DNA barcoding em Nematoda: uma análise exploratória utilizando sequências de cox1 depositadas em bancos de dados

Tradicionalmente, os nematoides (Filo Nematoda) são identificados através de características morfológicas, mas essa abordagem nem sempre é suficiente. Além disso, há uma potencial diversidade críptica no filo muito difícil de ser detectada e descrita. Neste trabalho, avaliamos a eficácia do gene citocromo c oxidase I (cox1) como DNA barcode para nematoides. Através de uma ampla amostragem no banco de dados GenBank e de um rigoroso processo de curadoria, foram obtidas 4.283 sequências de cox1 atribuídas a 516 espécies e 196 gêneros de nematoides. A partir do conjunto de dados principal, adicionalmente compilamos 20 conjuntos de dados secundários, de modo a representar as categorias de subclasse (2), subordem (3), família (8) e gênero (7). Realizamos cálculos de distância interespecífica e intraespecífica para verificar se em alguma escala taxonômica do Filo Nematoda existe um barcoding gap que torne possível a definição de um limiar de distância genética. Adicionalmente, testamos a eficácia do gene cox1 como DNA barcode para a identificação de nematoides e utilizamos o software ABGD (Automatic Barcode Gap Discovery) para estimar o número de espécies presentes no conjunto de dados compilado. Apenas dois dos 21 conjuntos de dados analisados mostraram um barcoding gap consistente (Strongyloides e Strongyloididae), embora exista uma tendência forte ao barcoding gap em pelo menos outros sete conjuntos de dados. Nossos dados mostram que a posição do barcoding gap (ou da tendência a esse gap) varia muito, e que o uso de DNA barcoding em níveis taxonômicos inferiores, como gênero e família, gera resultados mais satisfatórios. Os resultados apontam que o gene cox1 funciona para a identificação de mais de 75% das espécies amostradas, o que sugere que esse marcador é eficiente para identificação de espécimes, embora seja atualmente subutilizado. No entanto, identificações incorretas de sequências do GenBank e problemas na delimitação de espécies dificultam a interpretação dos dados obtidos. Isso é corroborado pelas análises feitas no ABGD, que estimaram um número de espécies diferente que o previsto para a maioria dos conjuntos de dados analisados. Nossos resultados mostram que através da manutenção de um banco de dados de referência que obedeça a critérios taxonômicos rigorosos, o uso do gene cox1 como código de barras molecular pode se tornar um importante aliado dos caracteres morfológicos na taxonomia e sistemática de Nematoda.Traditionally, nematodes (phylum Nematoda) are identified through morphological characteristics, but this approach is not always sufficient. In addition, there is a cryptic nematode diversity that is very difficult to detect and describe. We evaluated the effectiveness of cytochrome c oxidase subunit I (cox1) as a DNA barcoding gene for nematodes. Through extensive sampling in GenBank and a rigorous curation process, 4,283 cox1 sequences were obtained representing 516 species and 196 genera of nematodes. From the main data set, we compiled 20 sets of secondary data to represent the categories of subclass (2), suborder (3), family (8), and genus (7). We performed interspecific and intraspecific comparisons in multiple taxonomic levels of phylum Nematoda to search for a barcoding gap that makes possible the definition of a threshold. In addition, we tested the effectiveness of the cox1 gene as a species identifier for nematodes and used ABGD (Automatic Barcode Gap Discovery) software to estimate the number of putative species present in the compiled datasets. Only two of the 21 datasets analyzed showed a consistent barcoding gap (Strongyloides and Strongyloididae), although there is a strong tendency to a barcoding gap in at least other seven data sets. Our data showed that the position of the barcoding gap (or the tendency to it) greatly varies, and that the use of DNA barcoding at lower taxonomic levels such as genus and family yields more satisfactory results. Our analysis showed that cox1 successfully identifies more than 75% of the species sampled, which suggests that this marker is efficient for specimen identification although it is currently underexplored for this phylum. However, incorrect labeling of GenBank sequences and problems in species delimitation make it difficult to interpret the obtained data. As shown in the ABGD results, for most of the analyzed data sets the number of putative species inferred was different from the taxonomic labels informed on GenBank. Our results show that through the maintenance of a reference database that obeys rigorous taxonomic criteria, cox1 might be an important ally to morphology in nematode taxonomy and systematics

Molecular identification of shark meat from local markets in southern Brazil based on DNA barcoding : evidence for mislabeling and trade of endangered species

