Fisheries Research 173 (2016) 194–205
Contents lists available at ScienceDirect
Fisheries Research
journal h om ep age: www.elsevier.com/locate/fishres
Full length article
Genetic markers in marine fisheries: Types, tasks and trends
José Cuéllar-Pinzóna, Pablo Presaa, Stephen J. Hawkins c, Alfonso Pita b,∗
a Department of Biochemistry, Genetics and Immunology, Faculty of Biology, University of Vigo, Campus Universitario s/n, 36310 Vigo, Spain b ECIMAT Marine Station, University of Vigo, Toralla Island s/n, 36331 Vigo, Spain c Ocean and Earth Science, National Oceanography Centre Southampton, University of Southampton, Hampshire SO14 3ZH Southampton, United Kingdom
a r t i c l e i n f o
Article history:
Received 15 May 2015
Received in revised form
29 September 2015
Accepted 15 October 2015
Available online 4 November 2015
Keywords:
Genetic markers
Marine fisheries
Stock delineation
Genetic applications in fisheries
a b s t r a c t
Thirty years of industrial fishing have led to overexploitation of many species, triggering the urgent need
to better assess and manage marine stocks for sustainability. From the very simple definition of stock as
“an exploited fishery unit” to its complex delimitation using ecosystem approaches, genetic approaches
provide a large number of potential markers to unveil the underlying molecular background of complex
biological phenomena in marine species.
The present study is a diagnostic assessment of the number of scientific data published in marine
fisheries using genetic technologies since the onset of NGS up to 2014. This state of the art approach
would allow to derive causalities of real figures and to hypothesize trends in the use and applications of
genetic markers. We first briefly overview pros and cons of current technologies used to delineate fish
stocks and address intrapopulation knowledge deficits identified under an open population paradigm.
Then, in order to assess the advancement of the application of molecular genetic techniques in “fish
stock delineation” we review the work published on spatio-temporal structures of fish stocks. Finally,
the datamining effort is enlarged across marine fisheries during the period 2004–20014 to decipher the
intensity of use of genetic tools per taxa, the main application of each marker type and the trend of use
of classic, modern and new generation techniques in fishery research tasks. Although microsatellites
and mitochondrial DNA-based markers have being used at a growing pace in fishery research tasks until
2011, a time when application of gene sequencing and NGS-derived markers to fishery research has
significantly grown. NGS technologies are underused in fishery science regarding their wide application
in other research fields such as agriculture and aquaculture. So a significant increment of new genetic
marker types is expected to be implemented in the near future. Conversely, application of classic marker
types such as allozymes, AFLPs, whole mitochondrial genomes, RAPDs and RFLPs on mtDNA has been
much less used in the period 2004–2014 following the advent of fast and cheap genotypic screening and
NGS-derived markers. Power gain afforded from the combination of different genetic markers to address
complex processes is lacking in current fishery research since only 21% of the studies over that period
employed two genetic marker types and only 3% employed more than two.
Combinations of methods would allow addressing management issues such as distribution shifts and
population expansion in response to climatic fluctuations and global change, as well as overfishing and
fishery collapses.
© 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.
1. Introduction
In this paper we briefly review the stock concept, recap on phys-
ical and phenotypic delineation tools before briefly outlining classic
genetic approaches including next generation approaches.We later
undertake a data-mining project to chart progress in the period
∗ Corresponding author.
E-mail addresses: jcuellar@uvigo.es (J. Cuéllar-Pinzón), pressa@uvigo.es
(P. Presa), S.J.Hawkins@soton.ac.uk (S.J. Hawkins), alpita@uvigo.es (A. Pita).
2004–2014 regarding the number of studies and markers and the
intensity of use of each marker upon applications and marine taxa.
We conclude by discussing trends and challenges in the application
of genetic methods in fisheries research.
