DNA Barcoding unveils cryptic lineages of Hoplias malabaricus from Northeastern Brazil / DNA Barcoding revela linhagens crípticas de Hoplias malabaricus no nordeste do Brasil

Abstract The trahira or wolf fish - Hoplias malabaricus- is a valid species, although recent cytogenetic and molecular studies have indicated the existence of a species complex. In this context, the present study analyzed the mitochondrial COI marker to determine the levels of genetic diversity of specimens from the Brazilian state of Maranhão, and verify the occurrence of distinct lineages within the study area. Samples were collected from the basins of the Turiaçu, Pindaré, Mearim, Itapecuru, and Parnaíba rivers. A 630-bp fragment was obtained from 211 specimens, with 484 conserved and 108 variable sites, and 60 haplotypes (Hd = 0,947; π = 0,033). The phylogenetic analyses indicated the existence of three distinct lineages of H. malabaricus from Maranhão. Genetic distances of 1.5-8.2% were found between all the populations analyzed, while the variation between haplogroups ranged from 2.1% to 7.7%. The AMOVA indicated that most of the molecular variation was found among groups, with high FST values. The high levels of genetic variability found in the present study are supported by the available cytogenetic data. These findings reinforce the need for the development of effective programs of conservation and management independently for each river basin, in order to preserve the genetic variability found in this taxon.

Resumo A traíra - Hoplias malabaricus- é uma espécie válida, embora recentes estudos citogenéticos e moleculares tenham indicado a existência de um complexo de espécies. Neste contexto, o presente estudo analisou o marcador mitocondrial COI para determinar os níveis de diversidade genética dos espécimes do estado do Maranhão e verificar a ocorrência de linhagens distintas dentro da área de estudo. As amostras foram coletadas nas bacias dos rios Turiaçu, Pindaré, Mearim, Itapecuru e Parnaíba. As análises filogenéticas indicaram a existência de três linhagens distintas nas populações do Maranhão. Obteve-se um fragmento de 630 pb de 211 espécimes, com 484 sítios conservados, 108 variáveis e 60 haplótipos (Hd = 0,947; π = 0,033). As análises filogenéticas indicaram a ocorrência de três linhagens distintas de H. malabaricus do Maranhão. Distâncias genéticas de 1.5 a 8.2% foram encontradas entre todas as populações analisadas, enquanto a variação entre os haplogrupos variou de 2.1% a 7.7%. A AMOVA indicou que a maior variação molecular foi entre os grupos, com altos valores de FST. Os altos níveis de variabilidade genética encontrados no presente estudo são suportados pelos dados citogenéticos disponíveis. Essas descobertas reforçam a necessidade de desenvolver programas de conservação e manejo independentemente para cada bacia hidrográfica, a fim de preservar a variabilidade genética encontrada neste táxon.

Molecular characterization and genetic relationships of seven piranha species of the genera Serrasalmus and Pygocentrus (Characiformes: Serrasalmidae) from Paraná-Paraguay, São Francisco and Tocantins River basins in Brazil / Caracterização molecular e relações genéticas de sete espécies de piranhas dos gêneros Serrasalmus e Pygocentrus (Characiformes: Serrasalmidae) das bacias hidrográficas Paraná-Paraguai, São Francisco e Tocantins, no Brasil

Abstract Genetic and phylogenetic relationships among seven piranha species of the genera Serrasalmus and Pygocentrus from the Paraná-Paraguay, São Francisco and Tocantins River basins were evaluated in the present study by partial sequences of two mitochondrial genes, Cytochrome b and Cytochrome c Oxidase I. Phylogenetic analysis of Maximum-Likelihood and Bayesian inference were performed. Results indicated, in general, greater genetic similarity between the two species of Pygocentrus (P. nattereri and P. piraya), between Serrasalmus rhombeus and S. marginatus and between S. maculatus, S. brandtii and S. eigenmanni. Pygocentrus nattereri, S. rhombeus and S. maculatus showed high intraspecific genetic variability. These species have each one, at least two different mitochondrial lineages that, currently, occur in sympatry (S. rhombeus) or in allopatry (P. nattereri and S. maculatus). Species delimitation analysis and the high values of genetic distances observed between populations of S. rhombeus and of S. maculatus indicated that each species may corresponds to a complex of cryptic species. The non-monophyletic condition of S. rhombeus and S. maculatus reinforces the hypothesis. The geographic distribution and the genetic differentiation pattern observed for the piranha species analyzed herein are discussed regarding the geological and hydrological events that occurred in the hydrographic basins.