Elasmobranchs, the group of cartilaginous fishes that include sharks and rays, are especially vulnerable to overfishing due to low fecundity and late sexual maturation. A significant number of elasmobranch species are currently overexploited or threatened by fisheries activities. Additionally, several recent reports have indicated that there has been a reduction in regional elasmobranch population sizes. Brazil is an important player in elasmobranch fisheries and one of the largest importers of shark meat. However, carcasses entering the shark meat market have usually had their fins and head removed, which poses a challenge to reliable species identification based on the morphology of captured individuals. This is further complicated by the fact that the internal Brazilian market trades several different elasmobranch species under a common popular name: “cação.” The use of such imprecise nomenclature, even among governmental agencies, is problematic for both controlling the negative effects of shark consumption and informing the consumer about the origins of the product. In this study, we used DNA barcoding (mtDNA, COI gene) to identify, at the species level, “cação” samples available in local markets from Southern Brazil. We collected 63 samples traded as “cação,” which we found to correspond to 20 different species. These included two teleost species: Xiphias gladius (n = 1) and Genidens barbus (n = 6), and 18 species from seven elasmobranch orders (Carcharhiniformes, n = 42; Squaliformes, n = 3; Squatiniformes, n = 2; Rhinopristiformes, n = 4; Myliobatiformes, n = 3; Rajiformes, n = 1; and Torpediniformes, n = 1). The most common species in our sample were Prionace glauca (n = 15) and Sphyrna lewini (n = 14), while all other species were represented by four samples or less. Considering IUCN criteria, 47% of the elasmobranch species found are threatened at the global level, while 53% are threatened and 47% are critically endangered in Brazil. These results underline that labeling the meat of any shark species as “cação” is problematic for monitoring catch allocations from the fishing industry and discourages consumer engagement in conservationist practices through informed decision-making

DNA barcoding em Nematoda: uma análise exploratória utilizando sequências de cox1 depositadas em bancos de dados

Tradicionalmente, os nematoides (Filo Nematoda) são identificados através de características morfológicas, mas essa abordagem nem sempre é suficiente. Além disso, há uma potencial diversidade críptica no filo muito difícil de ser detectada e descrita. Neste trabalho, avaliamos a eficácia do gene citocromo c oxidase I (cox1) como DNA barcode para nematoides. Através de uma ampla amostragem no banco de dados GenBank e de um rigoroso processo de curadoria, foram obtidas 4.283 sequências de cox1 atribuídas a 516 espécies e 196 gêneros de nematoides. A partir do conjunto de dados principal, adicionalmente compilamos 20 conjuntos de dados secundários, de modo a representar as categorias de subclasse (2), subordem (3), família (8) e gênero (7). Realizamos cálculos de distância interespecífica e intraespecífica para verificar se em alguma escala taxonômica do Filo Nematoda existe um barcoding gap que torne possível a definição de um limiar de distância genética. Adicionalmente, testamos a eficácia do gene cox1 como DNA barcode para a identificação de nematoides e utilizamos o software ABGD (Automatic Barcode Gap Discovery) para estimar o número de espécies presentes no conjunto de dados compilado. Apenas dois dos 21 conjuntos de dados analisados mostraram um barcoding gap consistente (Strongyloides e Strongyloididae), embora exista uma tendência forte ao barcoding gap em pelo menos outros sete conjuntos de dados. Nossos dados mostram que a posição do barcoding gap (ou da tendência a esse gap) varia muito, e que o uso de DNA barcoding em níveis taxonômicos inferiores, como gênero e família, gera resultados mais satisfatórios. Os resultados apontam que o gene cox1 funciona para a identificação de mais de 75% das espécies amostradas, o que sugere que esse marcador é eficiente para identificação de espécimes, embora seja atualmente subutilizado. No entanto, identificações incorretas de sequências do GenBank e problemas na delimitação de espécies dificultam a interpretação dos dados obtidos. Isso é corroborado pelas análises feitas no ABGD, que estimaram um número de espécies diferente que o previsto para a maioria dos conjuntos de dados analisados. Nossos resultados mostram que através da manutenção de um banco de dados de referência que obedeça a critérios taxonômicos rigorosos, o uso do gene cox1 como código de barras molecular pode se tornar um importante aliado dos caracteres morfológicos na taxonomia e sistemática de Nematoda.Traditionally, nematodes (phylum Nematoda) are identified through morphological characteristics, but this approach is not always sufficient. In addition, there is a cryptic nematode diversity that is very difficult to detect and describe. We evaluated the effectiveness of cytochrome c oxidase subunit I (cox1) as a DNA barcoding gene for nematodes. Through extensive sampling in GenBank and a rigorous curation process, 4,283 cox1 sequences were obtained representing 516 species and 196 genera of nematodes. From the main data set, we compiled 20 sets of secondary data to represent the categories of subclass (2), suborder (3), family (8), and genus (7). We performed interspecific and intraspecific comparisons in multiple taxonomic levels of phylum Nematoda to search for a barcoding gap that makes possible the definition of a threshold. In addition, we tested the effectiveness of the cox1 gene as a species identifier for nematodes and used ABGD (Automatic Barcode Gap Discovery) software to estimate the number of putative species present in the compiled datasets. Only two of the 21 datasets analyzed showed a consistent barcoding gap (Strongyloides and Strongyloididae), although there is a strong tendency to a barcoding gap in at least other seven data sets. Our data showed that the position of the barcoding gap (or the tendency to it) greatly varies, and that the use of DNA barcoding at lower taxonomic levels such as genus and family yields more satisfactory results. Our analysis showed that cox1 successfully identifies more than 75% of the species sampled, which suggests that this marker is efficient for specimen identification although it is currently underexplored for this phylum. However, incorrect labeling of GenBank sequences and problems in species delimitation make it difficult to interpret the obtained data. As shown in the ABGD results, for most of the analyzed data sets the number of putative species inferred was different from the taxonomic labels informed on GenBank. Our results show that through the maintenance of a reference database that obeys rigorous taxonomic criteria, cox1 might be an important ally to morphology in nematode taxonomy and systematics

