Integrating morphological and genetic analyses for the identification of benthic-demersal invertebrates in the peruvian sea
DOI:
https://doi.org/10.53554/boletin.v39i2.404Keywords:
marine biodiversity, DNA barcoding, taxonomy, mitochondrial DNA, PeruAbstract
In autumn 2019, Imarpe carried out the stock assessment cruise targeting Merluccius gayi peruanus and other demersal species (Cr. 1905-06). Morphological and genetic analyses were conducted to determine the taxonomic identity of 42 invertebrate specimens. Diagnostic characteristics for traditional taxonomic identification were thoroughly reviewed. For the genetic analysis, sequences of approximately 648 base pairs in length from the mitochondrial COI gene were obtained and registered in the BOLD platform (Barcode of Life Data System), generating DNA barcodes for the specimens. Based on morphological characteristics, 16 species were identified (9 crustaceans, 6 mollusks, and 1 echinoderm). Specimens identified morphologically as Moreiradromia sarraburei, Stenorhynchus debilis, Leiolambrus punctatissimus, Spinolambrus exilipemos, Achelous iridescens, Heterocarpus vicarius, Squilla panamensis, Distorsio decussata, Solenosteira gatesi, and Hexaplex brassica could not be genetically confirmed due to the absence of records in genetic databases; the ten DNA sequences obtained for these species represent their first entries on the BOLD platform. Only six species (Collodes tenuirostris, Stenocionops ovatus, Sinum cymba, Crossata ventricosa, Goniofusus spectrum, and Arbacia spatuligera) were fully identified, representing new genetic sequence records for Peru. This study demonstrates that genetic analyses are an essential tool that complements traditional morphological methods, significantly contributing to biodiversity research by enhancing the knowledge and validation of species' taxonomic identity and distribution.
Downloads
Alternative Metrics
Metrics
References
Bickford, D., Lohman, D. J., Sodhi, N. S., Ng, P. K., Meier, R., Winker, K., Ingram, K. & Das, I. (2007). Cryptic species as a window on diversity and conservation. Trends in ecology & evolution, 22(3), 148-155. https://doi.org/10.1016/j.tree.2006.11.004
Bouchet, P. (2006). La magnitud de la biodiversidad marina. En C. M. Duarte (Ed.), La exploración de la biodiversidad marina. Desafíos científicos y tecnológicos (pp. 31-64). Fundación BBVA. https://www.fbbva.es/wp-content/uploads/2017/05/dat/DE_2006_Exploracion_biodiversidad.pdf
Bouchet, P., Decock, W., Lonneville, B., Vanhoorne, B. & Vandepitte, L. (2023). Marine biodiversity discovery: the metrics of new species descriptions. Frontiers in Marine Science, 10, 929989. https://doi.org/10.3389/fmars.2023.929989
Bucklin, A., Steinke, D. & Blanco-Bercial, L. (2011). DNA barcoding of marine metazoa. Annu. Rev. Mar. Sci., 3, 471–508. https://doi.org/10.1146/annurev-marine-120308-080950
Clark, H. L. (1910). The Echinoderms of Peru. Bulletin of the Museum of Comparative Zoology at Harvard University, 52(17), 321-358. https://doi.org/10.5962/bhl.title.24250
Costello, M. J., Coll, M., Danovaro, R., Halpin, P., Ojaveer, H. & Miloslavich, P. (2010). A Census of Marine Biodiversity Knowledge, Resources, and Future Challenges. PLoS ONE, 5(8), e12110. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0012110
Danovaro, R., Corinaldesi, C., Dell’Anno, A. & Snelgrove, P. V.R. (2017). The deep-sea under global change. Current Biology, 27(11), R461-R465. https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.02.046
Danovaro, R., Batista Company, J., Corinaldesi, C., D’Onghia, G., Galil, B., Gambi, C., Gooday, A. J., Lampadariou, N., Luna, G. M., Morigi, C., Olu, K., Polymenakou, P., Ramirez-Llodra, E., Sabbatini, A., Sardà, F., Sibuet, M. & Tselepides, A. (2010). Deep-Sea Biodiversity in the Mediterranean Sea: The Known, the Unknown, and the Unknowable. PLoS ONE 5(8), e11832. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0011832