Resumo Relações genéticas e filogenéticas de sete espécies de piranhas dos gêneros Serrasalmus e Pygocentrus das bacias hidrográficas Paraná-Paraguai, São Francisco e Tocantins foram avaliadas com base em sequências parciais dos genes mitocondriais Citocromo b e Citocromo c Oxidase I. Foram realizadas análises filogenéticas de Máxima Verossimilhança e de inferência Bayesiana. Os resultados indicaram, em geral, maior similaridade genética entre as duas espécies de Pygocentrus (P. nattereri e P. piraya), entre Serrasalmus rhombeus e S. marginatus e entre S. maculatus, S. brandtii e S. eigenmanni. Pygocentrus nattereri, S. rhombeus e S. maculatus revelaram ter alta variabilidade genética intraespecífica. Essas espécies têm, cada uma, pelo menos duas linhagens mitocondriais que, atualmente, ocorrem em simpatria (S. rhombeus) ou alopatria (P. nattereri e S. maculatus). Análises de delimitação de espécies e os altos valores de distância genética observados entre as populações de S. rhombeus e de S. maculatus indicam que cada espécie pode, na verdade, corresponder a um complexo de espécies crípticas. A condição não-monofilética de S. rhombeus e S. maculatus reforça essa hipótese. A distribuição geográfica e o padrão de diferenciação genética observados para as espécies de piranhas analisadas são discutidos com relação aos eventos geológicos e hidrológicos que ocorreram nas bacias hidrográficas.

Comparative cytogenetics of Astyanax (Teleostei: Characidae) from the upper Paraguay basin

Astyanax is one of the most abundant and diverse taxa of fishes in the Neotropical region. In order to increase the amount of cytogenetic information for Astyanax as well as to exhibit data to subsidize future taxonomic studies, this work analyzed three species of Astyanax: two species are cryptic, and are here reported to live in syntopy (A. abramis and A. lacustris); the first karyotype description for A. pirapuan is also presented. Cytogenetic analyzes reveal a diploid number of 2n=50 chromosomes for three species, yet with differences in their karyotype morphology. The physical mapping of 18S rDNA showed up to thirteen sites in A. pirapuan and two in A. abramis and A. lacustris. The physical mapping of 5S rDNA has proven to be an effective marker for the characterization of species of Astyanax studied in this work.(AU)

Astyanax é um dos táxons mais representados e diversos na região Neotropical. Com o intuito de aumentar as informações citogenéticas para Astyanax e apresentar dados que possam subsidiar estudos taxonômicos futuros, este trabalho traz uma análise citogenética de três espécies de Astyanax: duas espécies consideradas crípticas, aqui reportadas em sintopia (A. abramis e A. lacustris) e a primeira descrição cariotípica de A. pirapuan. As análises citogenéticas revelaram 2n=50 cromossomos para as três espécies, com diferença na morfologia cariotípica de cada uma. Foram observados apenas dois sítios de rDNA 18S em A. abramis e A. lacustris e até 13 para A. pirapuan. O mapeamento físico do rDNA 5S se mostrou como um marcador efetivo para a caracterização das espécies de Astyanax abordadas neste estudo.(AU)

Molecular characterization and genetic relationships of seven piranha species of the genera Serrasalmus and Pygocentrus (Characiformes: Serrasalmidae) from Paraná-Paraguay, São Francisco and Tocantins River basins in Brazil

