Estudos citogenéticos e do DNA mitocondrial em espécies de Pimelodidae (Siluriformes) : um enfoque na taxonomia e sistemática do grupo

Abstract

Pimelodidae é uma família de peixes endêmica e amplamente distribuída na região Neotropical. Com 114 espécies as relações filogenéticas entre seus gêneros ainda não são totalmente compreendidas. Com o objetivo de gerar dados que possam auxiliar no entendimento das relações dentro desta família, foram realizados estudos citogenéticos e análises moleculares em dez espécies de três gêneros de Pimelodidae que ocorrem ao longo das bacias hidrográficas brasileiras. Os exemplares foram coletados no rio Piquiri, bacia do Alto rio Paraná; no rio Iguaçu, jusante às Cataratas do Iguaçu na bacia do Médio rio Paraná; no rio Iguaçu, bacia do Baixo rio Iguaçu; no rio Ijuí, bacia do Alto rio Uruguai; no rio Uruguai, bacia do baixo rio Uruguai; no rio Miranda, bacia do Alto rio Paraguai e no Lago Catalão, na bacia Amazonica. Buscando compreender as relações filogenéticas envolvendo Iheringichthys e Bergiaria, foram realizados estudos citogenéticos e do DNA mitocondrial em três populações de Iheringichthys labrosus, uma população determinada como Iheringichthys cf. syi e uma população de Bergiaria westermanni. Estudos citogenéticos básicos e moleculares foram realizados em Pimelodus pantaneiro do rio Miranda, bacia do Alto rio Paraguai e em Pimelodus cf. blochii da bacia Amazônica, além do mapeamento de sequências repetitivas U2 snDNA em seis espécies de Pimelodus. As análises mostraram a presença de 2n=56 cromossomos em todas as espécies, exceto em 4 exemplares de Pimelodus cf. blochii, reforçando a hipótese de número diplóide basal para a família. As AgRONs, confirmadas pela FISH-DNAr 18S, foram localizadas na região terminal de um par de cromossomos nas espécies de Iheringichthys e Pimelodus, exceto nos cariomorfos B e C de Pimelodus cf. blochii em que múltiplos cístrons de DNAr 18S foram observados, sendo essa uma condição nova para as espécies de Pimelodidae estudadas até o momento, pois todas as outras espécies possem esses sítios em apenas um par de cromossomo. O padrão de distribuição de heterocromatina encontrado é semelhante ao observado em outros Pimelodidae, com maiores divergências em Pimelodus cf. blochii, apresentando divergencias específicas entre as espécies permitindo sua caracterização, consistindo em um importante marcador. A localização das sequências de DNAr 5S em Iheringichthys permitiu diferenciar I. labrosus de I. cf. syi, podendo ser utilizado como marcador taxonômico. As análises de máxima verossimilhança e Bayesiana agruparam B. westermanni e I. cf. syi em um clado distinto das populações de I. labrosus. As diferenças citogenética e moleculares entre essas espécies sugerem que I. cf. syi deve ser realocado em Bergiaria ou que todas estas espécies devem fazer parte do mesmo gênero, reforçando a necessidade de uma revisão taxonômica das espécies destes gêneros. A localização do U2 snDNA foi observada em um par de cromossomos na região pericentromérica em todas as espécies de Pimelodus, aqui estudadas, demostrando uma provável manutenção do padrão de dispersão desses gene no genoma dessas espécies. Em P. pantaneiro o DNAr 5S foi encontrado em dois pares de cromossomos. As análises citogenéticas em Pimelodus cf. blochii mostram a ocorrência de três cariomorfos (A, B e C) com variações na localização e no número de sítios de DNAr 5S e 18S. Os dados citogenéticos e moleculares de Iheringichthys e Bergiaria possibilitam a melhor compreensão da história evolutiva ocorrida entra suas espécies e sugerem um novo arranjo para esses grupos. A descrição da organização cariotípica de Pimelodus pantaneiro e o mapeamento da sequências repetitivas U2 snDNA, pela primeira vez em espécies de Pimelodus, fornecem importantes informações sobre a organização genômica desse grupo. Os resultados do presente estudo revelam dados que contribuem para o conhecimento da história evolutiva das espécies de Pimelodidae, permitem estabelecer e compreender as relações filogenéticas dentro dos grupos e auxiliam na identificação das espécies, fornecendo bases para planos de manejo e conservação adequados

