O DNA é um alvo constante de modificações químicas, as quais resultam na ativação dos programas de reparo de danos no DNA. O DNA mitocondrial (DNAmt), uma molécula circular contendo aproximadamente 16,6 kb de extensão, é constantemente exposto às espécies reativas de oxigênio (EROs) devido a sua proximidade da cadeia transportadora de elétrons, presente na membrana mitocondrial interna. Quase todas as vias de reparo de DNA presentes no núcleo atuam também na mitocôndria, entretanto, a regulação das vias mitocondriais não é bem compreendida. As proteínas p53, ATM, mTOR e PGC1α participam, dentre outros papéis, do controle do metabolismo energético e das respostas a lesões no DNA nuclear. Dessa forma, decidimos gerar linhagens celulares com níveis reduzidos dessas proteínas como uma ferramenta para o estudo dos seus papéis na manutenção do DNAmt. Para isso, foram geradas linhagens celulares de HEK293 expressando constitutivamente shRNAs alvo-específicos, cuja diminuição da expressão das proteínas alvo foi confirmada através de western blotting. Neste trabalho, também foi estudado o papel de p53 na resposta ao estresse oxidativo mitocondrial provocado por azul de metileno (AM). O AM é um corante fotoativo capaz de atravessar membranas biológicas e, em células de mamíferos, se acumula em organelas, tais como a mitocôndria. Uma vez que p53 participa de diversas funções celulares e transloca para a mitocôndria sob condições de estresse, onde pode induzir apoptose ou modular o reparo de DNAmt, nós investigamos se p53 está envolvido na indução de morte celular após tratamento com AM fotoativado. Para isso, foram utilizados 2 clones com níveis reduzidos de p53 obtidos na primeira etapa deste trabalho. Sob condições normais, foi demonstrado que o silenciamento de p53 induziu uma forte redução do número de cópias de DNAmt e estimulou a proliferação celular quando fornecemos glicose ou galactose como substratos energéticos. A depleção de p53, ou a sua inibição farmacológica, resultaram em uma ligeira proteção quando as células foram submetidas ao tratamento com AM. Também foi demonstrado que AM provoca morte celular apoptótica de uma maneira dependente de p53, uma vez que a depleção dessa proteína protegeu a população do acúmulo de células em sub-G1. Portanto, nossos resultados sugerem que AM induz morte celular apoptótica em células HEK293, de uma maneira dependente de p53. Esse efeito pode ser mediado diretamente por p53, ou ainda, pelo seu papel na manutenção do número de cópias do DNAmt. / DNA is constantly being chemically modified, which results in activation of the DNA damage response program. The mitochondrial DNA (mtDNA), a circular molecule of 16.6 kb in length, is primary target of reactive oxygen species (ROS) due its proximity to the electron transport chain, in the mitochondrial inner membrane. Almost all known DNA damage repair pathways operating in the nucleus were also found in the mitochondrion; however, their regulation remains not well understood. The proteins p53, ATM, mTOR e PGC1α have many cellular functions, including control of energy metabolism and cell fate after stress. Thus, we hypothesized that those proteins could participate in maintaining of mtDNA, through direct or indirect roles. To test this hypothesis, we generated isogenic knockdown cell lines to further use them to study their role in the mtDNA damage response. For that, were generated HEK293 knockdown cell lines that stably express target-specific shRNAs. Efficient knockdown was checked using western blotting. Here, we also studied the role of p53 in the cellular response to mitochondrial oxidative stress induced by methylene blue (MB). MB is a photoactive dye that crosses biological membranes due to its lypophylic character and, in mammalian cells, accumulates in organelles such as mitochondria; however, its cytotoxic mechanism is not well understood. As the p53 protein participates in several cellular functions and translocates to mitochondria under stress conditions, where it can induce apoptosis or modulate mtDNA repair, we investigated whether p53 was involved in MB + light-induced cell death using p53 knockdown clones selected from the cell lines generated in the first phase of this work. Under normal conditions, p53 knockdown caused a decrease in mtDNA copy number and stimulated cellular growth supported by either glucose or galactose. After MB treatment, p53-kd cells showed a slight decrease in cell death compared to scrambled shRNA controls. Evaluation of cell death after MB treatment, using flow cytometry analysis, indicated that MB was able to induce significant levels of apoptotic cell death, which was dependent on p53 levels. Taken together, our results suggest that MB induces cell death, probably via apoptosis, in a p53 dependent manner. This effect may be mediated by p53 directly or by its role in mtDNA copy number maintenance.