Abstract Genetic and phylogenetic relationships among seven piranha species of the genera Serrasalmus and Pygocentrus from the Paraná-Paraguay, São Francisco and Tocantins River basins were evaluated in the present study by partial sequences of two mitochondrial genes, Cytochrome b and Cytochrome c Oxidase I. Phylogenetic analysis of Maximum-Likelihood and Bayesian inference were performed. Results indicated, in general, greater genetic similarity between the two species of Pygocentrus (P. nattereri and P. piraya), between Serrasalmus rhombeus and S. marginatus and between S. maculatus, S. brandtii and S. eigenmanni. Pygocentrus nattereri, S. rhombeus and S. maculatus showed high intraspecific genetic variability. These species have each one, at least two different mitochondrial lineages that, currently, occur in sympatry (S. rhombeus) or in allopatry (P. nattereri and S. maculatus). Species delimitation analysis and the high values of genetic distances observed between populations of S. rhombeus and of S. maculatus indicated that each species may corresponds to a complex of cryptic species. The non-monophyletic condition of S. rhombeus and S. maculatus reinforces the hypothesis. The geographic distribution and the genetic differentiation pattern observed for the piranha species analyzed herein are discussed regarding the geological and hydrological events that occurred in the hydrographic basins.

Resumo Relações genéticas e filogenéticas de sete espécies de piranhas dos gêneros Serrasalmus e Pygocentrus das bacias hidrográficas Paraná-Paraguai, São Francisco e Tocantins foram avaliadas com base em sequências parciais dos genes mitocondriais Citocromo b e Citocromo c Oxidase I. Foram realizadas análises filogenéticas de Máxima Verossimilhança e de inferência Bayesiana. Os resultados indicaram, em geral, maior similaridade genética entre as duas espécies de Pygocentrus (P. nattereri e P. piraya), entre Serrasalmus rhombeus e S. marginatus e entre S. maculatus, S. brandtii e S. eigenmanni. Pygocentrus nattereri, S. rhombeus e S. maculatus revelaram ter alta variabilidade genética intraespecífica. Essas espécies têm, cada uma, pelo menos duas linhagens mitocondriais que, atualmente, ocorrem em simpatria (S. rhombeus) ou alopatria (P. nattereri e S. maculatus). Análises de delimitação de espécies e os altos valores de distância genética observados entre as populações de S. rhombeus e de S. maculatus indicam que cada espécie pode, na verdade, corresponder a um complexo de espécies crípticas. A condição não-monofilética de S. rhombeus e S. maculatus reforça essa hipótese. A distribuição geográfica e o padrão de diferenciação genética observados para as espécies de piranhas analisadas são discutidos com relação aos eventos geológicos e hidrológicos que ocorreram nas bacias hidrográficas.

DNA Barcoding unveils cryptic lineages of Hoplias malabaricus from Northeastern Brazil

Abstract The trahira or wolf fish - Hoplias malabaricus- is a valid species, although recent cytogenetic and molecular studies have indicated the existence of a species complex. In this context, the present study analyzed the mitochondrial COI marker to determine the levels of genetic diversity of specimens from the Brazilian state of Maranhão, and verify the occurrence of distinct lineages within the study area. Samples were collected from the basins of the Turiaçu, Pindaré, Mearim, Itapecuru, and Parnaíba rivers. A 630-bp fragment was obtained from 211 specimens, with 484 conserved and 108 variable sites, and 60 haplotypes (Hd = 0,947; = 0,033). The phylogenetic analyses indicated the existence of three distinct lineages of H. malabaricus from Maranhão. Genetic distances of 1.5-8.2% were found between all the populations analyzed, while the variation between haplogroups ranged from 2.1% to 7.7%. The AMOVA indicated that most of the molecular variation was found among groups, with high FST values. The high levels of genetic variability found in the present study are supported by the available cytogenetic data. These findings reinforce the need for the development of effective programs of conservation and management independently for each river basin, in order to preserve the genetic variability found in this taxon.