Análise filogenética de Temnocephala Blanchard, 1849 (Platyhelminthes, Dalytyphloplanida) epibiontes em crustáceos

A infraordem Temnocephalida Blanchard, 1849 é composta por platelmintos epibiontes de água doce. Cada espécie de temnocefálido vive sobre uma espécie ou em um grupo de espécies de hospedeiros relacionados filogeneticamente, ou seja, com uma história evolutiva em comum. A maioria tem como hospedeiros crustáceos parastacídeos, e há um consenso de que estes foram, evolutivamente, seus hospedeiros primitivos. O gênero-tipo de Temnocephalidae, Temnocephala Blanchard, 1849, ocorre exclusivamente na região Neotropical. Grande parte dos trabalhos com Temnocephala incluem descrições de novas espécies e registros em novos grupos e espécies hospedeiras, mas muito pouco se sabe a respeito das relações filogenéticas entre as espécies do gênero. O deste trabalho é propor, através de análise cladística, uma hipótese para as relações de parentesco entre as espécies do gênero Temnocephala epibiontes em crustáceos e verificar se estas espécies formam um grupo monofilético. O material estudado pertence à Coleção Helmintológica do Departamento de Zoologia da UFRGS. Um total de 15 táxons terminais foram utilizados no presente estudo: oito espécies do gênero Temnocephala epbibiontes em crustáceos foram incluídas no grupo interno, e como grupos externos foram utilizadas outras espécies do gênero Temnocephala epibiontes em moluscos e quelônios. As árvores foram enraizadas em Diceratocephala boschmai Baer, 1953. Foram considerados na análise filogenética um total de 44 caracteres morfológicos, considerados como de igual peso. Os dados foram submetidos a uma análise de parcimônia por busca heurística. A análise resultou em uma única árvore mais parcimoniosa, com 97 passos, índice de consistência de 52% e índice de retenção de 62%. A árvore mostra que os representantes do gênero Temnocephala epibiontes em crustáceos não formam um grupo monofilético. Ou seja, durante a história evolutiva do grupo, a diversificação dessas espécies ocorreu de forma independente. A partir de um ancestral com hospedeiro parastacídeo houve, evolutivamente, a conquista de outros grupos hospedeiros e o retorno para hospedeiros parastacídeos, visto que existem espécies atuais epibiontes em crustáceos desta família. A análise filogenética mostrou também que as espécies epibiontes em quelônios formam um grupo monofilético. As espécies epibiontes em moluscos também ficaram reunidas em um clado, conforme outros estudos já haviam mostrado, mas um próximo passo para verificar a monofilia deste grupo de espécies é incluir nas análises a espécie Temnocephala euryhalina Seixas, Amato & Amato, 2015, até agora a única espécie do gênero epibionte em moluscos neritídeos e de hábito eurialino

Four new stink bug mitogenomes corroborate the internal inconsistencies in the classification of Pentatomidae (Hemiptera)

Gonçalves, Leonardo Tresoldi, Pezzi, Pedro Henrique, Bianchi, Filipe Michels (2022): Four new stink bug mitogenomes corroborate the internal inconsistencies in the classification of Pentatomidae (Hemiptera). Zootaxa 5120 (1): 128-142, DOI: 10.11646/zootaxa.5120.1.

Evolution and diversification of the O-methyltransferase (OMT) gene family in Solanaceae

Abstract O-methyltransferases (OMTs) are a group of enzymes involved in several fundamental biological processes in plants, including lignin biosynthesis, pigmentation, and aroma production. Despite the intensive investigation of the role of OMTs in plant secondary metabolism, the evolution and diversification of this gene family in Solanaceae remain poorly understood. Here, we conducted a genome-wide survey of OMT genes in six Solanaceae species, reconstructing gene phylogenetic trees, predicting the potential involvement in biological processes, and investigating the exon/intron structure and chromosomal location. We identified 57 caffeoyl-CoA OMTs (CCoAOMTs) and 196 caffeic acid OMTs (COMTs) in the studied species. We observed a conserved gene block on chromosome 2 that consisted of tandem duplicated copies of OMT genes. Our results suggest that the expansion of the OMT gene family in Solanaceae was driven by whole genome duplication, segmental duplication, and tandem duplication, with multiple genes being retained by neofunctionalization and subfunctionalization. This study represents an essential first step in unraveling the evolutionary history of OMTs in Solanaceae. Our findings deepen our understanding of the crucial role of OMTs in several biological processes and highlight their significance as potential biotechnological targets