Dayrat, B. (2005). Towards integrative taxonomy. Biological Journal of the Linnean Society, 85(3), 407-415. https://doi.org/10.1111/j.1095-8312.2005.00503.x
Elliott, W. & Samamé, M. (2001). Estructura del sistema demersal durante el crucero de otoño BIC José Olaya Balandra 0004-05. Inf Inst Mar Perú, (160), 79-97. https://hdl.handle.net/20.500.12958/2044
Elliott, W., Caccha, L. & Benites, C. (2011). Estructura del subsistema demersal durante el verano 2004. Crucero BIC Olaya 0401-02. Inf Inst Mar Perú, 38(3), 321-334. https://hdl.handle.net/20.500.12958/2165
Espino, S. M. & Wosnitza-Mendo, C. (1984). Manuales de evaluación de peces N° 1: Área Barrida. Inf Inst Mar Perú, (86),1-31. https://hdl.handle.net./20.500.12958/306
Garth, J. S. (1958). Brachyura of the Pacific coast of America. Oxyrhyncha. Allan Hancock Pacific Expedition, 21(1), 1-499. https://digitallibrary.usc.edu/asset-management/2A3BF1O36PPGG?FR_=1&W=1366&H=651
Garth, J. S. & Stephenson, W. (1966). Brachyura of the Pacific Coast of America Brachyrhyncha: Portunidae. Allan Hancock Monographs in Marine Biology, (1), 1–154. https://decapoda.nhm.org/pdfs/27100/27100.pdf
Grassle, J. F. (1989). Species diversity in deep-sea communities. Trends in Ecology & Evolution, 4(1), 12-15. https://doi.org/10.1016/0169-5347(89)90007-4
Guevara-Carrasco, R., Castillo, R. & Gonzáles, A. (1996). Aspectos metodológicos de la evaluación directa de la merluza (Merluccius gayi peruanus) con el método del área barrida (Cr. BIC SNP-1, 9505-06). Inf Inst Mar Perú, (117), 8-15. https://hdl.handle.net./20.500.12958/464
Hebert, P. D., Cywinska, A., Ball, S. L. & DeWaard, J. R. (2003). Biological identifications through DNA barcodes. Proc. R. Sco. Lond. B., 270, 313-321. https://doi.org/10.1098/rspb.2002.2218
Hendrickx, M. E. (1995a). Camarones. En W. Fischer, F. Krupp, W. Schneider, C. Sommer, K. E. Carpenter & V. H. Niem (Eds.), Guía FAO para la identificación de especies para los fines de la pesca. Pacífico Centro-oriental. Plantas e Invertebrados (Vol. 1, pp. 417-537). Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la Agricultura.
Hendrickx, M. E. (1995b). Cangrejos. En W. Fischer, F. Krupp, W. Schneider, C. Sommer, K. E. Carpenter & V. H. Niem (Eds.), Guía FAO para la identificación de especies para los fines de la pesca. Pacífico Centro-oriental. Plantas e Invertebrados (Vol. 1, pp. 565-636). Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la Agricultura.
Hendrickx, M. E. (1995c). Estomatópodos. En W. Fischer, F. Krupp, W. Schneider, C. Sommer, K. E. Carpenter & V. H. Niem (Eds.), Guía FAO para la identificación de especies para los fines de la pesca. Pacífico Centrooriental. Plantas e Invertebrados (Vol. 1, pp. 355-382). Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la Agricultura.
Hooker, Y., Solís-Marín, F. A. & Lleellish, M. (2005). Equinodermos de las Islas Lobos de Afuera (Lambayeque, Perú). Revista Peruana de Biología, 12(1), 77-82. http://www.scielo.org.pe/pdf/rpb/v12n1/v12n1a05.pdf
Iriondo, J. M. (2000). Taxonomía y conservación: dos aproximaciones a un mismo dilema. Portugaliae Acta Biol., 19(1-4), 1-7. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=2374362
Ivanova, N. V., Zemlak, T. S., Hanner, R. H. & Hebert, P. D. (2007). Universal primer cocktails for fish DNA barcoding. Molecular Ecology Notes, 7(4), 544-548. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2007.01748.x
Keen, A. M. (1971). Sea Shells of Tropical West America. marine mollusks form Baja California to Peru (2° ed.). Stanford University Press.