Resumo A traíra - Hoplias malabaricus- é uma espécie válida, embora recentes estudos citogenéticos e moleculares tenham indicado a existência de um complexo de espécies. Neste contexto, o presente estudo analisou o marcador mitocondrial COI para determinar os níveis de diversidade genética dos espécimes do estado do Maranhão e verificar a ocorrência de linhagens distintas dentro da área de estudo. As amostras foram coletadas nas bacias dos rios Turiaçu, Pindaré, Mearim, Itapecuru e Parnaíba. As análises filogenéticas indicaram a existência de três linhagens distintas nas populações do Maranhão. Obteve-se um fragmento de 630 pb de 211 espécimes, com 484 sítios conservados, 108 variáveis e 60 haplótipos (Hd = 0,947; = 0,033). As análises filogenéticas indicaram a ocorrência de três linhagens distintas de H. malabaricus do Maranhão. Distâncias genéticas de 1.5 a 8.2% foram encontradas entre todas as populações analisadas, enquanto a variação entre os haplogrupos variou de 2.1% a 7.7%. A AMOVA indicou que a maior variação molecular foi entre os grupos, com altos valores de FST. Os altos níveis de variabilidade genética encontrados no presente estudo são suportados pelos dados citogenéticos disponíveis. Essas descobertas reforçam a necessidade de desenvolver programas de conservação e manejo independentemente para cada bacia hidrográfica, a fim de preservar a variabilidade genética encontrada neste táxon.

DNA barcoding confirms the occurrence of Rhamdia branneri and Rhamdia voulezi (Siluriformes: Heptapteridae) in the Iguaçu River Basin

DNA barcoding is a widely utilized molecular-based identification of species and taxonomic resolutions. Until recently, Rhamdia voulezi and Rhamdia branneri were considered species synonyms of Rhamdia quelen; however, morphological and cytogenetic analyses have suggested the validity of distinct species. Due to the absence of molecular taxonomy of R. voulezi and R. branneri, the objective of this study was to test its validity through traditional DNA barcoding and the GMYC (General Mixed Yule Coalescent) COI-based analyses in 19 specimens from the Iguaçu River Basin. In both methodologies, three MOTUs (Molecular Operational Taxonomic Units) were identified based on the estimated optimum threshold (OT = 0.77). The average inter-MOTU distance (NJ, K2P) between R. branneri and R. voulezi was 1.4%, and 0% intra-MOTU distance in both species. The two species identified as R. branneri and R. voulezi showed correspondence with taxonomic and morphological identifications. With regard to R. quelen, the average intra-MOTU distance was greater than OT (2.7%), indicating that this species can be formed by different MOTUs. We suggest that molecular and taxonomic studies should be employed concurrently in R. quelen, to prevent contamination of wild species by hybridizations.(AU)

O DNA barcoding é uma ferramenta molecular precisa para a identificação de espécies e resoluções taxonômicas. Até recentemente, Rhamdia voulezi e Rhamdia branneri eram consideradas sinônimas de Rhamdia quelen, contudo caracteres morfológicos e citogenéticos têm apontado à validade de ambas. Devido à escassez de informações sobre a taxonomia molecular de R. voulezi e R. branneri, o objetivo do presente estudo foi testar a validade das mesmas através do método de DNA barcoding tradicional e GMYC (General Mixed Yule Coalescent), por meio da análise do gene COI em 19 espécimes do rio Iguaçu. Em ambos os métodos, três MOTUs (Unidades Taxonômicas Operacionais Moleculares) foram identificadas com base no ótimo threshold (OT = 0,77). A média inter-MOTU (NJ, K2P) entre R. branneri e R. voulezi foi 1,4%, com valores de 0% intra-MOTUs em ambas espécies. As duas espécies identificadas como R. voulezi e R. branneri apresentaram correspondência com a identificação taxonômica e morfológica dos respectivos vouchers. No que se refere a R. quelen, os resultados intra-MOTU foram superiores ao OT (2,7%), evidenciando a possibilidade de existirem diferentes MOTUs denominadas como R. quelen. Sugerimos que estudos moleculares e taxonômicos sejam empregados em R. quelen, para evitar a contaminação de espécies selvagens por hibridizações.(AU)