Citogenética comparativa em espécies de Hypostomus (Siluriformes, Loricariidae, Hypostominae) : contribuição da fração repetitiva do genoma para a diversidade cromossômica do grupo

Hypostomus is the widest genus of the armored catfishes in South America. This group presents a great diversity in color pattern and morphology, and shows not conservative chromosomal features. Different classes of repetitive DNAs have distinct evolutionary dynamics in the genome of eukaryotes. Therefore, analyses and distribution of these sequences in chromosomes may provide important data about karyotype evolution and diversification. Given the large chromosomal variability of species of the genus Hypostomus, coupled with the valuable role of repetitive DNAs to elucidate evolutionary questions, this study aimed at contributing to the knowledge of the karyotype evolution of the genus Hypostomus, trying to understand the role of repetitive DNAs in this scenario. Classical cytogenetic analyses of Hypostomus ancistroides, Hypostomus iheringii, Hypostomus nigromaculatus e Hypostomus tapijara show that the diploid number, karyotype formula, heterochromatic distribution and location of ribosomic DNAs are widely variable in this group. In H. iheringii, it was identified a hetechromatic polymorphism, which is possibly related to the process of heterochromatinization. The present chromosomic characterization of H. iheringii and H. tapijara comprise the first cytogenetic studies in these species, which indicates the existence of a great unexplored diversity in this genus. In Hypostomus, few data concerning the location and characterization of repetitive sequences are available. The fluorescence in situ hybridization with rDNAs 18S and 5S probes showed different results for the four species, occurring simple, multiple and syntenic markings. The sites of (TTAGGG)n were restricted to the terminal portion of the arms of all chromosomes in H. ancistroides, H. nigromaculatus and H. tapijara, which corroborates the evolution pattern based on centric fissions proposed to Hypostomus. However, in H. iheringii, it was evidenced ITS sites (Interstitial Telomeric Site) on a chromosome pair, suggesting the presence of other chromosomal rearrangements in the evolution of the group, in addition to centric fissions. The sequence (GATA)n, the largest component of the Bkm satellite DNA, and the retrotransposons Rex1, vi Rex3 and Rex6 showed a dispersed pattern in all species, indicating the possible relationship of these sequences with the great diversity of Hypostomus karyotype.Universidade Federal de Minas GeraisHypostomus é o gênero de cascudos mais amplamente distribuído na América do Sul. Apresenta grande diversidade interespecífica quanto ao padrão de coloração e morfologia, e mostra-se não conservado do ponto de vista cromossômico. Diferentes classes de DNAs repetitivos apresentam dinâmicas evolutivas distintas no genoma dos eucariotos. Assim sendo, a análise e distribuição dessas sequências nos cromossomos podem fornecer dados resolutivos sobre a diversificação e evolução cariotípica. Considerando a grande variabilidade cromossômica encontrada em espécies do gênero Hypostomus, aliada ao papel dos DNAs repetitivos para a elucidação de questões de natureza evolutiva, este trabalho teve como objetivo contribuir para o conhecimento da evolução cariotípica do gênero Hypostomus, buscando compreender o papel dos DNAs repetitivos neste cenário. Com a análise citogenética clássica de Hypostomus ancistroides, Hypostomus iheringii, Hypostomus nigromaculatus e Hypostomus tapijara foi observado que o número diploide, fórmula cariotípica, distribuição heterocromática e localização dos DNAs ribossômicos são amplamente variáveis no grupo. Em H. iheringii, foi identificado um polimorfismo heterocromático populacional possivelmente relacionado ao processo de heterocromatinização. A presente descrição cromossômica de H. iheringii e H. tapijara compreendem os primeiros estudos citogenéticos nestas espécies, indicando a existência de uma grande diversidade neste gênero ainda inexplorada. Em Hypostomus, poucos dados encontram-se disponíveis quanto à localização e caracterização de sequências repetitivas. A hibridização in situ fluorescente com sondas de rDNA 18S e 5S evidenciaram resultados distintos para as quatro espécies, ocorrendo marcações simples, múltiplas e sintênicas. Os sítios (TTAGGG)n mostraram-se restritos à porção terminal de todos os cromossomos de H. nigromaculatus, H. ancistroides e H. tapijara, corroborando o padrão evolutivo baseado em fissões cêntricas proposto para Hypostomus. Contudo, em H. iheringii foi evidenciada a ocorrência de sítios ITS (Interstitial Telomeric Site) em um par cromossômico, sugerindo a ocorrência de outros rearranjos cromossômicos na evolução do grupo, além das fissões cêntricas. A sequência (GATA)n, iv maior componente do DNA satélite Bkm, e os retroelementos Rex1, Rex3 e Rex6 evidenciaram padrão de distribuição disperso nas quatro espécies, indicando a possível relação destas sequências com a grande diversidade cariotípica encontrada em Hypostomus