1.1. The stock concept
Delineation of management biological units is essential for the
optimal exploitation and sustainability of fish stocks (Cadrin et al.,
2014a). Accordingly, delimitation of fish stocks has been much dis-
cussed but less efficiently addressed over the last decades. With
Fisheries Research 173 (2016) 194–205Contents lists available at ScienceDirectFisheries Researchjournal h om ep age: www.elsevier.com/locate/fishresFull length articleGenetic markers in marine fisheries: Types, tasks and trendsJosé Cuéllar-Pinzóna, Pablo Presaa, Stephen J. Hawkins c, Alfonso Pita b,∗a Department of Biochemistry, Genetics and Immunology, Faculty of Biology, University of Vigo, Campus Universitario s/n, 36310 Vigo, Spain b ECIMAT Marine Station, University of Vigo, Toralla Island s/n, 36331 Vigo, Spain c Ocean and Earth Science, National Oceanography Centre Southampton, University of Southampton, Hampshire SO14 3ZH Southampton, United Kingdoma r t i c l e i n f oArticle history:Received 15 May 2015Received in revised form29 September 2015Accepted 15 October 2015Available online 4 November 2015Keywords:Genetic markersMarine fisheriesStock delineationGenetic applications in fisheriesa b s t r a c tThirty years of industrial fishing have led to overexploitation of many species, triggering the urgent needto better assess and manage marine stocks for sustainability. From the very simple definition of stock as“an exploited fishery unit” to its complex delimitation using ecosystem approaches, genetic approachesprovide a large number of potential markers to unveil the underlying molecular background of complexbiological phenomena in marine species.The present study is a diagnostic assessment of the number of scientific data published in marinefisheries using genetic technologies since the onset of NGS up to 2014. This state of the art approachwould allow to derive causalities of real figures and to hypothesize trends in the use and applications ofgenetic markers. We first briefly overview pros and cons of current technologies used to delineate fishstocks and address intrapopulation knowledge deficits identified under an open population paradigm.Then, in order to assess the advancement of the application of molecular genetic techniques in “fishstock delineation” we review the work published on spatio-temporal structures of fish stocks. Finally,the datamining effort is enlarged across marine fisheries during the period 2004–20014 to decipher theintensity of use of genetic tools per taxa, the main application of each marker type and the trend of useof classic, modern and new generation techniques in fishery research tasks. Although microsatellitesand mitochondrial DNA-based markers have being used at a growing pace in fishery research tasks until2011, a time when application of gene sequencing and NGS-derived markers to fishery research hassignificantly grown. NGS technologies are underused in fishery science regarding their wide applicationin other research fields such as agriculture and aquaculture. So a significant increment of new geneticmarker types is expected to be implemented in the near future. Conversely, application of classic markertypes such as allozymes, AFLPs, whole mitochondrial genomes, RAPDs and RFLPs on mtDNA has beenmuch less used in the period 2004–2014 following the advent of fast and cheap genotypic screening andNGS-derived markers. Power gain afforded from the combination of different genetic markers to addresscomplex processes is lacking in current fishery research since only 21% of the studies over that periodemployed two genetic marker types and only 3% employed more than two.Combinations of methods would allow addressing management issues such as distribution shifts andpopulation expansion in response to climatic fluctuations and global change, as well as overfishing andfishery collapses.© 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.1. IntroductionIn this paper we briefly review the stock concept, recap on phys-ical and phenotypic delineation tools before briefly outlining classicgenetic approaches including next generation approaches.We laterundertake a data-mining project to chart progress in the period∗ Corresponding author.E-mail addresses: jcuellar@uvigo.es (J. Cuéllar-Pinzón), pressa@uvigo.es(P. Presa), S.J.Hawkins@soton.ac.uk (S.J. Hawkins), alpita@uvigo.es (A. Pita).2004–2014 regarding the number of studies and markers and theintensity of use of each marker upon applications and marine taxa.We conclude by discussing trends and challenges in the applicationof genetic methods in fisheries research.1.1. The stock conceptDelineation of management biological units is essential for theoptimal exploitation and sustainability of fish stocks (Cadrin et al.,2014a). Accordingly, delimitation of fish stocks has been much dis-cussed but less efficiently addressed over the last decades. With
การแปล กรุณารอสักครู่..
