Genomic sequences and genetic differentiation at associated tandem repeat markers in growth hormone, somatolactin and insulin-like growth factor-1 genes of the sea bass, Dicentrarchus labrax

¹ Université Montpellier 2, Biologie intégrative, Institut des Sciences de l’Evolution de Montpellier, CNRS-UMR 5554, CC 63, 34095 Montpellier Cedex 5, France
² Station Méditerranéenne de l’Environnement Littoral, 1 quai de la Daurade, 34200 Sète, France
³ Max-Planck-Institute Molecular Genetics , Ihnestrasse 63-73, 14195 Berlin-Dahlem, Germany

^a Corresponding author: bruno.guinand@univ-montp2.fr

Received: 26 January 2010
Accepted: 14 June 2010

Abstract

The completion of genomic sequences of physiologically important genes frequently reveals non-coding genetic elements such as tandem repeats (micro- and minisatellites) that are often more polymorphic than nearby coding sequences. We obtained the complete genomic sequences of three hormone genes in sea bass Dicentrarchus labrax: growth hormone (dlGH), somatolactin (dlSL) and insulin-like growth factor-1 (dlIGF-1), including 5′- and 3′-untranslated regions. Mini- and microsatellites were discovered in both flanking and intron regions. Some were partially conserved across Perciformes. To assess the usefulness and relevance of these gene-associated markers for understanding population structure, an investigation was made on genetic diversity and differentiation at four of them in (i) five wild populations from the North Sea, the Bay of Biscay and the Western Mediterranean, and (ii) two samples of hatchery-bred individuals from a freshwater-acclimation experiment. Gene and allelic diversities were lower in cultured individuals than in wild ones. Significant genetic differentiation was demonstrated between Bay of Biscay + North Sea and Mediterranean populations (F_st > 0.06, p < 0.001), primarily due to dlGH-associated markers. Significant genetic differentiation was also detected among the Atlantic and North Sea samples, but restricted to the locus associated with dlSL. Significant genetic differentiation was also found among experimental individuals before and after a salinity challenge (F_st ≈ 0.05, p < 0.001), but was due to dlSL and dlIGF-1 loci. Gene-associated markers proved to be more efficient than formerly used anonymous microsatellite markers in providing a clear picture of genetic differentiation.

Résumé

Connaître les séquences génomiques de gènes d’importance physiologique permet de déceler des éléments génétiques non-codants tels que des répétitions en tandem (micro - et minisatellites), souvent porteurs de davantage de polymorphismes que les séquences codantes voisines. Des séquences génomiques complètes ainsi que celles de leurs régions flanquantes en 5′et 3′sont établies pour trois gènes codants pour des hormones chez le bar, Dicentrarchus labrax : l’hormone de croissance (dlGH), la somatolactine (dlSL) et le facteur de croissance apparenté à l’insuline (dlIGF-1). Ainsi, un mini- et des microsatellites partiellement conservés chez les Perciformes ont été trouvés. Pour évaluer la pertinence de ces marqueurs pour des études de structure génétique des populations, leur diversité et leur différenciation génétiques sont examinées chez (i) cinq populations sauvages de la mer du Nord, du golfe de Gascogne et de la Méditerranée occidentale, ainsi que dans (ii) deux échantillons d’individus d’élevage tirés d’une expérience d’acclimatation à l’eau douce. L’hétérozygotie et la diversité allélique sont inférieures chez les individus d’élevage, comparées à celles d’individus sauvages. Une différenciation génétique significative est établie entre populations de Gascogne + mer du Nord et les populations de la Méditerranée (F_st > 0,06; p < 0,001), principalement en raison des marqueurs associés à dlGH. Une différenciation génétique significative est également mise en évidence entre les échantillons de Gascogne et de la mer du Nord, mais uniquement pour le locus associé à dlSL. Enfin, pour les marqueurs associés à dlSL et dlIGF-1, une différenciation génétique significative est mise en évidence entre individus expérimentaux échantillonnés avant et après la dessalure (F_st ≈ 0,05; p < 0,001). Ces marqueurs associés à des gènes se sont avérés être plus efficaces que les marqueurs microsatellites anonymes préalablement utilisés, fournissant dans chaque cas une image claire de la différenciation génétique entre échantillons/populations.