
/ 2006
Estudo do gênero, utilizando-se
RAPD (Hatanaka & Galetti 2003,
Ramella et al. 2006)
2006 / 2008
Estudo de estrutura populacional de
P. lineatus utilizando-se RFLP (Garcez
et al. 2011).
2011
2012
Análise de diversidade genética e
estrutura populacional de espécies do
gênero (Hatanaka et al. 2006, CarvalhoCosta et al. 2008).
Análise de diversidade genética e
estrutura populacional de espécies do
gênero nos rios Pará e Paraopeba
(Barroca et al. 2012, Barroca et al.
2012).
Espécies de grande relevância:
• peixes de água doce abundantes,
• conspícuos,
• amplamente distribuídos em rios sul americanos,
• importantes para pesca comercial e de subsistência.
Análise da Eficiência do Repovoamento
AVALIAÇÃO DA EFICÁCIA DE REPOVOAMENTO NAS
REPRESAS DE VOLTA GRANDE E JAGUARA
Registro no 4570011274/510
Análise da Eficiência do Repovoamento
Equipe principal
Prof. Dr. Evanguedes Kalapothakis – UFMG
Prof. Dr. Alexandre Godinho – UFMG
Dra. Bio. Tatiana Moura Barroca - UFMG
M.e. Bio. Mônica Gutierrez - UFMG
M.e. Bio. Alessandra Bedore
Gerente CEMIG: João de Magalhães Lopes
Análise da Eficiência do Repovoamento
Repovoamento
Amplamente utilizado
para a restauração de
populações
O que é?
Eficiência controversa
Reprodução de peixes em
cativeiro e reintrodução nas
represas e rios
Necessidade de
estudos genéticos
Manutenção da
atividade
pesqueira
Estratégia de
manejo
Conservação dos
peixes migradores
locais
Análise da variação das
populações afetadas
pelo barramento e
estabelecimento de
matrizes preferenciais
para a manutenção /
aumento da
diversidade genética
dos peixes.
Análise da Eficiência do Repovoamento
REPOVOAMENTO
Considerando que a prática de repovoamento é uma
condicionante freqüente exigida pelos órgãos
ambientais quando da concessão de licenças das
usinas hidrelétricas, a avaliação da sua real eficiência
como um programa para conservação da ictiofauna é
essencial para o aprimoramento do trabalho já
realizado pela empresa.
Fonte: CEMIG
Cronograma
INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
RESULTADOS E DISCUSSÃO
CONCLUSÃO
PERSPECTIVAS
AGRADECIMENTOS
Análise da Eficiência do Repovoamento
Objetivo principal do projeto
AVALIAÇÃO DA EFICÁCIA DE REPOVOAMENTO
Hipótese Positiva a curto prazo
1- Peixes soltos sobrevivem mas não reproduzem.
++
++
Peixe de cativeiro
Peixe selvagem
F1
Resultado social e econômico positivo a curto prazo.
F2
Análise da Eficiência do Repovoamento
Hipótese Negativa
2- Peixes soltos sobrevivem e reproduzem sobrepondo a população nativa.
Redução da
variabilidade
genética
Peixe de cativeiro
Redução da variabilidade genética e dos peixes selvagens.Resultado
ambiental negativo, e social e econômico positivo a curto prazo.
Análise da Eficiência do Repovoamento
Hipótese Positiva
3- Peixes soltos sobrevivem, reproduzem e contribuem para diversidade
genética da espécie na região.
+
Aumento da variabilidade genética e manutenção dos peixes
selvagens. Resultado ambiental, social e econômico positivo.
Variabilidade genética (ou diversidade genética) significa
flexibilidade adaptativa da população, observada principalmente
em situações extremas – baixa de O2, doenças, sub. tóxicas,
temperaturas extremas, etc.
Análise da Eficiência do Repovoamento
- Variabilidade genética: probabilidade de sobrevivência de uma população a longo
tempo.
Doença
++
++
++
++
++
Doença
++
++
++
Análise da Eficiência do Repovoamento
Como avaliar a eficácia do peixamento?
- Peixes provenientes do repovoamento sobrevivem, desenvolvem e
reproduzem na represa?
Estação ambiental de Volta Grande
Matrizes
Alevinos
?
Cronograma
INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
RESULTADOS E DISCUSSÃO
CONCLUSÃO
PERSPECTIVAS
AGRADECIMENTOS
Metodologia
Desenvolvimento de marcadores moleculares de DNA com
sensibilidade suficiente para estudos de paternidade e
diversidade genética.
