Estudos citogenéticos e aloenzimáticos do gênero Hypostomus (Siluriformes, Loricariidae) das bacias dos rios Paraná e Paraguai

Abstract

Introdução: O gênero Hypostomus é o mais especioso da família Loricariidae, apresentando mais de 120 espécies descritas. Possui uma sistemática confusa devido à presença de uma ampla variação na sua morfologia e padrão de cores, o que dificulta a identificação de muitas espécies. Problemas de identificação também são verificados para os Hypostomus da região do Pantanal. Dentre as poucas espécies deste gênero identificadas para esta região estão H. boulengeri e H. cochliodon, as quais são amplamente distribuídas ao longo da bacia do rio Paraguai. Por sua vez, H. ancistroides é encontrado em toda a bacia do alto rio Paraná, e sua grande variação cariotípica desperta o interesse na investigação de suas populações. Os estudos citogenéticos no gênero Hypostomus, têm evidenciado variações quanto ao número cromossômico, fórmula cariotípica, padrões de NOR e banda C, enquanto a eletroforese de isoenzimas tem contribuído com a identificação de marcadores bioquímicos e na análise da variabilidade genética para este grupo. Desta forma, propomos o estudo de H. boulengeri e H. cochliodon da região próxima ao Pantanal (bacia do Alto Paraguai) e de três populações de H. ancistroides (bacias do rio Tietê, rio Ivaí e rio Pirapó pertencentes à bacia do alto rio Paraná), através de análises citogenéticas e aloenzimáticas com o objetivo de verificar os respectivos padrões citogenéticos e genético bioquímico que possam auxiliar na identificação dos espécimes deste grupo, além de estimar sua variabilidade genética. Através da análise citogenética foi avaliada a fórmula cariotípica, o número fundamental e o padrão de NOR, pela coloração com nitrato de prata nas cinco populações de Hypostomus coletadas, além de evidenciar a distribuição da heterocromatina constitutiva e as regiões organizadoras de nucléolos em H. boulengeri e H. cochliodon através do FISH (hibridização fluorescente in situ) com sonda 18S. Exemplares das cinco populações tiveram nove sistemas enzimáticos analisados (AAT, ACP, ADH, GDH, G3PDH, GPI, IDH, MDH e SOD) pela eletroforese horizontal em gel de amido, e para as populações de H. ancistroide stambém foi avaliada a isoenzima lactato desidrogenase (LDH). A análise citogenética mostrou número diplóide de 68 cromossomos e fórmula cariotípica de 14m+14sm+22st+18a para H. boulengeri e 64 cromossomos distribuídos em 16m+24sm+16st+8a para H. cochliodon. Hypostomus boulengeri apresentou NOR múltipla (até oito cromossomos marcados) e cinco padrões de banda C. Enquanto H. cochliodon revelou NOR simples e a heterocromatina distribuída nas regiões pericentroméricas e braço curto de alguns cromossomos. A eletroforese de isoenzimas revelou dois locos diagnósticos (Idh-A e Gdh-A) entre as duas populações, além de vários locos (Aat-A, Adh-A, Gpi-B, G3pdh-A, G3pdh-B, Idh-A e Idh-B) com alelos exclusivos para H. boulengeri. A variabilidade genética indicada pelo valor da heterozigosidade média esperada (He) foi de 0,2461 para H. boulengeri e 0,0309 para H. cochliodon. Os dados sugerem uma maior variação citogenética e aloenzimática para H. boulengeri. As populações de H. ancistroides revelaram o mesmo número diplóide (2n=68). No entanto, as fórmulas cariotípicas variaram de 16m+20sm+10st+22a para a população do córrego Jurumirim, 14m+14sm+16st+24a para a do ribeirão Cambira e 16m+18sm+10st+24a para a do córrego Tauá. A NOR apareceu no braço curto de três pares de cromossomos, porém o padrão foi distinto para as três populações de H. ancistroides. Desta forma, os dados citogenéticos corroboraram com os da literatura, que revelam uma ampla variação tanto nas fórmulas cariotípicas, quanto nas marcações de NOR para populações desta espécie. A variabilidade genética para as três populações foi baixa em relação à média calculada para peixes (He = 0,051). A presença de locos diagnósticos para a população do ribeirão Cambira (Idh-A) e do córrego Tauá (Gpi-B, G3pdh-A), além dos alelos exclusivos, Adh-A-b e G3pdh-B-b para a população do córrego Tauá, Ldh-A-b para a do ribeirão Cambira e Idh-B-a para a do córrego Jurumirim, indicaram uma distinção genética entre as populações analisadas, sugerindo a presença de marcadores populacionais. Os dados citogenéticos e aloenzimáticos evidenciados neste trabalho contribuíram para o conhecimento da variação cromossômica e gênica dos Hypostomus das bacias do rio Paraguai e do alto rio Paraná, bem como para auxiliar na diferenciação das espécies deste gênero

