Tesi etd-06262023-101351 |
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Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
LOPRETE, DEBORA
URN
etd-06262023-101351
Titolo
Diversità genetica e morfologica di Polyophthalmus pictus (Annelida, Polychaeta) nelle acque europee
Dipartimento
BIOLOGIA
Corso di studi
BIOLOGIA MARINA
Relatori
relatore Prof. Castelli, Alberto
relatore Dott. Langeneck, Joachim
relatore Dott. Langeneck, Joachim
Parole chiave
- cryptic species
- Polyophthalmus pictus
- specie criptiche
Data inizio appello
11/07/2023
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
11/07/2093
Riassunto
Polyophthalmus pictus (Dujardin, 1839) è una specie della classe Polychaeta appartenente alla famiglia Opheliidae. Questo polichete bentonico è distribuito prevalentemente su fondi duri ed è tipicamente associato a comunità algali ritrovato a profondità da basse a moderate. Si tratta di un piccolo anellide trasparente con regolari disegni marroni sul dorso, presenta un corpo cilindrico, leggermente appiattito ventralmente e provvisto di una doccia ventrale mediana. Sono assenti branchie ed un’evidente regionalizzazione corporea, mentre lungo il fianco è possibile osservare una serie di occhi inter-ramali abbastanza evidenti. L’intero corpo di P. pictus è costituito da circa 30 segmenti che non sono visibili esternamente e la superficie del verme appare completamente liscia; dall’esterno si possono vedere i limiti dei metameri solo attraverso la posizione delle setole. L’anatomia estremamente semplice di P. pictus con l’assenza di numerosi dei caratteri considerati diagnostici negli Opheliidae, suggeriscono che questa specie possa essere interessante per studi di tassonomia integrata. Non raramente vengono identificate delle specie negli anellidi policheti che, dopo analisi tassonomiche, si rivelano complessi di specie.
Il presente studio ha l’obiettivo di ottenere informazioni sulla struttura genetica della specie, di testare la presenza di specie criptiche, di verificare se queste possano essere distinte a livello morfologico e di ricostruirne le eventuali relazioni filogenetiche.
Sono stati presi in considerazioni campioni provenienti da differenti zone nelle acque europee. In particolare, sono stati esaminati campioni dalle Isole Canarie e Azzorre, dal Mediterraneo occidentale (Costa Blanca, Tabarca), Mar Tirreno (Antignano, Bonifacio, Calafuria, Capraia, Ischia, Montecristo, Pianosa, Pozzuoli) e Mar Ionio (Gallipoli, Santa Caterina di Nardò, Taranto), provenienti sia da comunità algali di acque superficiali, sia da ambienti coralligeni più profondi (tra 50 e 120 m di profondità).
L’analisi morfologica è stata effettuata andando a misurare la lunghezza, la larghezza, il numero e l’organizzazione degli ocelli presenti ai lati del corpo di ogni individuo. L’analisi della diversità genetica di P. pictus è stata effettuata utilizzando un marcatore molecolare mitocondriale, corrispondente a un frammento del gene per la subunità I della citocromo c ossidasi (COI) e un marcatore nucleare, consistente in un frammento del cistrone ribosomiale comprendente i due internal transcribed spacer (ITS1 e ITS2) e il 5.8S rDNA (chiamato nel complesso ITS). Dopo aver estratto il DNA, le porzioni di geni in questione sono state amplificate mediante reazione a catena della polimerasi (PCR), utilizzando primer specifici; successivamente le sequenze nucleotidiche ottenute sono state utilizzate per stimare la diversità genetica all’interno e tra i campioni, e per l’applicazione di analisi filogenetiche. Per le analisi bioinformatiche ci si è avvalsi dell’utilizzo di diversi programmi come Chromas, Mega 11, Bioedit, Clustal X, Network e ABGD; e le ricostruzioni filogenetiche sono state eseguite utilizzando due approcci: Maximum likelihood e l’analisi bayesiana.
Dalle analisi eseguite risulta che Polyophthalmus pictus è un complesso di specie e che in base al marcatore utilizzato si identificano diverse linee filetiche, 3 per il marcatore mitocondriale e 5 per il marcatore nucleare. L’unico carattere morfologico in grado di discriminare le diverse linee è rappresentato dalla seconda serie di ocelli piccoli. Questo studio si è rilevato importante poiché ha contribuito a comprendere e valutare la biodiversità legata alla presenza del complesso di specie di Polyophthalmus pictus nelle acque europee e inoltre, ha permesso di identificare la presenza di specie pseudocriptiche.