Kennedy, B. R. C., Cantwell, K., Malik, M., Kelley, C., Potter, J., Elliott, K., Lobeckerm E., Graym, L. M., Sowers, D., White, M. P., France, S. C., Auscavitch, S., Mah, C., Moriwake, V., Bingo, S. R. D., Putts, M. & Rotjan, R. D. (2019). The Unknown and the Unexplored: Insights in to the Pacific Deep-Sea Following NOAA CAPSTONE Expeditions. Front. Mar. Sci., 6, 1-21. https://doi.org/10.3389/fmars.2019.00480
Larraín Prat, A. P. (1975). Los equinoideos regulares fósiles y recientes de Chile. Gayana Zoología, 35, 5-189. https://biostor.org/reference/100805
Mace, G. M., Norris, K. & Fitter, A. H. (2012). Biodiversity and ecosystem services: a multilayered relationship. Trends in ecology & evolution, 27(1), 19-26. https://doi.org/10.1016/j.tree.2011.08.006
Marincovich, L. Jr. (1977). Cenozoic Naticidae (Mollusca: Gastropoda) of the northeastern Pacific. Bulletins of American Paleontology, 70(294), 169–494.
Méndez, M. (1981). Clave de identificación y distribución de los langostinos y camarones (Crustacea Decapoda) del mar y ríos de la costa. Bol Inst Mar Perú, 5(1), 1–170. https://hdl.handle.net/20.500.12958/1028
Miloslavich, P., Klein, E., Diaz, J. M., Hernández, C. E., Bigatti, G., Campos, L., Artigas, F., Castillo, J., Penchaszadeh, P. E., Neill, P.E., Carranza, A., Retana, M. V., Diaz de Astarloa, J. M., Lewis, M., Yorio, P., Piriz, M. L., Rodríguez, D., YoneshigueValentin, Y., Gamboa, L. & Martín, A. (2011). Marine Biodiversity in the Atlantic and Pacific Coasts of South America: Knowledge and Gaps. PLoS ONE, 6(1), e14631. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0014631
Mora, C., Tittensor, D. P. & Myers, R. A. (2008). The completeness of taxonomic inventories for describing the global diversity and distribution of marine fishes. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 275(1631), 149-155. https://doi.org/10.1098/rspb.2007.1315
Moscoso, V. (2013). Clave para identificación de crustáceos decápodos y estomatópodos del Perú. Bol Inst Mar Perú, 28(1-2), 8-135. https://hdl.handle.net/20.500.12958/2194
Nedeléc, C. & Prado, J. (1990). Definition and classification of fishing gear categories (FAO Fisheries Technical Paper, N°. 222). FAO. https://www.fao.org/3/t0367t/t0367t.pdf
Okonski, S. L. & Martini, L. W. (1987). Artes y Métodos de pesca. Materiales didácticos para la capacitación técnica. Hemisferio Sur.
Ordinola-Zapata, A., Siccha, Z., Castillo-Carrillo, P. & Luque, C. (2019). Identificación mediante ADN barcode de peces invasores en el manglar de Tumbes (Perú). Manglar, 16(2), 91-97. http://dx.doi.org/10.17268/manglar.2019.013
Panprommin, D., Soontornprasit, K., Tuncharoen, S., Pithakpol, S. & Keereelang, J. (2019). DNA barcodes for the identification of species diversity in fish from Kwan Phayao, Thailand. Journal of Asia-Pacific Biodiversity, 12(3), 382-389. https://doi.org/10.1016/j.japb.2019.05.003
Pastor, R., Zavalaga, F. & Palacios, J. (2018a). Caracterización de la comunidad bentodemersal que cohabita con merluza peruana (Merluccius gayi peruanus Ginsburg) desde la frontera norte del dominio marítimo peruano hasta Huarmey. 2014. Inf Inst Mar Perú, 45(1), 53-70. https://hdl.handle.net/20.500.12958/3277
Pastor, R., Zavalaga, F. & Palacios, J. (2018b). Caracterización de la comunidad bentodemersal que cohabita con la merluza Merluccius gayi peruanus Ginsburg entre la frontera norte del dominio marítimo peruano y Huarmey. 2015. Inf Inst Mar Perú, 45(1), 104-121. https://hdl.handle.net/20.500.12958/3271
Poutiers, J. M. (1995a). Bivalvos. En W. Fisher, F. Krupp, C. Sommer, K. E. Carpenter & V. H. Niem (Eds.), Guía FAO para la identificación de especies para los fines de pesca Pacifico Centro-Oriental. Plantas e invertebrados, (Vol. 1, pp. 99-222). Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la Agricultura.