Metodologia
Marcador genético: Qualquer característica morfológica ou molecular que
diferencia indivíduos. Sua herança pode ser seguida através das gerações.
Marcador molecular: Polimorfismo detectado na seqüência de DNA
resultando em mutações.
Grande vantagem:
cromossoma
marcadores
•Monitoramento continuado:
Matriz
F1
F2
Metodologia
• Escolha do marcador molecular
– Marcador de complexas repetições hipervariáveis (2V35)
• contém numerosos haplótipos não consensuais que diferem tanto em tamanho
quanto em seqüência;
• alto grau de polimorfismo;
• loci caracterizados por alta heterozigosidade.
Podem ser utilizados sozinhos em análises de variabilidade genética:
PowerPlex® ES Monoplex System, SE33 (JOE).
Outros Resultados
– Objetivos do estudo:
• caracterização da diversidade
genética e estrutura populacional
de P. costatus e P. argenteus antes
da construção da UHE Retiro
Baixo
Podendo-se acompanhar posteriormente possíveis
alterações na composição e estrutura das espécies
estudadas
Outros Resultados
– Objetivos do estudo:
• caracterização da diversidade
genética e estrutura populacional
de P. costatus em três localidades
onde o rio sofreu fragmentação e
onde ocorrem repovoamentos
Metodologia
Como avaliar a eficácia do peixamento?
- Antes do Repovoamento
Marcação Genética
Marcadores Genéticos
Rio Grande
1 2 3 4 5 6 7 8
Estação ambiental de Volta Grande
Matrizes
Alevinos
Marcação física
CWT
Metodologia
- Após o Repovoamento
Estação ambiental de Volta Grande
Soltura dos peixes físicamente
marcados provenientes de pais
geneticamente tipados (170.654).
Alevinos
Peixes da Represa de Volta Grande
Peixes da Represa de Jaguara
Captura: Perfil genético
Metodologia
Estratégia de manejo
- Seleção de matrizes:
Estação de piscicultura
Perfil genético
(Genotipagem)
Seleção das Matrizes
Estabelecimento dos estoques fundadores
que poderão representar a distribuição da
variedade genética da espécie na região:
Aumento da variabilidade genética
(Flagg et al. 2004a; Hansen and Jensen 2005; O’Reilly & Doyle 2007; Kozfkay et al. 2008).
Cronograma
INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
RESULTADOS
CONCLUSÃO
PERSPECTIVAS
AGRADECIMENTOS
Resultados
PONTOS DE SOLTURA UHE VOLTA GRANDE
Marcação de Pontos de Peixamento
Coordenada
Latidude
Longitude
Município
Reservatório
Rio
Local
20° 00 ' 34 S
47° 52 ' 25 W
Uberaba
Volta Grande
Grande
Porto de Areia
20° 09 ' 18 S
48° 04 ' 23 W
Sacramento
Volta Grande
Grande
Clube Náutico
20° 09 ' 09 S
48° 01 ' 56 W
Conceição
Volta Grande
Grande
Ancoradouro
170.654 alevinos peixados
Resultados
Pontos de soltura de curimbatás na represa de Jaguara.
Resultados
BANCO DE DNA
Banco de amostras de DNA do Projeto Peixe Vivo existente no Laboratório de
Biotecnologia e Marcadores Moleculares/ UFMG.
As nadadeiras das curimbatás provenientes da EAVG e do rio Grande já estão
catalogadas e armazenadas em suas gavetas assim como seu DNA extraído.
Resultados
• Marcadores Moleculares
– Com o desenvolvimento de novas técnicas, novos marcadores vêm sendo localizados em regiões do
genoma nuclear e mitocondrial (Parker et al.1998, Vrijenhoek 1998).
