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de Almeida BRR, Farias Souza L, Alves TA, Cardoso AL, de Oliveira JA, Augusto Ribas TF, Dos Santos CEV, do Nascimento LAS, Sousa LM, da Cunha Sampaio MI, Martins C, Nagamachi CY, Pieczarka JC, Noronha RCR. Chromosomal organization of multigene families and meiotic analysis in species of Loricariidae (Siluriformes) from Brazilian Amazon, with description of a new cytotype for genus Spatuloricaria. Biol Open 2023; 12:bio060029. [PMID: 37819723 PMCID: PMC10651099 DOI: 10.1242/bio.060029] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/06/2023] [Accepted: 10/03/2023] [Indexed: 10/13/2023] Open
Abstract
In the Amazon, some species of Loricariidae are at risk of extinction due to habitat loss and overexploitation by the ornamental fish market. Cytogenetic data related to the karyotype and meiotic cycle can contribute to understanding the reproductive biology and help management and conservation programs of these fish. Additionally, chromosomal mapping of repetitive DNA in Loricariidae may aid comparative genomic studies in this family. However, cytogenetics analysis is limited in Amazonian locariids. In this study, chromosomal mapping of multigenic families was performed in Scobinancistrus aureatus, Scobinancistrus pariolispos and Spatuloricaria sp. Meiotic analyzes were performed in Hypancistrus zebra and Hypancistrus sp. "pão". Results showed new karyotype for Spatuloricaria sp. (2n=66, NF=82, 50m-10sm-6m). Distinct patterns of chromosomal organization of histone H1, histone H3 and snDNA U2 genes were registered in the karyotypes of the studied species, proving to be an excellent cytotaxonomic tool. Hypotheses to explain the evolutionary dynamics of these sequences in studied Loricariidae were proposed. Regarding H. zebra and H. sp. "pão", we describe the events related to synapse and transcriptional activity during the meiotic cycle, which in both species showed 26 fully synapsed bivalents, with high gene expression only during zygotene and pachytene. Both Hypancistrus species could be used may be models for evaluating changes in spermatogenesis of Loricariidae.
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Affiliation(s)
- Bruno Rafael Ribeiro de Almeida
- Laboratório de Citogenética, Centro de Estudos Avançados da Biodiversidade, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal do Pará. Belém 66075-750, Pará, Brazil
- Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará. Campus Itaituba. Itaituba, 68183-300, Pará, Brazil
| | - Luciano Farias Souza
- Laboratório de Citogenética, Centro de Estudos Avançados da Biodiversidade, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal do Pará. Belém 66075-750, Pará, Brazil
| | - Thyana Ayres Alves
- Laboratório de Citogenética, Centro de Estudos Avançados da Biodiversidade, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal do Pará. Belém 66075-750, Pará, Brazil
| | - Adauto Lima Cardoso
- Laboratório Genômica Integrativa, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista. Botucatu, CEP 18618-970, São Paulo, Brazil
| | - Juliana Amorim de Oliveira
- Laboratório de Citogenética, Centro de Estudos Avançados da Biodiversidade, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal do Pará. Belém 66075-750, Pará, Brazil
| | - Talita Fernanda Augusto Ribas
- Laboratório de Citogenética, Centro de Estudos Avançados da Biodiversidade, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal do Pará. Belém 66075-750, Pará, Brazil
| | - Carlos Eduardo Vasconcelos Dos Santos
- Laboratório de Citogenética, Centro de Estudos Avançados da Biodiversidade, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal do Pará. Belém 66075-750, Pará, Brazil
| | | | - Leandro Melo Sousa
- Faculdade de Ciências Biológicas, Universidade Federal do Pará, Campus de Altamira. Altamira, CEP 68372-040, Pará, Brazil
| | - Maria Iracilda da Cunha Sampaio
- Instituto de Estudos Costeiros, Universidade Federal do Pará, Campus Universitário de Bragança.. Bragança, CEP 68600-000, Pará, Brazil
| | - Cesar Martins
- Laboratório Genômica Integrativa, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista. Botucatu, CEP 18618-970, São Paulo, Brazil
| | - Cleusa Yoshiko Nagamachi
- Laboratório de Citogenética, Centro de Estudos Avançados da Biodiversidade, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal do Pará. Belém 66075-750, Pará, Brazil
| | - Julio Cesar Pieczarka
- Laboratório de Citogenética, Centro de Estudos Avançados da Biodiversidade, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal do Pará. Belém 66075-750, Pará, Brazil
| | - Renata Coelho Rodrigues Noronha
- Laboratório de Genética e Biologia Celular, Centro de Estudos Avançados da Biodiversidade, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal do Pará. Belém 66075-750, Pará, Brazil
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Piscor D, Paiz LM, Baumgärtner L, Cerqueira FJ, Fernandes CA, Lui RL, Parise-Maltempi PP, Margarido VP. Chromosomal mapping of repetitive sequences in Hyphessobrycon eques (Characiformes, Characidae): a special case of the spreading of 5S rDNA clusters in a genome. Genetica 2020; 148:25-32. [PMID: 31997050 DOI: 10.1007/s10709-020-00086-3] [Citation(s) in RCA: 6] [Impact Index Per Article: 1.5] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/05/2019] [Revised: 10/28/2019] [Accepted: 01/20/2020] [Indexed: 01/23/2023]
