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The genetic structure of Atlantic cod (Gadus morhua) around Iceland: insight from microsatellites, the Pan I locus, and tagging experiments

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Abstract:

Allelic variation at nine microsatellite loci and the Pan I locus provides evidence that Atlantic cod (Gadus morhua) around Iceland is genetically structured (FST = 0.003 and FST = 0.261, respectively). A total of 2534 cod were sampled at 22 spawning locations. For both types of markers, most of the significant pairwise FST resulted from northeastern–southwestern comparisons. A multidimensional scaling analysis based on FST, a spatial hierarchical analysis of molecular variance (SAMOVA) and a hierarchical analysis of molecular variance (AMOVA), conducted on both types of markers confirmed a genetic differentiation between cod from the northeastern and southwestern regions. Genetic discontinuities were revealed across two main current fronts in the southeast and northwest, where the cold and warm water masses meet. The AMOVA also detected genetic differences with depth. Expected and observed heterozygosity of microsatellite loci significantly decreased with depth, whereas the B allele frequency at the Pan I locus increased. A tagging experiment of spawning fish conducted during the same years as the genetic work revealed that tagged individuals released in the southwestern region seldom migrated to the northeastern region and vice versa, suggesting that the southwestern and northeastern populations of Atlantic cod around Iceland represent two distinct spawning components.

La variation allélique de neuf microsatellites et du locus Pan I met en évidence une structure génétique chez la morue Atlantique (Gadus morhua) dans les eaux islandaises (FST respectifs, FST = 0,003 et FST = 0,261). Un total de 2534 morues a été échantillonné sur 22 sites de ponte. Pour les deux marqueurs génétiques utilisés, la majorité des valeurs significatives de FST par paires de populations est due à des comparaisons nord-est et sud-ouest. Une analyse multidimensionnelle basée sur les FST par paires de populations, une analyse spatiale hiérarchique de variance moléculaire (SAMOVA) et une analyse hiérarchique de variance moléculaire (AMOVA), réalisées sur les deux types de marqueurs génétiques, révèlent une différenciation significative entre les échantillons du nord-est et du sud-ouest. La recherche de discontinuités génétiques indique la présence de deux barrières au flux génique correspondant aux principaux fronts de courants océaniques localisés dans le nord-ouest et le sud-est du pays aux points où les masses d'eaux chaudes et froides entrent en contact. L'analyse AMOVA détecte aussi des différences génétiques en fonction de la profondeur. Une analyse approfondie montre que les hétérozygoties observées et attendues des microsatellites diminuent significativement avec la profondeur, alors que la fréquence de l'allèle B du locus Pan I augmente. Une expérience de « capture–recapture » réalisée sur les sites de pontes en même temps que les études génétiques révèle que des individus marqués et relâchés dans la région du sud-ouest migrent rarement vers la région du nord-est et vice versa, ce qui confirme que les populations du sud-ouest et du nord-est de morues Atlantique dans les eaux islandaises représentent probablement deux unités de reproduction distinctes.

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2006

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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