Population structure of the Common Snook: evidence of genetic isolation in the Gulf of Mexico and connectivity across the western Atlantic

Abstract

Objective The Common Snook Centropomus undecimalis is a species widely distributed throughout the western Atlantic, playing a key ecological role in coastal and estuarine ecosystems. Despite its broad distribution from Florida to southeastern Brazil, little is known about the genetic patterns underlying its population connectivity. This study aimed to characterize the genetic structure of this species and to infer patterns of genetic diversity and connectivity across its range.

Methods A total of 100 individuals collected from Florida to southeastern Brazil were genotyped at 11 microsatellite loci. Genetic structure was assessed using Bayesian clustering analysis, discriminant analysis of principal components, and analysis of molecular variance. Genetic differentiation among populations was estimated by pairwise FST, and recent gene flow was inferred from migration proportions among the identified genetic profiles.

Results Three distinct genetic profiles were identified: one exclusive to the southern Gulf of Mexico (Gulf Profile) and two along the Atlantic coast (Northern and Southern profiles), both contributing to a central mixed zone in northern South America. Analysis of molecular variance revealed greater variation within populations (68.8%). When admixed individuals (<80% assignment) were excluded, the variation among groups increased to 27.2%, while within-group variation remained high (68.4%). The Gulf Profile showed strong differentiation from the others (FST = 0.33–0.39), whereas differentiation between the Northern and Southern profiles was lower but significant (FST = 0.038). Recent migration analysis indicated high genetic self-recruitment within each profile (68–99%) and limited gene flow among them, except for significant migration from the Southern Profile to the Northern Profile (migration rate = 0.301). Genetic diversity was high across all profiles, with greater allelic richness and heterozygosity in the Gulf Profile and lower values in the Southern Profile; 90 private alleles were identified, most of them in the Gulf Profile.

Conclusions The Common Snook exhibits an isolated stock in the southern Gulf of Mexico, likely maintained by historical processes and local oceanographic dynamics, such as the Loop Current and cyclonic vortices. Along the Atlantic coast, two distinct genetic profiles (Northern and Southern) are connected by a transitional zone in northern South America characterized by extensive genetic admixture. Atlantic connectivity appears to be facilitated by ocean currents and the species’ broad ecological plasticity, including tolerance to salinity variation and diadromous migrations. These findings provide valuable insights for conservation and fisheries management strategies throughout the distributional range of this species.

RESUMO Objetivo:

O Robalo Flexa Centropomus undecimalis é uma espécie amplamente distribuída ao longo do Atlântico ocidental, desempenhando um papel ecológico fundamental nos ecossistemas costeiros e estuarinos. Apesar de sua ampla distribuição do estado da Flórida até o sudeste do Brasil, pouco se sabe sobre os padrões genéticos que sustentam a conectividade entre suas populações. Este estudo teve como objetivo caracterizar a estrutura genética desta espécie e inferir padrões de diversidade genética e conectividade ao longo de sua área de ocorrência. Métodos:

Um total de 100 indivíduos, coletados desde a Flórida até o sudeste do Brasil, foi genotipado para 11 loci microssatélites. A estrutura genética foi avaliada por meio de análise de agrupamento Bayesiana, análise discriminante de componentes prinicipais e análise de variância molecular. A diferenciação genética entre populações foi estimada pelos valores de FST par a par, e o fluxo gênico recente foi inferido a partir das proporções de migração entre os perfis genéticos identificados. Resultados:

Três perfis genéticos distintos foram identificados: um exclusivo do sul do Golfo do México (Perfil Golfo) e dois ao longo da costa Atlântica (perfis Norte e Sul), ambos contribuindo para uma zona de mistura ao norte da América do Sul. A análise de variância molecular revelou maior variação dentro das populações (68.8%). Quando os indivíduos de contribuição genética misturada (<80% de atribuição) foram excluídos, a variação entre grupos aumentou para 27.2%, enquanto a variação dentro dos grupos permaneceu alta (68.4%). O Perfil Golfo apresentou forte diferenciação em relação aos demais (FST = 0.33–0.39), enquanto a diferenciação entre os perfis Norte e Sul foi menor, mas significativa (FST = 0.038). A análise de migração recente indicou elevado autorecrutamento genético dentro de cada perfil (68–99%) e fluxo gênico limitado entre eles, exceto por migração significativa do Perfil Sul para o Perfil Norte (m = 0.301). A diversidade genética foi alta em todos os perfis, com maior riqueza alélica e heterozigosidade no Perfil Golfo e valores menores no Perfil Sul; 90 alelos privados foram identificados, a maioria no Perfil Golfo. Conclusões:

O Robalo Flexa apresenta um estoque isolado no sul do Golfo do México, provavelmente mantido por processos históricos e dinâmicas oceanográficas locais, como a Corrente de Loop e vórtices ciclônicos. Ao longo da costa Atlântica, dois perfis genéticos distintos (Norte e Sul) estão conectados por uma zona de transição no norte da América do Sul, caracterizada por ampla mistura genética. A conectividade Atlântica parece ser facilitada pelas correntes oceânicas e pela ampla plasticidade ecológica da espécie, incluindo tolerância à variação de salinidade e migrações diádromas. Esses resultados fornecem informações valiosas para estratégias de conservação e manejo pesqueiro em toda a área de distribuição desta espécie.