Investigação do papel dos DNAs repetitivos na evolução cromossômica de espécies de Apareiodon (Characiformes, Parodontidae)

Parodontidae comprises the genera Parodon, Apareiodon e Saccodon, including 32 valid species. Of these, 16 occur in Brazil, and only ten defined at species level and one at genus level possess available chromosomal data. Due to the lack of cytogenetic data of Parodontidae species from the Tocantins-Araguaia and Jaguaribe river basins, this study analyzed by cytogenetic (classical and molecular) and molecular (DNA Barcode) methods six populations from the Tocantins-Araguaia river basin (Apareiodon cavalcante, Apareiodon sp.1, Apareiodon sp. 2, Apareiodon machrisi, Apareiodon argenteus and Parodon cf. pongoensis) and one species from the Jaguaribe river basin (Apareiodon davisi), in order to contribute to the knowledge of the genetic diversity of the family and assist in the understanding of chromosome evolution of this fish group. For all of the Apareiodon analyzed species was identified conservation in diploid number, distribution pattern of heterochromatic blocks and dispersion pattern of repetitive fraction WAp. However, karyotype formula, active nucleolar organizer regions, location of ribosomal genes 45S and 5S and distribution of satellite DNA pPh2004 sites shown to be variable among the species. The (GATA)n and telomeric (TTAGGG)n sequences exhibited similar pattern in A. cavalcante, Apareiodon sp.1, Apareiodon sp. 2 and A. machrisi. In this work, we described the first reports of ribosomal genes co-location for Parodontidae, being observed in A. cavalcante, Apareiodon sp.1, Apareiodon sp. 2, A. machrisi and A. davisi, and also the polymorphism involving the two ribosomal sequences of A. davisi. Analysis of histones H1 and H4 localization represent the first study of histone genes in the family and showed that the seven collected species have co-location of these sequences in a chromosome pair, occuring one additional site of H1 in A. davisi, and dispersed sites of this sequence by the chromosomes of the species. Chromosomal analysis and DNA Barcode performed in A. cavalcante, Apareiodon sp.1, Apareiodon sp. 2 and A. machrisi showed recent divergence among these individual groups, suggesting that Apareiodon sp. 2 is a possible new species, and Apareiodon sp. 1 is a population of A. machrisi. This work contributed to the knowledge of the genetic diversity of viii Parodontidae, presenting unpublished chromosomal and molecular data of this family. General analysis of chromosomal data of this family revealed conservation of karyotype macrostructure, however, more detailed analyzes indicated the occurrence of a great variety of chromosomal microstructural level. The results presented in this study, along with that available in literature, indicated that this microstructure chromosome diversity is clearly linked to repetitive DNAs dynamics.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Parodontidae é composta pelos gêneros Parodon, Apareiodon e Saccodon, incluindo 32 espécies consideradas válidas. Destas, 16 ocorrem em território brasileiro e apenas 11 possuem dados cromossômicos disponíveis. Considerando a escassez de dados citogenéticos para espécies de Parodontidae das bacias dos rios Tocantins-Araguaia e Jaguaribe, o presente trabalho analisou através de metodologias citogenéticas (clássicas e moleculares) e moleculares (DNA Barcode) seis populações da bacia dos rios Tocantins-Araguaia (Apareiodon cavalcante, Apareiodon sp.1, Apareiodon sp. 2, Apareiodon machrisi, Apareiodon argenteus e Parodon cf. pongoensis) e uma espécie da bacia do rio Jaguaribe (Apareiodon davisi), com o intuito de contribuir para o conhecimento da diversidade genética da família e auxiliar na compreensão da taxonomia e evolução cromossômica desse grupo de peixes. Para todas as espécies de Apareiodon analisadas, foi identificada conservação no número diploide, padrão de distribuição de heterocromatina e padrão de dispersão da fração repetitiva WAp. Entretanto, a fórmula cariotípica, as regiões organizadoras de nucléolo ativas, a localização dos genes ribossomais 45S e 5S e a distribuição dos sítios do DNA satélite pPh2004 mostraram-se variáveis entre as espécies. As sequências (GATA)n e telomérica (TTAGGG)n exibiram padrão similar para A. cavalcante, Apareiodon sp.1, Apareiodon sp. 2, A. machrisi. No presente trabalho foram descritos os primeiros relatos de co-localização de genes ribossomais para Parodontidae, sendo observados em A. cavalcante, Apareiodon sp.1, Apareiodon sp. 2, A. machrisi e A. davisi, e também do polimorfismo envolvendo as duas sequências ribossomais verificado em A. davisi. As análises da localização das sequências das histonas H1 e H4 representam os primeiros dados de genes histônicos para a família e evidenciaram para as sete espécies coletadas a ocorrência de co-localização destas sequências em um par cromossômico, ocorrendo um sítio adicional de H1 em A. davisi, e sítios dispersos dessa sequência pelos cromossomos das espécies. Análises cromossômicas e de DNA Barcode realizadas para A. cavalcante, Apareiodon sp.1, Apareiodon sp. 2, A. machrisi evidenciaram divergência recente entre esses grupos de indivíduos, vi sugerindo que Apareiodon sp. 2 represente uma possível espécie que carece de descrição taxonômica e Apareiodon sp. 1 seja uma população de A. machrisi. O presente trabalho contribuiu para o conhecimento da diversidade genética de Parodontidae, apresentando dados cromossômicos e moleculares inéditos desta família. Análises gerais dos dados cromossômicos conhecidos para a família revelam conservação da macroestrutura cariotípica, entretanto, análises mais detalhadas evidenciam a ocorrência de uma grande diversidade cromossômica em nível microestrutural. Os resultados apresentados no presente trabalho, juntamente aos disponíveis em literatura, indicam que esta diversidade da microestrutura cromossômica encontra-se claramente associada à dinâmica dos DNAs repetitivos.2012/15258-