Abstract
Cytogenetic data showed a variation in diploid chromosome number in the genus Hyphessobrycon ranging from 2n = 46 to 52, and studies involving repetitive DNA sequences are scarce in representatives of this genus. The purpose of this paper was the chromosomal mapping of repetitive sequences (rDNA, histone genes, U snDNA and microsatellites) and investigation of the amplification of 5S rDNA clusters in the Hyphessobrycon eques genome. Two H. eques populations displayed 2n = 52 chromosomes, with the acrocentric pair No. 24 bearing Ag-NORs corresponding with CMA3+/DAPI-. FISH with a 18S rDNA probe identified the NORs on the short (p) arms of the acrocentric pairs Nos. 22 and 24. The 5S rDNA probe visualized signals on almost all chromosomes in genomes of individuals from both populations (40 signals); FISH with H3 histone probe identified two chromosome pairs, with the pericentromeric location of signals; FISH with a U2 snDNA probe identified one chromosome pair bearing signals, on the interstitial chromosomal region. The mononucleotide (A), dinucleotide (CA) and tetranucleotide (GATA) repeats were observed on the centromeric/pericentromeric and/or terminal positions of all chromosomes, while the trinucleotide (CAG) repeat showed signals on few chromosomes. Molecular analysis of 5S rDNA and non-transcribed spacers (NTS) showed microsatellites (GATA and A repeats) and a fragment of retrotransposon (SINE3/5S-Sauria) inside the sequences. This study expanded the available cytogenetic data for H. eques and demonstrated to the dispersion of the 5S rDNA sequences on almost all chromosomes.
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Affiliation(s)
- Diovani Piscor
- Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Laboratório de Citogenética, Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE), Rua Universitária, 2069, Cascavel, PR, ZIP: 85819-110, Brazil. .,Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul (UEMS), Unidade de Mundo Novo, BR 163, Km 20.2, Mundo Novo, MS, ZIP: 79980-000, Brazil.
| | - Leonardo Marcel Paiz
- Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Laboratório de Citogenética, Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE), Rua Universitária, 2069, Cascavel, PR, ZIP: 85819-110, Brazil
| | - Lucas Baumgärtner
- Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Laboratório de Citogenética, Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE), Rua Universitária, 2069, Cascavel, PR, ZIP: 85819-110, Brazil
| | - Fiorindo José Cerqueira
- Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Laboratório de Citogenética, Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE), Rua Universitária, 2069, Cascavel, PR, ZIP: 85819-110, Brazil
| | - Carlos Alexandre Fernandes
- Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul (UEMS), Unidade de Mundo Novo, BR 163, Km 20.2, Mundo Novo, MS, ZIP: 79980-000, Brazil
| | - Roberto Laridondo Lui
- Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Laboratório de Citogenética, Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE), Rua Universitária, 2069, Cascavel, PR, ZIP: 85819-110, Brazil
| | - Patricia Pasquali Parise-Maltempi
- Instituto de Biociências, Departamento de Biologia, Laboratório de Citogenética, Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" (UNESP), Av. 24A, 1515, Rio Claro, SP, ZIP: 13506-900, Brazil
| | - Vladimir Pavan Margarido
- Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Laboratório de Citogenética, Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE), Rua Universitária, 2069, Cascavel, PR, ZIP: 85819-110, Brazil
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Usso MC, Santos ARD, Gouveia JG, Frantine-Silva W, Araya-Jaime C, Oliveira MLMD, Foresti F, Giuliano-Caetano L, Dias AL. Genetic and Chromosomal Differentiation of Rhamdia quelen (Siluriformes, Heptapteridae) Revealed by Repetitive Molecular Markers and DNA Barcoding. Zebrafish 2018; 16:87-97. [PMID: 30227086 DOI: 10.1089/zeb.2018.1576] [Citation(s) in RCA: 8] [Impact Index Per Article: 1.3] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 01/30/2023] Open
Abstract
Rhamdia quelen, a species of Heptapteridae, is considered to be a complex because of taxonomic and phylogenetic inconsistencies. Determining the physical location of repetitive DNA sequences on the chromosomes and the DNA barcode might increase our understanding of these inconsistencies within different groups of fish. To this end, we analyzed R. quelen populations from two river basins in Brazil, Paraguay and Parana, using DNA barcoding and different chromosomal markers, including U2 snDNA, which has never been analyzed for any Rhamdia species. Cytochrome c oxidase I gene sequence analysis revealed a significant differentiation among populations from the Miranda and Quexada rivers, with genetic distances compatible to those found among different species in neotropical fishes. Our results, in general, revealed a conservative chromosomal evolution in R. quelen and a differential distribution of some markers, such as 5S rDNA and U2 snDNA, in different populations. We suggest that R. quelen must undergo a major revision in its morphological, genetic, and cytogenetic molecular and taxonomic structure to elucidate possible operational taxonomic units.
