ABSTRACT
Ancistrus is a specious genus of armored catfishes that has been extensively used for cytogenetic studies in the last 17 years. A comparison of the extensive karyotypic plasticity within this genus is presented with new cytogenetic analysis for Ancistrus cf. multispinis and Ancistrus aguaboensis. This study aims to improve our understanding of chromosomal evolution associated with changes in the diploid number (2n) and the dispersion of ribosomal DNAs (rDNAs) within Ancistrus. Ancistrus cf. multispinis and A. aguaboensis exhibit 2n of 52 and 50 chromosomes, respectively. Given that A. cf. multispinis shares a 2n = 52 also found in Pterygoplichthyini, the sister group for Ancistrini, a Robertsonian (Rb) fusion event is proposed for the 2n reduction in A. aguaboensis. 5S rDNAs pseudogenes sites have already been associated with Rb fusion in Ancistrus and our analysis suggests that the 2n reduction in A. aguaboensis was triggered by double strand breaks (DSBs) and chromosomal rearrangements at 5S rDNA sites. The presence of evolutionary breakpoint regions (EBRs) into rDNA cluster is proposed to explain part of the Rb fusion in Ancistrus. Cytogenetic data presented extends the diversity already documented in Ancistrus to further understand the role of chromosomal rearrangements in the diversification of Ancistrini.(AU)
Ancistrus é um gênero rico em espécies de peixes conhecidos como cascudos e tem sido alvo de estudos citogenéticos nos últimos 17 anos. Uma comparação da plasticidade presente no gênero é apresentada com novas análises citogenéticas para Ancistrus cf. multispinis e Ancistrus aguaboensis. Este estudo visa melhorar nossa compreensão da evolução cromossômica associada as alterações do número diploide (2n) e a dispersão de DNAs ribossômicos (rDNAs) em Ancistrus. Ancistrus cf. multispinis e A. aguaboensis apresentaram 2n de 52 e 50 cromossomos, respectivamente. Visto que A. cf. multispinis compartilha 2n = 52 também encontrado em Pterygoplichthyini, o grupo irmão para Ancistrini, um evento de fusão Robertsoniana (Rb) é proposto para a redução do 2n em A. aguaboensis. Sítios de pseudogenes de rDNA 5S já foram associados a eventos de fusão Rb em Ancistrus e nossas análises sugerem que a redução do 2n em A. aguaboensis foi desencadeada por quebras na dupla fita e rearranjos cromossômicos em sítios de rDNA 5S. A presença de evolutionary breakpoint regions (EBRs) em clusters de rDNA foi proposta para explicar parte da fusão Rb em Ancistrus. Os dados citogenéticos apresentados ampliam a diversidade já documentada em Ancistrus visando melhor entender o papel dos rearranjos cromossômicos na diversificação de Ancistrini.(AU)
Subject(s)
Animals , Catfishes/genetics , DNA, Ribosomal , Cytogenetic Analysis , Gender IdentityABSTRACT
The transposable elements (TE) have been widely applied as physical chromosome markers. However, in Loricariidae there are few physical mapping analyses of these elements. Considering the importance of transposable elements for chromosomal evolution and genome organization, this study conducted the physical chromosome mapping of retroelements (RTEs) Rex1, Rex3 and Rex6 in seven species of the genus Harttia and four species of the genus Hypostomus, aiming to better understand the organization and dynamics of genomes of Loricariidae species. The results showed an intense accumulation of RTEs Rex1, Rex3 and Rex6 and dispersed distribution in heterochromatic and euchromatic regions in the genomes of the species studied here. The presence of retroelements in some chromosomal regions suggests their participation in various chromosomal rearrangements. In addition, the intense accumulation of three retroelements in all species of Harttia and Hypostomus, especially in euchromatic regions, can indicate the participation of these elements in the diversification and evolution of these species through the molecular domestication by genomes of hosts, with these sequences being a co-option for new functions.(AU)
Os elementos transponíveis (TE) têm sido amplamente aplicados como marcadores cromossômicos. Contudo, em Loricariidae, há poucas análises de mapeamento físico destes elementos. Considerando a importância de elementos transponíveis para a evolução cromossômica e organização genômica, este trabalho realizou o mapeamento físico cromossômico dos retroelementos (RTEs) Rex1, Rex3 e Rex6 em sete espécies do gênero Harttia e em quatro espécies do gênero Hypostomus, com o intuito de melhor compreender a organização e dinâmica dos genomas das espécies de Loricariidae. Os resultados evidenciaram um intenso acúmulo dos RTEs Rex1, Rex3 e Rex6 e distribuição dispersa em regiões heterocromáticas e eucromáticas no genoma das espécies estudadas. A presença de retroelementos em algumas regiões cromossômicas sugere sua participação em vários rearranjos cromossômicos. Além disso, o intenso acúmulo dos três retroelementos em todas as espécies de Harttia e Hypostomus, especialmente em regiões eucromáticas, pode indicar a participação destes elementos na diversificação e evolução destas espécies através da domesticação molecular pelo genoma dos hospedeiros, com estas sequências sendo co-optadas paras novas funções.(AU)
