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Biodiversity genomics for species at risk: patterns of DNA sequence variation within and among complete mitochondrial genomes of three species of wolffish (Anarhichas spp.)

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The first marine fish species to be listed under the Canadian Species At Risk Act as Threatened with extinction are the spotted wolffish (Anarhichas minor Olafsen, 1774) and the broadhead wolffish (Anarhichas denticulatus Krøyer, 1844); a third species, the striped wolffish (Anarhichas lupus L., 1758), is listed as a species of special concern. As part of the recovery plan for wolffish, we determined the complete mitochondrial DNA (mtDNA) genome sequences of all three species to identify the most variable gene regions for population analysis. Anarhichas genomes comprise either 16519 or 16520 base pairs (bp), among which there are 449 single nucleotide polymorphisms (SNPs). The most variable protein-coding loci are ND4, CYTB, and ND2, with 4.40, 4.22, and 4.19 SNPs/100 bp, respectively. Comparisons of rates of synonymous and nonsynonymous nucleotide substitutions indicate no evidence of selection. The control region, characterized in many species as hypervariable, was less variable than 9 of 13 protein-coding loci (2.45 SNPs/100 bp). Phylogenetic analysis shows that A. lupus and A. minor are more closely related to each other than either is to A. denticulatus. Amplification and sequence analysis of a contiguous block of 6392 bp that spans the ND4, ND5, ND6, and CYTB loci is an efficient strategy for evaluating patterns of intraspecific mtDNA variability.

Les premières espèces de poissons marins à être placées sur la liste des espèces «menacées» d’extinction selon la Loi canadienne sur les espèces en péril sont le loup tacheté (Anarhichas minor Olafsen, 1774) et le loup à tête large (Anarhichas denticulatus Krøyer, 1844); une troisième espèce, le loup atlantique (Anarhichas lupus L., 1758), est incluse comme espèce «préoccupante». Comme contribution au plan de récupération des loups, nous avons déterminé les séquences du génome complet de l’ADN mitochondrial (ADNmt) chez les trois espèces afin d’identifier les régions les plus variables en vue d’une analyse de population. Les génomes d’Anarhichas comprennent ou 16519 ou 16520 paires de bases (pb), parmi lesquelles il y a 449 polymorphismes simple nucléotide (SNPs). Les locus codant pour les protéines les plus variables sont ND4, CYTB et ND2 qui possèdent respectivement 4,40, 4,22 et 4,19 SNPs/100 pb. La comparaison des taux de substitutions synonymes et non synonymes de nucléotides ne révèle aucun signe de sélection. La région de contrôle, caractérisée d’hypervariable chez de nombreuses espèces, est moins variable que 9 des 13 locus codant pour les protéines (2,45 SNPs/100 pb). L’analyse phylogénétique montre que les A. lupus et A. minor sont plus apparentés l’un à l’autre que chacun ne l’est avec l’A. denticulatus. L’amplification et l’analyse des séquences d’un bloc contigu de 6392 pb qui comprend les locus ND4, ND5, ND6 et CYTB constituent une stratégie efficace pour l’évaluation des patrons de variabilité interspécifique de l’ADNmt.
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Document Type: Research Article

Publication date: 2007-02-01

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  • Published since 1929, this monthly journal reports on primary research contributed by respected international scientists in the broad field of zoology, including behaviour, biochemistry and physiology, developmental biology, ecology, genetics, morphology and ultrastructure, parasitology and pathology, and systematics and evolution. It also invites experts to submit review articles on topics of current interest.
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