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Affiliation(s)
- Mariana Campaner Usso
- 1 Departamento de Biologia Geral, Centro de Ciências Biológicas (CCB), Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Brazil
| | - Angélica Rossotti Dos Santos
- 1 Departamento de Biologia Geral, Centro de Ciências Biológicas (CCB), Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Brazil
| | - Juceli Gonzalez Gouveia
- 1 Departamento de Biologia Geral, Centro de Ciências Biológicas (CCB), Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Brazil
| | - Wilson Frantine-Silva
- 1 Departamento de Biologia Geral, Centro de Ciências Biológicas (CCB), Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Brazil
| | - Cristian Araya-Jaime
- 2 Departamento de Morfologia, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, Brazil
| | | | - Fausto Foresti
- 2 Departamento de Morfologia, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, Brazil
| | - Lucia Giuliano-Caetano
- 1 Departamento de Biologia Geral, Centro de Ciências Biológicas (CCB), Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Brazil
| | - Ana Lúcia Dias
- 1 Departamento de Biologia Geral, Centro de Ciências Biológicas (CCB), Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Brazil
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Santos ARD, Usso MC, Gouveia JG, Araya-Jaime C, Frantine-Silva W, Giuliano-Caetano L, Foresti F, Dias AL. Chromosomal Mapping of Repetitive DNA Sequences in the Genus Bryconamericus (Characidae) and DNA Barcoding to Differentiate Populations. Zebrafish 2017; 14:261-271. [PMID: 28355106 DOI: 10.1089/zeb.2016.1380] [Citation(s) in RCA: 9] [Impact Index Per Article: 1.3] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/13/2022] Open
Abstract
The mapping of repetitive DNA sites by fluorescence in situ hybridization has been widely used for karyotype studies in different species of fish, especially when dealing with related species or even genera presenting high chromosome variability. This study analyzed three populations of Bryconamericus, with diploid number preserved, but with different karyotype formulae. Bryconamericus ecai, from the Forquetinha river/RS, presented three new cytotypes, increasing the number of karyotype forms to seven in this population. Other two populations of Bryconamericus sp. from the Vermelho stream/PR and Cambuta river/PR exhibited interpopulation variation. The chromosome mapping of rDNA sites revealed unique markings among the three populations, showing inter- and intrapopulation variability located in the terminal region. The molecular analysis using DNA barcoding complementing the cytogenetic analysis also showed differentiation among the three populations. The U2 small nuclear DNA repetitive sequence exhibited conserved features, being located in the interstitial region of a single chromosome pair. This is the first report on its occurrence in the genus Bryconamericus. Data obtained revealed a karyotype variability already assigned to the genus, along with polymorphism of ribosomal sites, demonstrating that this group of fish can be undergoing a divergent evolutionary process, constituting a substantive model for studies of chromosomal evolution.
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Affiliation(s)
- Angélica Rossotti Dos Santos
- 1 Laboratório de Citogenética Animal, Departamento de Biologia Geral, Universidade Estadual de Londrina , Londrina, Brazil
| | - Mariana Campaner Usso
- 1 Laboratório de Citogenética Animal, Departamento de Biologia Geral, Universidade Estadual de Londrina , Londrina, Brazil
| | - Juceli Gonzalez Gouveia
- 1 Laboratório de Citogenética Animal, Departamento de Biologia Geral, Universidade Estadual de Londrina , Londrina, Brazil
| | - Cristian Araya-Jaime
- 2 Laboratório de Citogenética de Vertebrados, ICBM Facultad de Medicina, Universidad de Chile , Santiago, Chile .,3 Laboratório de Genética e Ecologia Animal, Departamento de Biologia Geral, Universidade Estadual de Londrina , Londrina, Brazil .,4 Departamento de Morfologia, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista , Botucatu, Brazil
| | - Wilson Frantine-Silva
- 3 Laboratório de Genética e Ecologia Animal, Departamento de Biologia Geral, Universidade Estadual de Londrina , Londrina, Brazil
| | - Lucia Giuliano-Caetano
- 1 Laboratório de Citogenética Animal, Departamento de Biologia Geral, Universidade Estadual de Londrina , Londrina, Brazil
| | - Fausto Foresti
- 4 Departamento de Morfologia, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista , Botucatu, Brazil
| | - Ana Lúcia Dias
- 1 Laboratório de Citogenética Animal, Departamento de Biologia Geral, Universidade Estadual de Londrina , Londrina, Brazil
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