Subject(s)
Animals , Catfishes/genetics , Genes, pX/genetics , In Situ Hybridization/veterinaryABSTRACT
The genus Corydoras comprises a diversity of species with different diploid numbers. We compared cytogenetic data among Corydoras species from different rivers of the Ponta Grossa Arch region in southern Brazil. Corydoras ehrhardti and C. aff. paleatus have a similar karyotype formula and the same diploid number (2n = 44). Corydoras lacrimostigmata has a higher diploid number, with 2n = 58 chromosomes. Fluorescence in situ hybridization using 5S and 18S ribosomal DNA probes suggests that these ribosomal DNA sequences are involved in chromosomal rearrangements in these Corydoras species. 5S rDNA is a chromosomal marker that is considered to be unique to the species analyzed in this study. Signals of interstitial telomeric sites are seen in a chromosome pair of C. lacrimostigmata, suggesting chromosomal rearrangements via fusions or translocations. This study revealed that C. ehrhardti and C. aff. paleatus have exclusive chromosomal markers associated with chromosome differentiation, which we speculate to prevent genetic introgression.(AU)
Corydoras compreende um gênero diversificado com espécies de diferentes números diploides. Nós comparamos dados citogenéticos de espécies de Corydoras de diferentes rios da região do Arco de Ponta Grossa no sul do Brasil. Corydoras ehrhardti e C. aff. paleatus tem fórmula cariotípica similar e o mesmo número diploide (2n = 44). Corydoras lacrimostigmata tem um número diploide maior, com 2n= 58 cromossomos. A hibridação in situ fluorescente (FISH) com sondas de DNA ribossomal 5S e 18S sugere que estas sequências de DNA ribossomal estão envolvidas em rearranjos cromossômicos nestas espécies de Corydoras. A marcação do DNAr 5S foi considerada espécie-específico para as espécies analisadas neste estudo. Sinais de sítios teloméricos intersticiais foram vistos em um par de cromossomos de C. lacrimostigmata sugerindo a ocorrência de rearranjos cromossômicos como fusões ou translocações. Este estudo revelou que as espécies C. ehrhardti e C. aff. paleatus têm marcadores cromossômicos exclusivos associados à diferenciação cromossômica, os quais, em nossa hipótese, podem prevenir a introgressão gênica.(AU)
Subject(s)
Animals , Catfishes/classification , Catfishes/genetics , Hybridization, Genetic , Karyotyping/classificationABSTRACT
Trichomycterus is a specious fish genus within Trichomycterinae and displays remarkable karyotype diversity. However, knowledge about their genomic structure and location of repetitive sequence is still limited. In order to better understand the karyotype diversification, we analyzed nine species of Trichomycterus using classical and molecular cytogenetic techniques. Results revealed a conserved diploid chromosome number of 2n=54 chromosomes in all analyzed species, although remarkable differences on the constitutive heterochromatin distribution were observed. In addition, while the 18S rDNA showed a conserved distribution pattern, the 5S rDNA sites showed a quite diverse location considering the analyzed species. Remarkably, both ribosomal genes were co-located in all species, except in T . iheringi , suggesting that co-localization is probably an ancestral condition in Trichomycterus . Finally, three analyzed species showed heterochromatic B chromosomes, reinforcing the intense genomic reorganization occurring in Trichomycterus . Our results showed that chromosomal variations are not restricted to differences in karyotype formula as previously proposed, but also to modifications on the microstructural level of resolution.
Trichomycterus é um especioso gênero dentro de Trichomycterinae e exibe marcante diversidade cariotípica. No entanto, o conhecimento sobre sua estrutura genômica e localização de seqüências repetitivas ainda é restrita. Para um melhor conhecimento sobre a sua diversificação cariotípica, nós analisamos nove especies de Trichomycterus usando técnicas de citogenética clássica e molecular. Os resultados revelaram um conservado número diploide de 2n = 54 cromossomos em todas as espécies analisadas, embora diferentes marcações na distribuição da heterocromatina constitutiva tenham sido observadas. Além disso, enquanto o DNAr 18S mostrou um padrão de distribuição conservado, os sítios de DNAr 5S mostraram uma localização bastante diversa, considerando as espécies analisadas. Ambos os genes ribossomais foram co-localizados em todas as espécies, exceto em T. iheringi , sugerindo que a co-localização é provavelmente uma condição ancestral em Trichomycterus . Finalmente, três espécies analisadas mostraram cromossomos B heterocromáticos, reforçando uma intensa reoganização genômica ocorrendo em Trichomycterus . Nossos resultados mostraram que variações cromossômicas não estão restritas à diferenças na fórmula cariotípica, como proposto anteriormente, mas também às alterações a níveis de resolução estrutural.