วิจัยประมง 173 (2016) 194-205
รายการเนื้อหาที่มีอยู่ใน ScienceDirect
วิจัยประมงวารสารเอชอีอ้อมอายุ: www.elsevier.com/locate/fishres~~V บทความความยาวเต็มเครื่องหมายทางพันธุกรรมในการประมงทะเล: ประเภทงานและแนวโน้มJoséCuéllar-Pinzóna, ปาโบล Presaa สตีเฟ่นฮอว์กินเจคอัลฟองโซ Pita ข * กรมชีวเคมีพันธุศาสตร์และวิทยาภูมิคุ้มกันคณะชีววิทยามหาวิทยาลัย Vigo วิทยาเขตยูนิเวอร์ s / n, 36310 Vigo, สเปนข ECIMAT สถานีทางทะเลมหาวิทยาลัย Vigo, Toralla เกาะ s / n, 36331 Vigo, สเปนคมหาสมุทรและโลกวิทยาศาสตร์สมุทรศาสตร์แห่งชาติศูนย์เซาแธมป์ตัน University of Southampton นิวแฮมป์เชียร์ SO14 3ZH เซาแธมป์ตัน, สหราชอาณาจักรrticleinfo ประวัติศาสตร์บทความที่ได้รับ 15 พฤษภาคม 2015 ที่ได้รับในรูปแบบปรับปรุง29 กันยายน 2015 ได้รับการยอมรับ 15 ตุลาคม 2015 ที่มีจำหน่ายออนไลน์ 4 พฤศจิกายน 2015 คำสำคัญ: เครื่องหมายทางพันธุกรรมประมงทะเลวาดภาพสต็อกการใช้งานทางพันธุกรรมในการประมงbstract สามสิบปีของการประมงอุตสาหกรรมได้นำไปสู่ overexploitation หลายชนิดทำให้เกิดความจำเป็นเร่งด่วนที่ดีกว่าการประเมินและจัดการหุ้นทะเลสำหรับการพัฒนาอย่างยั่งยืน จากความหมายที่ง่ายมากของสต็อกเป็น"หน่วยประมงใช้ประโยชน์" เพื่อปักปันเขตที่ซับซ้อนโดยใช้วิธีการระบบนิเวศวิธีทางพันธุกรรมให้เป็นจำนวนมากของตัวบ่งชี้ที่มีศักยภาพที่จะเปิดเผยพื้นหลังโมเลกุลพื้นฐานของความซับซ้อนปรากฏการณ์ทางชีวภาพในพันธุ์สัตว์น้ำ. การศึกษาครั้งนี้คือ การประเมินการวินิจฉัยของจำนวนของข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่ตีพิมพ์ในทะเลประมงโดยใช้เทคโนโลยีทางพันธุกรรมตั้งแต่เริ่มมีอาการของNGS ถึง 2014 สถานะของศิลปะวิธีการนี้จะช่วยให้ได้รับมาcausalities ของตัวเลขจริงและการตั้งสมมติฐานแนวโน้มในการใช้งานและการประยุกต์ใช้เครื่องหมายทางพันธุกรรม. เราข้อดีภาพรวมสั้น ๆ เป็นครั้งแรกและข้อเสียของเทคโนโลยีปัจจุบันที่ใช้ในการวาดภาพปลาหุ้นและที่อยู่intrapopulation ขาดดุลความรู้ระบุไว้ภายใต้กระบวนทัศน์ประชากรเปิด. แล้วเพื่อประเมินความก้าวหน้าของการประยุกต์ใช้เทคนิคทางอณูพันธุศาสตร์ใน "ปลาหุ้นวาดภาพ" เราตรวจสอบ งานที่เผยแพร่บนโครงสร้าง spatio กาลของปลา ในที่สุดความพยายาม datamining จะถูกขยายทั่วประมงทะเลในช่วงระยะเวลา 2,004-20,014 เพื่อถอดรหัสความเข้มของการใช้เครื่องมือทางพันธุกรรมต่อแท็กซ่าแอพลิเคชันหลักของแต่ละประเภทเครื่องหมายและแนวโน้มของการใช้งานของคลาสสิก, เทคนิคการสร้างที่ทันสมัยและใหม่ในการประมง งานวิจัย