Elevata differenziazione genomica nella trota fario nativa italiana: un appello per una gestione indipendente delle popolazioni

The evolutionary history of the brown trout in the Mediterranean area has been profoundly influenced by the glacial-interglacial phases of the Quaternary and the related events of local extinction and recolonization. Due to prolonged isolation, Mediterranean islands, including Sardinia, represent important hotspots of diversity. A recent phylogenetic study of the genus Salmo based on the whole genome (SEGHERLOO et al., 2021) suggested that Sardinian trout might represent a distinct species. However, the analysis included only a few individuals from a single population, potentially underestimating the insular genetic variability. In fact, traditional molecular analyses (SPLENDIANI et al., 2023) revealed strong differentiation among native wild Sardinian populations, also identifying a new mitochondrial sub- lineage (Corso-Sardo mtDNA) endemic to Corsica and Sardinia. The genomic approach of genotyping by sequencing (GBS) was applied to investigate the genetic structure in 130 individuals from 9 native trout populations in the Mediterranean area (5 peninsular and 4 Sardinian). Samples were selected to include only populations not introgressed with domestic Atlantic S. trutta, to avoid the potential homogenization effect and best represent the original genetic diversity of Italian brown trout populations attributable to Salmo ghigii. The genetic differentiation values between individual populations (Pairwise FST) were high and significant. The highest genetic differentiation was observed between peninsular and Sardinian populations. However, results from genetic structure analyses (STRUCTURE, PCA, DAPC) and species delimitation using Unsupervised Machine Learning (UML) algorithms (Random Forest, RF, and t-Distributed Stochastic Neighbor Embedding, t-SNE) identified each population as a distinct genetic cluster, confirming the high genetic differentiation among the analyzed native populations. Based on the obtained evidence, management and conservation practices for this species should consider each population as an independent management unit. Protecting this diversity is essential to ensure the persistence of native trout in Italian water basins, already severely at risk due to numerous anthropogenic impacts and drastic changes in climatic conditions.

La storia evolutiva della trota fario nell’area mediterranea è stata profondamente influenzata dalle fasi glaciali-interglaciali del Quaternario e dagli eventi correlati di estinzione locale e ricolonizzazione. A seguito dell’isolamento prolungato, le isole mediterranee, tra cui la Sardegna, rappresentano importanti hotspot di diversità. Un recente studio filogenetico del genere Salmo basato sull’intero genoma (SEGHERLOO et al., 2021) suggeriva che le trote sarde potrebbero rappresentare una specie distinta. L’analisi, tuttavia, includeva solo pochi individui da una singola popolazione, potenzialmente sottostimando la variabilità genetica insulare. Infatti, analisi molecolari tradizionali (SPLENDIANI et al., 2023) hanno rivelato una forte differenziazione tra le popolazioni selvatiche native sarde, identificando anche un nuovo sotto-lignaggio mitocondriale (mtDNA Corso-Sardo) endemico di Corsica e Sardegna. L’approccio genomico di genotipizzazione tramite sequenziamento (GBS) è stato applicato per indagare la struttura genetica in 130 individui provenienti da 9 popolazioni di trota native dell’area mediterranea (5 peninsulari e 4 sarde). I campioni sono stati selezionati includendo solo popolazioni non introgresse con S. trutta atlantica domestica, per evitare il potenziale effetto di omogeneizzazione e rappresentare al meglio la diversità genetica originaria delle popolazioni italiane di trota fario riferibili a Salmo ghigii. I valori di differenziazione genetica tra singole popolazioni (Pairwise FST) risultavano elevati e significativi. La più elevata differenziazione genetica è stata osservata tra le popolazioni peninsulari e quelle sarde. Tuttavia i risultati delle analisi di struttura genetica (STRUCTURE, PCA, DAPC) e di delimitazione di specie tramite l’utilizzo di algoritmi di Unsupervised Machine Learning (UML) (Random Forest, RF, e t-Distributed Stochastic Neighbor Embedding, t-SNE) hanno identificato ogni popolazione come un cluster genetico distinto, confermando l’elevata differenziazione genetica tra le singole popolazioni native analizzate. Sulla base delle evidenze ottenute, le pratiche gestionali e di conservazione di questa specie dovrebbero essere realizzate considerando ogni singola popolazione come un’unità gestionale indipendente. La tutela di tale diversità è fondamentale per garantire la persistenza nei bacini idrici italiani della trota nativa, già gravemente a rischio a causa di numerosi impatti antropici e dei drastici cambiamenti nelle condizioni climatiche.