Genetic analyses for the restoration of the Beluga sturgeon (Huso huso) in the Po river basin

Lo storione Beluga è una specie di storione ormai estinta nella regione Adriatica. Per riuscire a reintrodurre efficacemente questa specie, è necessario ideare un adeguato piano che abbia solide basi genetiche al fine di ottenere una popolazione autosufficiente e il più possibile geneticamente simile a quella in precedenza presente nel bacino del mar Adriatico. A tal fine, è stato effettuato uno studio filogeografico a livello mitocondriale su 119 individui di Beluga appartenenti a 5 popolazioni attualmente esistenti nei bacini del Mar Nero e Caspio per poter successivamente effettuare un confronto con campioni museali appartenenti alla popolazione Adriatica. A livello nucleare, invece, sono stati analizzati 110 individui tramite analisi a livello di loci microsatellite, e 54 individui tramite analisi a livello di loci SNP tramite un approccio genome-wide (2b-RAD). Attraverso analisi di una regione di 367 bp del D-loop mitocondriale, di 16 loci microsatellite e di 4736 loci polimorfici ottenuti tramite RAD-seq, è stato possibile individuare la presenza di una struttura genetica fra i bacini geograficamente distinti del Mar Nero e Caspio. Le analisi effettuate hanno inoltre evidenziato, per la popolazione del Mar d’Azov, la mancanza di una netta e chiara differenziazione rispetto alle altre popolazioni; ciò può essere spiegato dal fatto che tale popolazione risulta geograficamente connessa al bacino del Mar Nero e, inoltre, è stata oggetto di azioni di rilascio di individui provenienti dal bacino del Mar Caspio. In questo studio, sono stati inoltre identificati due diversi aplotipi di Beluga Adriatico a partire da due distinti campioni museali di H.huso. Tali aplotipi differiscono dagli altri 39 identificati nelle popolazioni attualmente esistenti. Nonostante la mancanza di aplotipi condivisi non sia sufficiente per dimostrare la presenza nel Mar Adriatico di una popolazione geneticamente distinta, questa ipotesi è supportata dal fatto che i due aplotipi identificati siano circoscritti unicamente agli individui Adriatici e risultino essere altamente simili fra di loro. Due differenti tecniche molecolari sono state sviluppate per il controllo e la conservazione degli stock di acquacoltura: 1) un approccio a livello nucleare per l'identificazione specie-specifica del Beluga basato sulla presenza di uno SNP diagnostico identificato all’interno dell’introne del gene codificante per la proteina ribosomiale S7 (RP2S7); 2) un pannello di loci microsatellite sviluppato per effettuare analisi di parentela. Il marcatore RP2S7 identificato, grazie alla sua elevata efficienza e semplicità dovute alla metodologia diagnostica a singolo locus tramite una rapida identificazione di un prodotto di PCR su gel di agarosio, risulta essere altamente affidabile in caso di controlli di routine per il Beluga. Il marcatore RP2S7 inoltre, unitamente all’utilizzo di primer specie-specifici per differenti specie di storione precedentemente identificati sul locus RP1S7, garantisce l’identificazione di numerosi ibridi che includono il Beluga sia come specie materna che paterna. Il pannello di loci microsatellite identificato risulterà inoltre utile per effettuare analisi di parentela tra gli individui presenti negli impianti di acquacoltura del territorio italiano, i quali costituiscono una possibile fonte per la selezione di potenziali riproduttori. Il presente studio ha consentito per la prima volta di delineare il pattern di variabilità genetica tra le diverse popolazione dell’intero areale di distribuzione del Beluga. Per quanto riguarda il confronto dei campioni museali Adriatici, le poche informazioni ottenute non hanno permesso di allocare con certezza tali individui a uno dei principali bacini. Per questo motivo l’identificazione di una popolazione sorgente ideale non può essere unicamente basata su informazioni di tipo genetico, ma deve piuttosto tenere conto di differenti fattori, come la prossimità geografica o la similarità ecologica. In ogni caso il livello di differenziamento genetico osservato fra bacini pone le basi per evitare il mescolamento di individui appartenenti ai due diversi bacini principali negli stock riproduttivi in cattività, prudente strategia per evitare outbreeding. Per quanto riguarda la reintroduzione del Beluga nell’area dell’Adriatico, la necessità di un’attenta analisi genetica di tutti gli individui che verranno impiegati nei futuri piani di rilascio è un chiaro risultato del presente lavoro. La disponibilità di tecniche genetiche per l’accertamento della purezza della specie e per le analisi di parentela getta le basi per una corretta gestione di questa specie in pericolo critico nel territorio italiano.