Poutiers, J. M. (1995b). Gasterópodos. En W. Fisher W., F. Krupp, C. Sommer, K. E. Carpenter &V. H. Niem (Eds.), Guía FAO para la identificación de especies para los fines de pesca Pacifico Centro-Oriental. Vol. I. Plantas e invertebrados (Vol. 1, pp. 223-297). Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la Agricultura.
Powell, C. L. & Berschauer, D. P. (2017). Crossata (Gastropoda: Bursidae) in the eastern Pacific: A morphologic and paleontologic perspective. The Festivus, 49(3), 179-198. https://www.thesandiegoshellclub.com/uploads/1/3/8/1/138179831/festivus_august_2017_-_pages_179_powell_and_berschauer.pdf
Prado, J. & Dremiere, P. Y. (1988). Guide pratique du marin pecheur [Fisherman’s workbook]. FAO. https://archimer.ifremer.fr/doc/00841/95320/103067.pdf
Prosser, S., Martínez‐Arce, A. & Elías‐Gutiérrez, M. (2013). A new set of primers for COI amplification from freshwater microcrustaceans. Molecular Ecology Resources, 13(6), 1151-1155. https://doi.org/10.1111/1755-0998.12132
Ramirez, J. L., Rosas-Puchuri, U., Cañedo, R. M., Alfaro-Shigueto, J., Ayon, P., Zelada-Mázmela, E., Siccha-Ramirez, R. & Velez-Suazo, X. (2020). DNA barcoding in the Southeast Pacific marine realm: Low coverage and geographic representation despite high diversity. PLoS ONE, 15(12), e0244323. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0244323
Rathbun, M. J. (1925). The spider crabs of America. Bulletin of the United States National Museum, (129), 1-613. https://doi.org/10.5479/si.03629236.129.i
Ratnasingham, S. & Hebert, P. D. N. (2007). BOLD: The Barcode of Life Data System (www.barcodinglife.org). Molecular Ecology Notes, 7(3), 355–364. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2007.01678.x
Rodríguez Bernales, K. (2021). Identificación molecular de especies de bivalvos, cefalópodos y poliplacóforos mediante el código de barras de ADN, para la conservación de la biodiversidad del litoral peruano [Tesis de Maestría, Universidad Nacional del Santa]. Repositorio Institucional Digital UNS. https://hdl.handle.net/20.500.14278/3694
Sun, S., Li, Q., Kong, L., Yu, H., Zheng, X., Yu, R., Dai, L., Sun, Y., Chen, J., Liu, J., Ni, L., Feng, Y., Yu, Z., Zou, S. & Lin, J. (2016). DNA barcoding reveal patterns of species diversity among northwestern Pacific molluscs. Scientific Reports, 6, 33367. https://doi.org/10.1038/srep33367
Templado, J., Paulay, G., Gittenberger, A. & Meyer, C. (2010). Chapter 11: Sampling the marine realm. In J. Eymann, J. Degreef, Ch. Hauser, J. C. Monje, Y. Samyan & D. VandenSpiegel (Eds.), Manual On Field Recording Techniques and Protocols for All Taxa Biodiversity Inventories and Monitoring (Vol. 8, pp. 273-307). ABC Taxa. https://issuu.com/ysamyn/docs/abctaxa_vol_8_part1_lr/1
Valdez-Moreno, M., Ivanova, N. V., Elías-Gutiérrez, M., Pedersen, S. L., Bessonov, K. & Hebert, P. D. (2019). Using eDNA to biomonitor the fish community in a tropical oligotrophic lake. PLoS One, 14(4), e0215505. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0215505
Ward, R. D., Zemlak, T. S., Innes, B. H., Last, P. R. & Hebert, P. D. (2005). DNA barcoding Australia’s fish species. Philosophical Transactions of the Royal Society London B: Biological Sciences, 360(1462), 1847-1857. https://doi.org/10.1098/rstb.2005.1716
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 Boletin Instituto del Mar del Perú
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.