Research Paper

First look into the evolutionary history, phylogeographic and population genetic structure of the Danube barbel in Croatia

Premier regard sur l'histoire de l'évolution, la phylogéographie et la structure génétique des populations de barbeau du Danube en Croatie

¹ Department of Biology, Faculty of Science, University of Zagreb, Rooseveltov trg 6, Zagreb 10000, Croatia
² Faculty of Teacher Education, University of Zagreb, Savska cesta 77, Zagreb 10000, Croatia
³ Institute for Environment and Nature, Ministry of Economy and Sustainable Development, Radnička cesta 80, Zagreb 10000, Croatia

^* Corresponding author: lucija.raguz@biol.pmf.hr

Received: 19 November 2020
Accepted: 17 February 2021

Abstract

The Danube barbel, Barbus balcanicus is small rheophilic freshwater fish, belonging to the genus Barbus which includes 23 species native to Europe. In Croatian watercourses, three members of the genus Barbus are found, B. balcanicus, B. barbus and B. plebejus, each occupying a specific ecological niche. This study examined cytochrome b (cyt b), a common genetic marker used to describe the structure and origin of fish populations to perform a phylogenetic reconstruction of the Danube barbel. Two methods of phylogenetic inference were used: maximum parsimony (MP) and maximum likelihood (ML), which yielded well supported trees of similar topology. The Median joining network (MJ) was generated and corroborated to show the divergence of three lineages of Barbus balcanicus on the Balkan Peninsula: Croatian, Serbian and Macedonian lineages that separated at the beginning of the Pleistocene. Croatian lineage of B. balcanicus shows a uniform structure with many recently diverged haplotypes, which was further supported by the star-like shape of the MJ network. Effective size estimates were obtained for populations inhabiting separate river catchments and the results imply the good reproductive potential of Barbus balcanicus in Croatia, which is in positive correlation with the overall high genetic diversity calculated for its populations. Nevertheless, population sizes of several population seem to be reduced as a consequence of habitat degradation and fragmentation.

Résumé

Le barbeau du Danube, Barbus balcanicus, est un petit poisson d'eau douce rhéophile, appartenant au genre Barbus qui comprend 23 espèces indigènes d'Europe. Dans les cours d'eau croates, on trouve trois membres du genre Barbus, B. balcanicus, B. barbus et B. plebejus, chacun occupant une niche écologique spécifique. Cette étude a examiné le cytochrome b (cyt b), un marqueur génétique commun utilisé pour décrire la structure et l'origine des populations de poissons afin d'effectuer une reconstruction phylogénétique du barbeau du Danube. Deux méthodes d'inférence phylogénétique ont été utilisées: la parcimonie maximale (MP) et la probabilité maximale (ML), qui ont permis d'obtenir des arbres bien étayés et de topologie similaire. Le réseau d'assemblage médian (MJ) a été généré et validé pour montrer la divergence de trois lignées de Barbus balcanicus dans la péninsule balkanique: les lignées croate, serbe et macédonienne qui se sont séparées au début du Pléistocène. La lignée croate de B. balcanicus présente une structure uniforme avec de nombreux haplotypes récemment divergents, qui a été renforcée par la forme étoilée du réseau MJ. Des estimations de taille effective ont été obtenues pour des populations vivant dans des bassins hydrographiques séparés et les résultats impliquent le bon potentiel reproductif de Barbus balcanicus en Croatie, qui est en corrélation positive avec la diversité génétique globale élevée calculée pour ses populations. Néanmoins, la taille de plusieurs populations semble être réduite en raison de la dégradation et de la fragmentation de l'habitat.