Cytogenetic and molecular analyses in "Palaemon" species

Abstract

[Abstract] In this PhD thesis, different genetic studies were carried out in two marine species of the genus Palaemon Weber, 1795 (Crustacea, Decapoda): the common littoral prawn Palaemon serratus (Pennant, 1777) and the rockpool prawn Palaemon elegans Rathke, 1837. Both their European distribution and morphological similarity make them interesting candidate species for developing population and cytogenetic analyses, complementing phylogenetic studies in order to clarify the evolution of the genus Palaemon. Furthermore, given the commercial relevance of P. serratus, this thesis aims to contribute to the effective management and traceability of this natural resource. Firstly, we applied cytogenetic analyses based on conventional staining, banding techniques and fluorescence in situ hybridisation to identify and characterise these two prawn species. The results obtained from this study revealed a high degree of diversity in chromosome number, karyotype and sex determination system, ranging from the putative absence of heteromorphic sex chromosomes to the multiple chromosome system X1X1X2X2/X1X2Y. Afterwards, we carried out a phylogeographic analysis of P. serratus to test intraspecific genetic diversity and geographic structure. A pronounced genetic differentiation was detected between Mediterranean and Atlantic populations and an uncommon phylogeographic boundary was unveiled. Finally, we developed a species-specific PCR-assay as a traceability tool for authentication of P. serratus and other four economically important prawn species.

[Resumen] En la presente tesis doctoral se han realizado diversos estudios genéticos en dos especies europeas de camarón pertenecientes al género Palaemon Weber, 1795 (Crustacea, Decapoda): el camarón común P. serratus (Pennant, 1777) y el camarón de roca P. elegans Rathke, 1837. Su distribución europea y su similitud morfológica, las convierten en interesantes candidatas para desarrollar análisis de poblaciones y citogenéticos que complementen los estudios filogenéticos existentes y ayuden a clarificar la evolución del género Palaemon. Además, debido a la importancia comercial de P. serratus, esta tesis pretende contribuir a la gestión y conservación efectiva de este recurso natural, así como a su trazabilidad. En primer lugar, se emplearon técnicas citogenéticas basadas en tinciones convencionales, técnicas de bandeo e hibridaciones in situ fluorescente para identificar y caracterizar estas dos especies de camarón. Los resultados obtenidos revelaron disparidad en el número cromosómico diploide, cariotipo y sistema de determinación sexual de las dos especies estudiadas, variando desde la supuesta ausencia de cromosomas sexuales heteromórficos hasta el sistema múltiple de determinación sexual X1X1X2X2/X1X2Y. En segundo lugar, se realizó un análisis filogeográfico en P. serratus para evaluar la diversidad genética intraespecífica así como su estructura poblacional. Se detectó una pronunciada diferenciación genética entre las poblaciones atlántica y mediterránea que revelaron la existencia de una barrera filogeográfica poco frecuente. Finalmente, se desarrolló un método especie-específico basado en la PCR como herramienta de trazabilidad alimentaria para la autentificación de P. serratus y otras cuatro especies de langostinos y gambas de interés comercial.

[Resumo] Na presente tese de doutoramento realizáronse diversos estudos xenéticos en dúas especies europeas de camarón pertencentes ao xénero Palaemon Weber, 1795 (Crustacea, Decapoda): o camarón común P. serratus (Pennant, 1777) e o camarón de roca P. elegans Rathke, 1837. A súa distribución europea e a súa similitude morfolóxica, converten estas dúas especies en interesantes candidatas para desenvolver análises citoxenéticas e de poboacións que complementen os estudos filoxenéticos existentes e que axuden a clarificar a evolución do xénero Palaemon. Ademais, debido á importancia comercial de P. serratus, esta tese pretende contribuir á xestión e conservación efectiva deste recurso natural, así como á súa trazabilidade. En primeiro lugar, empregáronse técnicas citoxenéticas baseadas en tincións convencionais, técnicas de bandeo e hibridacións in situ fluorescentes para identificar e caracterizar as devanditas especies de camarón. Os resultados obtidos revelaron disparidade no número cromosómico diploide, cariotipo e sistema de determinación sexual das dúas especies estudadas, variando dende a suposta ausencia de cromosomas sexuais heteromórficos ata o sistema múltiple de determinación sexual X1X1X2X2/X1X2Y. En segundo lugar, realizouse unha análise filoxeográfica en P. serratus para avaliar a diversidade xenética intraespecífica así como a súa estrutura poboacional. Detectouse unha pronunciada diferenciación xenética entre as poboacións atlántica e mediterránea que revelaron entre elas unha barreira filoxeográfica pouco frecuente. Finalmente, desenvolveuse un método especie-específico baseado na PCR como ferramenta de trazabilidade alimentaria para a autentificación de P. serratus e outras catro especies de lagostinos e gambas de interese comercial.