Pimelodidae is an endemic and widely distributed fish family in the Neotropical region. With 114 species, phylogenetic relationships among their genera are not yet fully understood. In order to generate data that could help in understanding the relationships within this family, cytogenetic studies and molecular analyzes were performed on ten species of three genera of Pimelodidae that occur along the Brazilian watersheds. The specimens were collected in the Piquiri River, Upper Parana River Basin; on the Iguaçu River, downstream of the Iguaçu Falls in the Middle Paraná River Basin; on the Iguaçu River, Lower Iguaçu River Basin; on the Ijuí River, Upper Uruguay River Basin; on the Uruguay River, the Uruguay River basin; on the Miranda River, the Upper Paraguay River Basin and on the Catalão Lake, in the Amazon basin. In order to understand the phylogenetic relationships involving Iheringichthys and Bergiaria, cytogenetic and mitochondrial DNA studies were performed in three populations of Iheringichthys labrosus, one population determined as Iheringichthys cf. syi and one population of Bergiaria westermanni. Basic and molecular cytogenetic studies were performed in Pimelodus pantaneiro of the Miranda River, Upper Paraguay River basin and in Pimelodus cf. blochii of the Amazon basin, besides the mapping of repetitive sequences U2 snDNA in six species of Pimelodus. The analyzes showed the presence of 2n = 56 chromosomes in all species, except in four specimens of Pimelodus cf. blochii, reinforcing the hypothesis of basal diploid number for the family. The AgNORs, confirmed by FISH-rDNA 18S, were located in the terminal region of a pair of chromosomes in the Iheringichthys and Pimelodus species, except in the B and C caryomorphs of Pimelodus cf. blochii in which multiple cistrons of 18S rDNA were observed, a new condition for the Pimelodidae species studied so far, since all other species have these sites in only one pair of chromosomes. The pattern of heterochromatin distribution found is similar to that observed in other Pimelodidae, with greater divergences in Pimelodus cf. blochii, presenting specific divergences among the species allowing its characterization, consisting of an important marker. The location of the 5S rDNA sequences in Iheringichthys allowed differentiating I. labrosus from I. cf. syi, and can be used as a taxonomic marker. The maximum likelihood and Bayesian analyzes grouped B. westermanni and I. cf. syi in a distinct clade of the populations of I. labrosus. The cytogenetic and molecular differences between these species suggest that I. cf. syi must be reallocated in Bergiaria or that all these species should be part of the same genus, reinforcing the need for a taxonomic revision of the species of these genera. The location of U2 snDNA was observed in a pair of chromosomes in the pericentromeric region of all Pimelodus species studied, demonstrating a possible maintenance of the dispersion pattern of these genes in the genome of these species. In P. pantaneiro, 5S rDNA was found on two pairs of chromosomes. Cytogenetic analyzes in Pimelodus cf. blochii show the occurrence of three caryomorphs (A, B and C) with variations in the location and number of 5S and 18S rDNA sites. The cytogenetic and molecular data of Iheringichthys and Bergiaria provide a better understanding of the evolutionary history of their species and suggest a new arrangement for these groups. The description of the karyotypic organization of Pimelodus pantaneiro and the mapping of the repetitive sequences U2 snDNA, for the first time in species of Pimelodus, provide important information about the genomic organization of this group. The results of the present study reveal data that contribute to the knowledge of the evolutionary history of the Pimelodidae species, allow to establish and understand the phylogenetic relationships within the groups and to assist in the identification of the species, providing the basis for adequate management and conservation plans