A seqüência completa do genoma mitocondrial de uma espécie pode ajudar no mapeamento de restrição e desenho de primers para PCR. Estes poderão servir para amplificação e posterior seqüenciamento de regiões específicas de outras espécies e populações relacionadas, para estudos filogenéticos e de dinâmica populacional. Até o momento, temos na literatura a seqüência completa do DNA mitocondrial (DNAmt) de um único himenóptero, Apis mellifera, espécie que é endêmica do Velho Mundo. Nenhum genoma mitocondrial de uma espécie de abelha nativa do Brasil foi até o momento descrito. Com a devastação crescente dos ecossistemas, há a perda de espécies de abelhas ainda pouco estudadas, e talvez até outras ainda não conhecidas. Entre os meliponíneos, há espécies-chave de diversos ecossistemas brasileiros, tendo portanto uma enorme importância ecológica. No decorrer deste projeto, foram amplificados via PCR e seqüenciados 77% do genoma mitocondrial da abelha sem ferrão Melipona bicolor (Apidae, Meliponini), contendo todos os 13 genes mitocondriais codificadores para proteínas, 18 dos 22 genes para RNAt e os dois genes para RNAr (sendo um integral e o outro parcialmente seqüenciado). Além do seqüenciamento, foram realizados neste trabalho: análise da organização do genoma (conteúdo e ordem gênica); análise da tradução dos genes para proteínas e código genético; análise de outras características moleculares (freqüência das bases, códons utilizados, iniciação e terminação de genes, freqüência de aminoácidos etc); e comparação das características acima mencionadas com o genoma mitocondrial de A. mellifera e também com outros insetos. O viés para o uso de bases A+T, bastante evidente em A. mellifera, mostrou-se ainda mais acentuado em M. bicolor. Foram encontradas diferenças no tamanho e composição dos genes. Pelo menos nove rearranjos na ordem gênica mitocondrial foram observados entre as duas espécies de abelhas, um fenômeno raro entre organismos tão próximos. Considerando que essas espécies compartilham um comportamento intrigante, a eussocialidade, esses rearranjos podem servir como um excelente marcador para estudar a origem e a evolução desse comportamento no grupo. / The complete sequence of the mitochondrial genome of a species may help on restriction mapping and to design PCR primers. These can be useful to amplify and sequence specific regions from other species and analyze populations, in phylogenetic and demographic studies. So far, there was reported on literature the mtDNA complete sequence for only one hymenopteran, Apis mellifera, endemic from the Old World. No mitocondrial genome of a Brazilian native bee was ever described. With the increasing devastation of natural environments, several bee species can be led to extinction, including those poorly studied and maybe some unknown species. The meliponines (stingless bees) include key species to several Brazilian ecosystems, so they play an important ecological role. In this project, we have PCR amplified and sequenced 77% of the mitochondrial genome of the stingless bee Melipona bicolor (Apidae, Meliponini). The sequenced region contains all of the 13 mitochondrial protein-coding genes, 18 of 22 tRNA genes, and both rRNA genes (one of them was only partially sequenced). Besides sequencing, this work consisted of: analysis of genome organization (gene content and order); analysis of gene translation and genetic code; analysis of other molecular features (base frequencies, codon usage, gene initiation and termination, amino acid frequencies etc.); and comparison of the characteristics mentioned above with A. mellifera mitocondrial genome and also other insects. The highly biased A+T content is a typical characteristic of A. mellifera mitochondrial genome, and it is even more extreme on M. bicolor mtDNA. There are length and compositional differences on genes between M. bicolor and A. mellifera. At least nine gene order rearrangements were observed by comparing the mtDNA of these species, what is a rare event on closely related organisms. Considering that both species share an intriguing behavior, eusociality, these gene rearrangements may be used as an excellent marker to study the origin and evolution of that behavior on bees.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-04-12T12:41:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese Taciana Martins Barbosa Biblioteca Central.pdf: 2266957 bytes, checksum: c72479b848ff65eb617cd5065338256f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-12T12:41:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese Taciana Martins Barbosa Biblioteca Central.pdf: 2266957 bytes, checksum: c72479b848ff65eb617cd5065338256f (MD5) Previous issue date: 2015-08-31 / FACEPE / O octocoral Carijoa riisei é um cnidário colonial que possui ampla distribuição geográfica no Oceano Atlântico Sul, Caribe, Pacífico e Indo-Pacífico. Com intuito de conhecer a estrutura e a conectividade das populações da espécie, abordagens diferentes foram realizadas. Em pequena escala geográfica espacial (6-125 km) a partir de diferentes ambientes (recifes costeiros, naufrágios e estuários) da costa de Pernambuco (Brasil), análises do DNAmt, morfológicas e reprodutivas foram realizadas. Verificou-se que houve variação morfológica em 10 dos 11 caracteres morfológicos avaliados quando comparadas as localidades estudadas. No entanto, não há diferenciação genética entre as sete populações estudadas devido ao alto fluxo gênico, indicando que a espécie em Pernambuco consiste em uma população panmítica. Portanto, a alta variabilidade morfológica de C. riisei encontrada neste estudo é devido à plasticidade fenotípica em resposta às mudanças ambientais e não ao acúmulo