Subject(s)
Animals , Catfishes/classification , Catfishes/genetics , Sequence Analysis, DNA/veterinaryABSTRACT
Two populations of the Astyanax scabripinnis complex, isolated by a waterfall with over 100 meters depth and inhabiting different altitudes of the same river (1850 m a.s.l. and 662 m a.s.l.) were compared in reproductive data, geometric morphometry, tooth morphology, anal-fin rays counts, and karyotype, in order to test the hypothesis of speciation between the two populations. The results in the geometric morphometry analysis showed differences between the populations. Discriminant function analysis (DFA) and canonical variance analysis revealed sexual dimorphism. Secondary sexual characters, such as hooks in the anal fin rays of the males are absent in the lower altitude population. Both populations had the same macro karyotype structure, except for the absence of B chromosomes in the lower altitude population. The fluorescence in situ hybridization showed differences for both markers (18S rDNA and 5S rDNA), and reproductive data suggests pre-zygotic reproductive isolation among the two populations. The data showed the absence of gene flow, indicating that an incipient speciation process has occurred, which leads the two populations to follow independent evolutionary pathways.
Duas populações do complexo Astyanax scabripinnis isoladas por uma queda d´água de mais de 100 metros de altura e localizadas em diferentes altitudes do mesmo rio (662 m e 1850 m a.s.l.) foram comparadas através de dados de reprodução, cariótipo, morfometria geométrica, morfologia dentária, e número de raios da nadadeira anal, de modo a testar a hipótese de especiação entre as duas populações. Os resultados de morfometria geométrica mostraram diferenças entre as populações. A análise da função discriminante (DFA) e a análise de variância canônica (CVA) demonstraram a presença de dimorfismo sexual. Caracteres sexuais secundários, como ganchos em raios da nadadeira anal dos machos, estão ausentes na população de menor altitude. Ambas as populações têm a mesma macro estrutura cariotípica, exceto pela ausência de cromossomos B na população de menor altitude. A hibridação in situ mostrou diferenças para ambos os marcadores (rDNA 18S e rDNA 5S), e os dados de reprodução sugerem isolamento reprodutivo pré-zigótico entre as duas populações. Os dados mostram ausência de fluxo gênico, indicando que ocorreu um processo de especiação incipiente, o que leva as duas populações seguirem vias evolutivas independentes.
Subject(s)
Animals , Biological Evolution , Cytogenetics/instrumentation , Morphogenesis , Species Specificity , Fishes/classificationABSTRACT
The recently described fish species, Astyanax altiparanae (tetra) is common in the upper rio Paraná basin, and has been reported in the Iguaçu basin. However, its natural origin in the rio Iguaçu is questionable. In the present work, karyotypical and morphological features of two populations of Astyanax altiparanae from the upper rio Tibagi and upper rio Iguaçu were compared. Both populations showed 2n=50 chromosomes and differences in their karyotype formula, NOR-bearing chromosomes and location of heterochromatin. Morphometric data from both populations were analyzed through free-size canonical variables. Cytogenetic and morphological results were mostly coincident showing exclusive markers that reflect their degree of populational isolation. In addition to other geographic, morphological and molecular data for A. altiparanae populations from the lower rio Iguaçu and rio Paraná tributaries upstream from the Itaipu Dam (South Brazil), the present results indicate that the two populations analyzed in this study belong to different stocks. The presence of this species along the rio Iguaçu basin would be a consequence of a complex and poorly understood evolutionary history.
Astyanax altiparanae, recentemente descrita, é comum na bacia do alto rio Paraná, tendo sido registrada recentemente na bacia do rio Iguaçu. Entretanto, sua origem natural no rio Iguaçu é questionável. No presente trabalho algumas características cariotípicas e morfológicas de duas populações de Astyanax altiparanae do rio alto rio Tibagi e alto rio Iguaçu foram comparadas. Ambas as populações mostraram 2n=50 cromossomos e diferenças nas suas fórmulas de cariotípicas, cromossomos portadores das regiões organizadoras de nucléolos e localização da heterocromatina. Dados morfométricos das duas populações foram analisados para variáveis canônicas livres de tamanho. Os dados citogenéticos e morfológicos foram coincidentes e mostraram marcas exclusivas que refletem o grau de isolamento populacional. Em adição a outros dados geográficos, morfológicos e moleculares em populações de A. altiparanae do baixo rio Iguaçu e tributários do rio Paraná acima da represa de Itaipu (Sul do Brasil), os presentes resultados indicam que as duas populações analisadas neste estudo pertençam a diferentes estoques. A presença desta espécie ao longo da bacia do rio Iguaçu pode ser uma conseqüência de uma história evolutiva complexa e pouco conhecida.