Polyophthalmus pictus (Dujardin, 1839) is a polychaete belonging to the Opheliidae family. This benthic polychaete is predominantly distributed on hard bottoms and is associated with algal communities at shallow to moderate depths. It is a small transparent annelid with regular brown patterns on the back, it has a cylindrical body, slightly flattened ventrally and provided with a median ventral groove. Gills and an evident body regionalization are absent, but along the side it is possible to observe a series of fairly evident inter-ramal eyes. The whole body of P. pictus consists of about 30 segments which are not externally visible and the surface of the worm appears completely smooth; from the outside, the boundaries of the metameres can only be seen through the position of the bristles. The extremely simple anatomy of P. pictus with the absence of several of the characters considered diagnostic in the Opheliidae, suggest that this species could be of interest for studies of integrated taxonomy.
The present study aims to obtain information on the genetic structure of the species, to test the presence of cryptic species, to verify if these can be distinguished morphologically and to reconstruct their phylogenetic relationships.
Samples from different areas in European waters were considered. In particular, samples from the Canary Islands and the Azores, from the western Mediterranean (Costa Blanca, Tabarca), the Tyrrhenian Sea (Antignano, Bonifacio, Calafuria, Capraia, Ischia, Montecristo, Pianosa, Pozzuoli) and the Ionian Sea (Gallipoli, Santa Caterina of Nardò, Taranto), coming from both algal communities of surface waters and deeper coral environments (between 50 and 120 m of depth).
The morphological analysis was carried out by measuring the length, width, the number and organization of the ocelli present on the sides of the body of each individual.
The analysis of the genetic diversity of P. pictus was performed using a mitochondrial molecular marker, corresponding to a fragment of the gene for the subunit I of cytochrome c oxidase (COI) and a nuclear marker, consisting of a fragment of the ribosomal cistron comprising the two internal transcribed spacers (ITS1 and ITS2) and 5.8S rDNA (overall called ITS).
After extracting the DNA, the portions of genes in question were amplified by polymerase chain reaction (PCR), using specific primers. The obtained nucleotide sequences were used to estimate the genetic diversity within and between samples, and for the application of phylogenetic analyses. For the bioinformatic analyses, various programs such as Chromas, Mega 11, Bioedit, Clustal X, Network and ABGD were used; the phylogenetic reconstructions were performed using two approaches: Maximum Likelihood and Bayesian Analysis.
According to the analyses performed, it is evident that Polyophthalmus pictus is a species complex, and based on the marker used, different phylogenetic lineages can be identified, 3 for the mitochondrial marker and 5 for the nuclear marker. The only morphological character that can be used to discriminate between different lineages is represented by the second series of small inter-ramal ocelli.
This study contributed to better understand and re-assess the diversity of the Polyophthalmus pictus species complex in European waters. Furthermore, it allowed the identification of pseudocryptic species.
Il presente studio ha l’obiettivo di ottenere informazioni sulla struttura genetica della specie, di testare la presenza di specie criptiche, di verificare se queste possano essere distinte a livello morfologico e di ricostruirne le eventuali relazioni filogenetiche.
Sono stati presi in considerazioni campioni provenienti da differenti zone nelle acque europee. In particolare, sono stati esaminati campioni dalle Isole Canarie e Azzorre, dal Mediterraneo occidentale (Costa Blanca, Tabarca), Mar Tirreno (Antignano, Bonifacio, Calafuria, Capraia, Ischia, Montecristo, Pianosa, Pozzuoli) e Mar Ionio (Gallipoli, Santa Caterina di Nardò, Taranto), provenienti sia da comunità algali di acque superficiali, sia da ambienti coralligeni più profondi (tra 50 e 120 m di profondità).
