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Low genetic connectivity in an estuarine fish with pelagic larvae

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Abstract:

We evaluated the spatial scale of metapopulation structure and genetic connectivity in rainbow smelt, Osmerus mordax, using eight microsatellite loci at 22 spawning locations throughout Newfoundland and Labrador. Consistent with low gene flow and limited dispersal, significant genetic structuring (FST ≍ 0.11) was present at small spatial scales (<200 km). Moreover, strong isolation by distance (IBD, P < 0.001, r2 = 0.47) was observed, which was linear at small scales and nonlinear at large distances (>200 km). We hypothesized that despite high dispersal potential associated with a pelagic larval stage, behaviours restricting gene flow may result in structuring at the estuary scale. Multidimensional scaling and neighbour-joining of multilocus genotypes indicate some bay-scale associations. However, a comparison of FST values and IBD residuals at both estuary and bay scales indicated low structure within and elevated structure among estuaries. Estuarine structuring was further supported by the presence of significant small-scale IBD within several coastal embayments (50–100 km), as well as Bayesian clustering consistent with estuarine-scale independence. Finally, estimates of dispersal based on the IBD relationship are consistent with local estuarine recruitment (<1.5 km·generation–1). We conclude that the unexpectedly high genetic structure observed is consistent with behavioral influences reducing dispersal, supporting previous work implicating active larval retention.

Nous avons déterminé l’échelle spatiale de la structure de la métapopulation et de la connectivité génétique chez l’éperlan arc-en-ciel, Osmerus mordax, à l’étude de huit locus microsatellites à 22 sites de fraie répartis sur l’ensemble de Terre-Neuve-et-Labrador. En accord avec le faible flux génique et la dispersion limitée, il y a une structuration génétique importante (FST ≍ 0,11) à de petites échelles spatiales (<200 km). De plus, nous observons une fort isolement par distance (IBD, P < 0,001, r2 = 0,47) qui est linéaire à de petites échelles et non linéaire sur de grandes distances (>200 km). Nous posons en hypothèse que, malgré le potentiel élevé de dispersion associée au stade larvaire pélagique, des comportements qui restreignent le flux génique entraînent une structuration à l’échelle de l’estuaire. Un cadrage multidimensionnel et une analyse du plus proche voisin des génotypes à plusieurs locus indiquent l’existence de certaines associations à l’échelle de la baie. Cependant, une comparaison des valeurs de FST et des résidus de l’IBD, tant à l’échelle de l’estuaire que de la baie, révèle une structure faible à l’intérieur des estuaires et une structure plus importante entre les estuaires. La structuration au niveau des estuaires est, de plus, établie par la présence d’une IDB significative à petite échelle à l’intérieur de plusieurs baies côtières (50–100 km), de même que par un regroupement bayésien compatible avec une indépendance à l’échelle de l’estuaire. Finalement, les estimations de la dispersion basées sur les relations des IBD sont compatibles avec un recrutement estuarien local (<1,5 km· génération–1). Nous concluons que la structure génétique plus importante que prévue que nous observons est compatible avec l’existence d’influences comportementales qui réduisent la dispersion, ce qui est en accord avec des recherches antérieures qui concluent à une rétention active des larves.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2008-02-01

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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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