Abstract: Hypostomus is the most species-rich genus of the Loricariidae family, with more than 120 nominal species. It has a complex taxonomy due to the presence of a wide variation in their morphology and color pattern, which usually hinders species indentification. Identification problems are also checked for the Hypostomus species of the Pantanal. Among the few species identified to species level for this region there are H. boulengeri and H. cochliodon, which are widely distributed throughout the Paraguay River basin. Meanwhile, in the upper Paraná River basin, H. ancistroides, which is also widely distributed, is easily found, and its wide karyotypic variation adresses the interest in the investigation of futher populations. Cytogenetic studies have shown in the genus Hypostomus, variations in the number and patterns of chromosomal NOR and C-band. While isoenzyme analysis have contributed to the indentification of biochemical markers and analysis of genetic variability for this group. Thus, we propose the study of H. boulengeri and H. cochliodon of the Pantanal (middle Paraguay river basin) and three populations of H. ancistroides (Tietê river basin, Ivaí river and Pirapó river) through cytogenetic and allozyme analysis in order to verify their biochemical and cytogenetic patterns in order to help in identification of specimes of this group, and to evaluate their genetic variabilit. Cytogenetic analysis evaluated the karyotype structure, the fundamental number and the pattern of NOR stainings with silver nitrate in five populations of Hypostomus collected, in addition to showing the distribution of constitutive heterochromatin and nucleolar organizer regions in H. boulengeri and H. cochliodon by FISH (fluorescent in situ hybridization). Specimens from the five populations had nine enzyme systems (AAT, ACP, ADH, GDH, G3PDH, GPI, IDH, MDH and SOD) analyzed by horizontal electrophoresis in starch gel. For the populations of the upper Paraná river basin was also evaluated isoenzyme Lactate dehydrogenase (LDH). Cytogenetic analysis revealed 68 diploid number and karyotypic formula of 14m+14sm+18st+22a in H. boulengeri and distributed in 64 chromosomes 16m+26sm+14st+8a in H. cochliodon. Hypostomus boulengeri showed multiple NOR (up to eight stained chromosomes) and five C-band patterns. Hypostomus cochliodon presented simple NOR and heterochromatin distributed in pericentromeric regions and in the short arm of some chromosomes. The isoenzyme analysis revealed two loci diagnoses (Idh-A and GDH-A) between the two populations and loci with multiple alleles (Aat-A, Adh-A, Gpi-B, G3pdh-A, G3pdh-B, Idh-A and Idh-B) for H. boulengeri. The genetic variability indicated by the value of the average expected heterozygosity (He) was 0.2461 for H. boulengeri and 0.0309 for H. cochliodon. The data suggest a high cytogenetic and allozyme variation in H. boulengeri. The populations assigned to H. ancistroides showed the same diploid number (2n = 68). However, the karyotypic formulas ranged from 16m+20sm+10st+22a for population Jurumirim stream, 14m+14sm+16st+24a for the stream Cambira and 16m+18sm+10st+24a for the Tauá. NOR appeared on the short arm of three pairs of chromosomes, but at least one distinct type of chromosome in each population. Thus, the cytogenetic data corroborated with the literature, which show a wide variation in both karyotypic formulas, as the markings of NOR for populations of this species. The genetic variability for the three populations was lower in the average calculated for fish (He = 0.051). However, the presence of diagnostic loci for the population of Cambira stream (Idh-A) and Tauá (Gpi-B, G3pdh-A) in addition to alleles, Adh-A-b and G3pdh- B-b for the population of Tauá, Ldh-A-b to the Cambira stream and Idh-B-a to Jurumirim stream indicated a genetic distinction among analyzed populations, suggesting they are different species. Cytogenetic and allozyme evidenced in this study contribute to knowledge of genetic and chromosomal variation and for the differentiation of species of the genus Hypostomus. In addition, these tests allow us to propose the existence of a probable species complex in H. ancistroides