L’analisi morfologica è stata effettuata andando a misurare la lunghezza, la larghezza, il numero e l’organizzazione degli ocelli presenti ai lati del corpo di ogni individuo. L’analisi della diversità genetica di P. pictus è stata effettuata utilizzando un marcatore molecolare mitocondriale, corrispondente a un frammento del gene per la subunità I della citocromo c ossidasi (COI) e un marcatore nucleare, consistente in un frammento del cistrone ribosomiale comprendente i due internal transcribed spacer (ITS1 e ITS2) e il 5.8S rDNA (chiamato nel complesso ITS). Dopo aver estratto il DNA, le porzioni di geni in questione sono state amplificate mediante reazione a catena della polimerasi (PCR), utilizzando primer specifici; successivamente le sequenze nucleotidiche ottenute sono state utilizzate per stimare la diversità genetica all’interno e tra i campioni, e per l’applicazione di analisi filogenetiche. Per le analisi bioinformatiche ci si è avvalsi dell’utilizzo di diversi programmi come Chromas, Mega 11, Bioedit, Clustal X, Network e ABGD; e le ricostruzioni filogenetiche sono state eseguite utilizzando due approcci: Maximum likelihood e l’analisi bayesiana.
Dalle analisi eseguite risulta che Polyophthalmus pictus è un complesso di specie e che in base al marcatore utilizzato si identificano diverse linee filetiche, 3 per il marcatore mitocondriale e 5 per il marcatore nucleare. L’unico carattere morfologico in grado di discriminare le diverse linee è rappresentato dalla seconda serie di ocelli piccoli. Questo studio si è rilevato importante poiché ha contribuito a comprendere e valutare la biodiversità legata alla presenza del complesso di specie di Polyophthalmus pictus nelle acque europee e inoltre, ha permesso di identificare la presenza di specie pseudocriptiche.
Polyophthalmus pictus (Dujardin, 1839) is a polychaete belonging to the Opheliidae family. This benthic polychaete is predominantly distributed on hard bottoms and is associated with algal communities at shallow to moderate depths. It is a small transparent annelid with regular brown patterns on the back, it has a cylindrical body, slightly flattened ventrally and provided with a median ventral groove. Gills and an evident body regionalization are absent, but along the side it is possible to observe a series of fairly evident inter-ramal eyes. The whole body of P. pictus consists of about 30 segments which are not externally visible and the surface of the worm appears completely smooth; from the outside, the boundaries of the metameres can only be seen through the position of the bristles. The extremely simple anatomy of P. pictus with the absence of several of the characters considered diagnostic in the Opheliidae, suggest that this species could be of interest for studies of integrated taxonomy.
The present study aims to obtain information on the genetic structure of the species, to test the presence of cryptic species, to verify if these can be distinguished morphologically and to reconstruct their phylogenetic relationships.
Samples from different areas in European waters were considered. In particular, samples from the Canary Islands and the Azores, from the western Mediterranean (Costa Blanca, Tabarca), the Tyrrhenian Sea (Antignano, Bonifacio, Calafuria, Capraia, Ischia, Montecristo, Pianosa, Pozzuoli) and the Ionian Sea (Gallipoli, Santa Caterina of Nardò, Taranto), coming from both algal communities of surface waters and deeper coral environments (between 50 and 120 m of depth).
The morphological analysis was carried out by measuring the length, width, the number and organization of the ocelli present on the sides of the body of each individual.
The analysis of the genetic diversity of P. pictus was performed using a mitochondrial molecular marker, corresponding to a fragment of the gene for the subunit I of cytochrome c oxidase (COI) and a nuclear marker, consisting of a fragment of the ribosomal cistron comprising the two internal transcribed spacers (ITS1 and ITS2) and 5.8S rDNA (overall called ITS).
After extracting the DNA, the portions of genes in question were amplified by polymerase chain reaction (PCR), using specific primers. The obtained nucleotide sequences were used to estimate the genetic diversity within and between samples, and for the application of phylogenetic analyses. For the bioinformatic analyses, various programs such as Chromas, Mega 11, Bioedit, Clustal X, Network and ABGD were used; the phylogenetic reconstructions were performed using two approaches: Maximum Likelihood and Bayesian Analysis.
According to the analyses performed, it is evident that Polyophthalmus pictus is a species complex, and based on the marker used, different phylogenetic lineages can be identified, 3 for the mitochondrial marker and 5 for the nuclear marker. The only morphological character that can be used to discriminate between different lineages is represented by the second series of small inter-ramal ocelli.
This study contributed to better understand and re-assess the diversity of the Polyophthalmus pictus species complex in European waters. Furthermore, it allowed the identification of pseudocryptic species.
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