Are scattered microsatellites weak chromosomal markers? Guided mapping reveals new insights into Trachelyopterus (Siluriformes: Auchenipteridae) diversity.

The scattered distribution pattern of microsatellites is a challenging problem in fish cytogenetics. This type of array hinders the identification of useful patterns and the comparison between species, often resulting in over-limited interpretations that only label it as "scattered" or "widely distributed". However, several studies have shown that the distribution pattern of microsatellites is non-random. Thus, here we tested whether a scattered microsatellite could have distinct distribution patterns on homeologous chromosomes of closely related species. The clustered sites of 18S and 5S rDNA, U2 snRNA and H3/H4 histone genes were used as a guide to compare the (GATA)n microsatellite distribution pattern on the homeologous chromosomes of six Trachelyopterus species: T. coriaceus and Trachelyopterus aff. galeatus from the Araguaia River basin; T. striatulus, T. galeatus and T. porosus from the Amazonas River basin; and Trachelyopterus aff. coriaceus from the Paraguay River basin. Most species had similar patterns of the (GATA)n microsatellite in the histone genes and 5S rDNA carriers. However, we have found a chromosomal polymorphism of the (GATA)n sequence in the 18S rDNA carriers of Trachelyopterus galeatus, which is in Hard-Weinberg equilibrium and possibly originated through amplification events; and a chromosome polymorphism in Trachelyopterus aff. galeatus, which combined with an inversion polymorphism of the U2 snRNA in the same chromosome pair resulted in six possible cytotypes, which are in Hardy-Weinberg disequilibrium. Therefore, comparing the distribution pattern on homeologous chromosomes across the species, using gene clusters as a guide to identify it, seems to be an effective way to further the analysis of scattered microsatellites in fish cytogenetics