แม้ว่าไมโครและเครื่องหมายดีเอ็นเอยลได้ถูกนำมาใช้ในอัตราที่เพิ่มขึ้นในงานวิจัยประมงจนถึงปี2011 ช่วงเวลาที่ประยุกต์ใช้ในการจัดลำดับของยีนและเครื่องหมาย NGS ที่ได้มาจากการวิจัยประมงได้เติบโตขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เทคโนโลยี NGS กำลังป้อแป้ในด้านวิทยาศาสตร์การประมงเกี่ยวกับการประยุกต์กว้างของพวกเขาในด้านการวิจัยอื่นๆ เช่นการเกษตรและการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ ดังนั้นการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางพันธุกรรมใหม่ชนิดเครื่องหมายที่คาดว่าจะถูกนำมาใช้ในอนาคตอันใกล้ ตรงกันข้ามการใช้เครื่องหมายคลาสสิกชนิดเช่น allozymes, AFLPs, จีโนมยลทั้ง RAPDs และ RFLPs ใน mtDNA ได้รับการใช้น้อยมากในช่วง2004-2014 ต่อไปนี้การถือกำเนิดของการตรวจคัดกรองทางพันธุกรรมได้อย่างรวดเร็วและราคาถูกและเครื่องหมายNGS มา ได้รับพลังอึดจากการรวมกันของเครื่องหมายทางพันธุกรรมที่แตกต่างกันเพื่อแก้ไขกระบวนการที่ซับซ้อนขาดในการวิจัยประมงในปัจจุบันตั้งแต่เพียง 21% ของการศึกษาในช่วงระยะเวลาที่มีงานทำทั้งสองประเภทเครื่องหมายทางพันธุกรรมและมีเพียง3% การจ้างงานกว่าสอง. รวมของวิธีการจะช่วยให้ที่อยู่ ปัญหาการจัดการเช่นการเปลี่ยนแปลงการจัดจำหน่ายและการขยายตัวของประชากรในการตอบสนองต่อความผันผวนของภูมิอากาศและการเปลี่ยนแปลงของโลกเช่นเดียวกับoverfishing และประมงล่มสลาย. © 2015 Elsevier BV สงวนลิขสิทธิ์. 1 การแนะนำในบทความนี้เราจะตรวจสอบในเวลาสั้น ๆ แนวคิดหุ้นสรุปใน phys- iCal และเครื่องมือการวาดภาพในเวลาสั้น ๆ ก่อนที่ฟีโนไทป์สรุปคลาสสิกวิธีทางพันธุกรรมรวมทั้งapproaches.We รุ่นต่อไปในภายหลังดำเนินโครงการทำเหมืองข้อมูลเพื่อแผนภูมิความคืบหน้าในช่วงเวลา* ผู้รับผิดชอบ. E ที่อยู่ -mail: jcuellar@uvigo.es (เจCuéllar-Pinzón) pressa@uvigo.es (พี Presa) SJHawkins@soton.ac.uk (SJ ฮอว์กิน) alpita@uvigo.es (ก Pita) . 2004-2014 เกี่ยวกับจำนวนของการศึกษาและเครื่องหมายและที่ความเข้มของการใช้งานของแต่ละเครื่องหมายเมื่อการใช้งานและแท็กซ่าทะเล. เราสรุปได้โดยการอภิปรายแนวโน้มและความท้าทายในการประยุกต์ใช้วิธีการทางพันธุกรรมในการวิจัยประมง. 1.1 หุ้นแนวคิดการวาดภาพของหน่วยงานทางชีวภาพการจัดการมีความสำคัญต่อการแสวงหาผลประโยชน์ที่ดีที่สุดและความยั่งยืนของปลา(Cadrin et al., 2014a) ดังนั้นปริมาณของปลาที่ได้รับปรากฏมากสบถ แต่น้อยได้อย่างมีประสิทธิภาพที่อยู่ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา ด้วย
การแปล กรุณารอสักครู่..