Locus
Tema
Primers (Foward/Reverse)
Tm
Peso Molecular
esperado
2V35
(CT) n
F1 5’-TAA TGA TTC TCT TTG CTT GTG TC-3’/ R1 5’-GCA GAC CCC TCA GCA C-3’
F2 5’-TCT TTG CTT GTG TCT TG-3’ / R2 5’-AAG GCC TGA AAT ACA GTG CA-3’
54
51
688 pb
455 pb
2M3
(CA) n
5'- GAC AGT GGA GCG AAG AGG -3‘/5'- GAA CAC CAT ATG TTC TGT CAA GG -3'
54
438 pb
2X7
(GA)n (GAAA)n
5'- GTG CTC GAG TGC AGC ACA TA -3’/5'- GGA GCT CGG TAC CGG -3'
56
1009 pb
2T21
(TC)14(TC)17
5'- TCC AGC GCC TCC CCT TAG GAG -3‘/5'- CTG CCG CTG TGT CTG CAC TCA C -3'
62
271 pb
2W20
(CA)11TA(CA)3TA(CA)12
5'- GTC ACA ATG AGC ATC GCC GTG AC -3‘ / 5'- CGC TGC TTC TCT AGC TGC ATA GTG -3'
60
226 pb
2W31
(TC)9AC(TC)11
5'- CCA GTG ATA AAC ATC ATC ACG ACT GAG -3‘/5'- CCA GCA CTG CCA CAG C -3'
57
194 pb
2W34
(TC)8TT(TC)1TT(TC)2
TTG(CA)14(TA)25
5'- CTC GCA CCG TAT GGA TGG -3‘/5'- GTC TAG AGT GTT CAA TGC ATT CGT AT -3'
55
440 pb
3C10
(TG)16
5'- CTG ACC TCA CGG CTT GAT TTG TG -3‘/5'- CTA AAG GTG CTA GGA TGC AGC
TGT -3'
58
281 pb
Escolha de 8 Loci isolados e padronizados durante o mestrado e o doutorado
Resultados
ANÁLISE GENÉTICA MATRIZES EAVG
Homozigotos/Heterozigotos x Sexo
200
180
N° individuos
160
140
120
Heterozigotos
100
Homozigotos
Total
80
60
40
20
0
Fêmea
Machos
Indefinido
Total
Sexo
Analizando as 494 sequências, pôde-se obter o percentual de indivíduos
homozigotos ( 52,49%) e heterozigotos (47,51%).
Resultados
Sítios Polimórficos e seus haplótipos (Hp)
Hp
19
45
48
59
78
114
130
133
146
199
Hp1
T
C
C
T
C
C
T
T
C
C
Hp2
.
.
T
.
.
.
C
A
.
.
Hp3
.
.
T
.
T
G
.
.
T
T
Hp4
.
.
.
.
.
.
C
A
.
.
Hp5
.
.
.
.
.
.
C
A
.
T
Hp6
G
.
.
.
.
.
C
A
.
T
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
-
-
-
-
-
-
C
.
.
.
-
-
-
-
-
-
.
.
.
.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
T
-
-
-
-
-
.
.
.
.
-
-
-
-
-
-
G
.
.
.
-
-
-
-
-
-
G
.
.
.
Exemplos de haplótipos encontrados para o marcador 2V35.
A tabela ilustra 22 sítios polimórficos dos 67 sítios encontrados para esse locus.
Hp1
Hp2
Hp1 Hp3
Caracterização da diversidade genética (0.8879) de matrizes utilizadas
em programas de repovoamento da CEMIG, no Rio Grande.
238
284
C
T
.
.
T
.
.
.
.
.
.
.
Resultados
Coleta de exemplares de curimbatá
Coleta de 364 exemplares adultos de P.
lineatus (curimbatás) a jusante da UHE Porto
Colombia, e 196 tecidos de nadadeiras
caudais de exemplares adultos da espécie P.
lineatus a montante da UHE Volta Grande até
a montante da UHE Jaguara
Cronograma
INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
RESULTADOS E DISCUSSÃO
CONCLUSÃO
PERSPECTIVAS
AGRADECIMENTOS
Conclusões
1- Desenvolvemos marcadores de DNA apropriados para análise do projeto.
2- Marcamos com microchips matrizes da Estação de Piscicultura de VG e criamos um
banco de DNA específico para os peixes da Estação Piscicultura de VG.
3- Caracterizamos geneticamente as matrizes e conseqüentemente os milhares de
alevinos produzidos nas últimas safras reprodutivas.
4- Estamos realizando o processo de soltura nos reservatórios de Volta Grande e Jaguara.
5- Estamos trabalhando na captura de curimbatás na região.
6- Curimbatás capturadas antes do repovoamento estão sendo geneticamente
caracterizadas.
7 – Um número mais expressivo de animais capturados permitirá conclusões sobre a
eficácia do processo de repovoamento na região.
8- O estudo também indica matrizes preferenciais para a manutenção / aumento da
diversidade genética dos peixes.
Cronograma
INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
RESULTADOS E DISCUSSÃO
CONCLUSÃO
PERSPECTIVAS
AGRADECIMENTOS
Perspectivas
• Plano de manejo
Antes do Repovoamento
Estação de piscicultura
Barragem
Perfil genético
Após o Repovoamento
Perfil genético:
Avaliação da eficácia do
repovoamento de curimbatás
nos reservatórios de Volta
Grande e Jaguara/MG
Obrigada!!
Dra. Tatiana Barroca e-mail: [email protected]