Genetic Aspects for the Management of the Stocks of the Spiny Spider Crab Maja Brachydactyla: Heteroplasmy and Multipaternity

Abstract

[Abstract] The spiny spider crab Maja brachydactyla is a decapod of high commercial interest. Despite the large number of studies conducted on this species, genetic research is still scarce. This doctoral thesis was focused on studying genetic aspects of the biology of M. brachydactyla relevant for a sustainable exploitation of stocks. As these studies require high-quality DNA, the first step consisted of performing methodological improvements of DNA extraction process, from choosing an adequate starting tissue to selecting the most effective protocol, both for adults and eggs. These improvements for DNA extraction facilitated the analysis of nuclear and mitochondrial markers. The analysis of microsatellites revealed multipaternity, although the prevalence differed between populations with different exploitation levels, probably due to the selective fishing focused on large males promoted by some fishing regulations. The analysis of mitochondrial genes disclosed heteroplasmy, likely caused by hybridisation with the congeneric species Maja squinado. Multipaternity and heteroplasmy, together with the high connectivity of the stocks, are probably responsible for the typical sperm limitation and genetic diversity loss of highly exploited populations not being detectable in this crab yet. However, if intense fishing continues, spider crab stocks will reach an unbridgeable bottleneck. For this reason, it is urgent to review the management measures that promotes male-selective fishing in M. brachydactyla.

[Resumen] La centolla Maja brachydactyla es un decápodo de gran interés comercial. A pesar de los múltiples trabajos realizados sobre esta especie, los estudios genéticos son todavía escasos. Esta tesis doctoral se centró en el estudio de aspectos genéticos de la biología de M. brachydactyla relevantes para una explotación sostenible de los stocks. Dado que estos estudios requieren ADN de alta calidad, el primer paso consistió en realizar mejoras metodológicas en el proceso de extracción de ADN, desde la elección de un tejido inicial adecuado hasta la selección del protocolo más eficaz, tanto para adultos como para huevos. Estas mejoras para la extracción de ADN facilitaron el análisis de marcadores nucleares y mitocondriales. El análisis de microsatélites reveló multipaternidad, aunque la prevalencia varió entre poblaciones con diferentes grados de explotación, probablemente debido a la pesca selectiva de machos grandes promovida por algunas normas de regulación pesquera. El análisis de genes mitocondriales reveló heteroplasmia, posiblemente causada por la hibridación con la especie congénere Maja squinado. La multipaternidad y la heteroplasmia, junto con la alta conectividad de los stocks, son probablemente la causa de que la limitación de esperma y la pérdida de diversidad genética típicas de las poblaciones explotadas todavía no sean detectables en centolla. Sin embargo, si este intenso grado de explotación continúa, los stocks alcanzarán un cuello de botella insalvable. Por esta razón, es urgente revisar las medidas de gestión que promueven la pesca selectiva de machos en M. brachydactyla.

[Resumo] A centola Maja brachydactyla é un decápodo de grande interese comercial. A pesar dos múltiples estudos realizados nesta especie, os estudos xenéticos son aínda escasos. Esta tese de doutoramento centrouse no estudo de aspectos xenéticos da bioloxía de M. brachydactyla relevantes para unha explotación sostible dos stocks. Dado que estes estudos requiren ADN de alta calidade, o primeiro paso consistiu en realizar melloras metodolóxicas do proceso de extracción de ADN, desde a elección dun tecido inicial adecuado ata a selección do protocolo máis eficaz, tanto para adultos como para ovos. Estas melloras para a extracción de ADN facilitaron a análise de marcadores nucleares e mitocondriais. A análise de microsatélites revelou multipaternidade, aínda que a prevalencia variou entre poboacións con distinto grao de explotación, probablemente debido á pesca selectiva de machos grandes promovida por algunhas normas de regulación pesqueira. A análise de xenes mitocondriais revelou heteroplasmia, posiblemente causada pola hibridación coa especie conxénere Maja squinado. A multipaternidade e a heteroplasmia, xunto coa elevada conectividade dos stocks, son probablemente a causa de que a limitación de esperma e a perda de diversidade xenética típica de poboacións explotadas aínda non sexan detectables en centola. Non obstante, se este elevado grao de explotación continúa, os stocks chegarán a un pescozo de botella insslvable. Por este motivo, é urxente revisar as medidas de xestión que promoven a pesca selectiva de machos en M. brachydactyla.