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Abstract

The desert spring ecosystem of the Cuatro Ciénegas basin, Mexico, hosts an extraordinary but increasingly imperiled assemblage of native and endemic aquatic organisms. Among the more vulnerable to extinction is the microendemic Cuatro Ciénegas platyfish Xiphophorus gordoni, which is at particular risk due to its highly restricted distribution and small population size. Given the growing demands on water resources in this arid region, we conducted a survey of mitochondrial DNA sequence variation in the cytochrome b gene to establish a baseline for long-term genetic monitoring of this endangered species. Fifty-eight specimens were collected from the 2 subpopulations known to persist, Laguna Santa Tecla (27) and Teclitas (31). Three haplotypes were observed across all samples, with 3 and 2 haplotypes observed at Laguna Santa Tecla and Teclitas, respectively. Sequence divergence ranged from 0.02% to 0.03% among variants and averaged 0.317 differences between populations. Haplotype and nucleotide diversities were moderately low in Laguna Santa Tecla (0.467 and 0.0008, respectively) and severely low in Teclitas (0.065 and 0.0001, respectively). Exact tests revealed significant heterogeneity in haplotype distributions between sites (P= 0.006), as did the pairwise estimate of ΦST (0.135; P = 0.005). Tests of deviation from neutrality were nonsignificant. Microendemism of X. gordoni and marginal substitution differences between the few extant haplotypes suggest that low genetic variation is a historical characteristic of this species; however, population declines associated with recent habitat loss have likely further compromised standing levels of genetic variation. Development of a long-term population and genetic monitoring program that incorporates multilocus nuclear DNA markers is advised and should be tied to a more thorough characterization of the basic biology and life history of this species, establishment of captive or refuge populations, and further improvement of habitat.


El ecosistema desértico de Cuatro Ciénegas es un oasis extraordinariamente diverso y amenazado por las presiones agrícolas a su acuífero profundo. Entre los organismos mas amenazados es el pez microendémico Xiphophorus gordoni, debido a su distribución restringida y a sus pequeños tamaños poblacionales. Dado que las demandas del agua por la agricultura en este desierto han incrementado, decidimos estudiar la estructura genética de estas poblaciones para establecer una base para monitorear a largo plazo a esta especie amenazada. La variación genética de la población de X. gordoni en Cuatrociénegas Coahuila fue evaluada utilizando métodos de genética de poblaciones utilizando como marcador el citocromo b en 58 ejemplares de dos poblaciones microendémicas de estos peces que sobreviven en la Laguna Santa Tecla (27) y en Teclitas (31). Se observaron 3 haplotipos en el total de las muestras con 2 haplotipos presentes en cada sitio. La divergencia en las secuencias fue 0.02%–0.03% entre variantes con un promedio de 0.317 diferencias entre poblaciones. Esta diversidad de haplotipos y secuencias fue moderadamente baja en laguna de Santa Tecla (0.467 and 0.0008, respectivamente) y muy baja en Teclitas (0.065 and 0.0001, respectivamente). Se observó una heterogeneidad significativa entre sitios utilizando las pruebas exactas (P = 0.006) con un estimado ΦST (0.135; P = 0.005). Las pruebas de desviación a la neutralidad fueron no significativas. El microendemismo de X. gordoni y las diferencias marginales en las tasas de sustitución en los haplotipos estudiados sugiere que la baja diversidad genética observada es parte histórica de la especie; sin embargo, la caída en la población debido a la pérdida del hábitat probablemente comprometerá aún más la diversidad genética de esta especie. Sugerimos el desarrollo de programas a largo plazo de monitoreo genético de esta especie en peligro de extinción, utlizando multiples marcadores nucleares, mismo que deberan unirse a estudis cuidadosos de la historia natural e historias de vida de esta especie. Tambien sugerimos el establecimiento de poblaciones cautivas o en refugios estables para mantener a la especie hasta que las polícicas sobre la conservación del ecosistema mejoren las posibilidades de esta especie.

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