de diferenças genéticas devido à interrupção do fluxo gênico entre as populações. Para análise em grande escala geográfica espacial (108-2781 km), o exame da conectividade genética por meio do DNAmt foi realizado em populações do Atlântico Sul/Brasil e comparado com resultados encontrados de outras regiões do Atlântico (Leste e Norte) e do mundo (Pacífico/Havaí e Indo-Pacífico). Estruturação genética foi observada em duas das seis populações estudadas no Atlântico Sul/Brasil. Contudo, foi verificado fluxo gênico suficiente para conectar todas as populações, tanto dentro do Atlântico Sul, como entre as populações desta região com as demais. O Atlântico Sul apresentou a maior diversidade genética entre todas as regiões do Atlântico estudadas. Quando a comparação é realizada entre as regiões geográficas do mundo, a maior diversidade genética foi encontrada no Indo-Pacífico e a menor no Atlântico Norte. De acordo com esses resultados e aliado com o que existe na literatura, encontra-se suporte à ideia de que C. riisei é nativa do Indo-Pacífico. A conectividade genética das populações em organismos sésseis é alcançada pela dispersão larval. Este estudo descreve pela primeira vez a embriogênese, desenvolvimento e assentamento larval de C. riisei. Foram recolhidas colônias na costa norte de São Paulo, Brasil e mantidos vivos em aquários. Através da observação direta, verificou-se que a liberação dos gametas predominantemente ocorreram entre 05h00-10h00. A fertilização é externa e os ovos fertilizados tem um diâmetro médio de 403 ± 6,0 μm, apresentando geralmente flutuabilidade positiva. As clivagens são superficiais, o primeiro ciclo de divisão ocorre perto de 3h30-5 h após a liberação dos gametas. A divisão citoplasmática é rápida (15-20 min), facilmente visível nas fases de 16 e 32 células. As larvas plânulas são formadas entre 27-36 h após a liberação dos gametas; podem nadar por toda a coluna dágua e atingir 1,8 mm de comprimento. As plânulas assentam entre 10-18 dias após a liberação dos gametas. O pólipo primário é translúcido, e os tentáculos emergem como oito pequenos botões arredondados. Portanto, a espécie tende a ter um potencial de dispersão de longa distância, que aliado ao nível considerável de variação morfológica (que favorece a adaptação da espécie em condições ecológicas heterogêneas) e a conectividade ocorrendo entre populações em pequena e grande escala geográfica espacial, auxiliam a compreender a ampla distribuição deste octocoral. / The octocoral Carijoa riisei is widely spread in the South Atlantic Ocean, Caribbean, Pacific and Indo-Pacific. Seeking to know the structure and connectivity of populations of the species, different approaches have been undertaken. In small spatial geographic scale (6-125 km) from different environments (coastal reefs, shipwrecks and estuaries) from the coast of Pernambuco (Brazil), analysis of mtDNA, morphological and reproductive were held. It was found that there is morphological variation in 10 of 11 morphological characters evaluated when compared the locations studied. However, there is no genetic differentiation among the populations studied due to high gene flow, indicating that the species in Pernambuco consists of a panmitic population. Therefore, the high morphological variability of C. riisei found in this study is due to phenotypic plasticity in response to environmental changes and not the accumulation of genetic differences due to the interruption of gene flow between populations. For analysis in large spatial geographic scale (108-2781 km), examination of genetic connectivity through mtDNA was held in South Atlantic/Brazil populations and compared with results from other regions of the Atlantic (East and North) and the world (Pacific/Hawaii and Indo-Pacific). Genetic structure was observed in two of the six studied populations in the South Atlantic/Brazil. However, it was found sufficient gene flow to connect all populations, both within the South Atlantic, as among populations of this region with others. The South Atlantic showed the highest genetic diversity among all regions of the Atlantic studied. When a comparison is performed among the geographic regions of the world, the greatest genetic diversity was found in the Indo-Pacific and the smallest in the North Atlantic. According to these results and allied with what exists in the literature, it supports the idea that C. riisei is native to the Indo-Pacific. Genetic connectivity of populations in sessile organisms is achieved by larval dispersal. This study describes for the first time embryogenesis, development and larval settlement of this octocoral. Colonies were collected on the north coast of São Paulo, Brazil and kept alive in aquariums. Through direct observation, it was found that spawns predominantly occurred in the morning between 05h00-10h00. The fertilization is external and fertilized eggs have an average diameter of 403 ± 6.0 μm, usually presenting positive buoyancy. The cleavages are superficial, the first division cycle occurs near 3h30-5 h after spawning. The cytoplasmic division is rapid (15-20 min), easily visible in stages 16 and 32 cells. The larvae planula are formed 27-36 h after spawning; can swim throughout the water column and reach a length of 1.8 mm. Planulae settle 10-18 days after spawning. The primary polyp is translucent, and the tentacles emerge as eight small round buttons. Therefore, the species tends to have a potential for long-distance dispersal, that coupled with the considerable level of morphological variation (that favors the adaptation of the species in heterogeneous ecological conditions) and connectivity between populations occurring in small and large spatial geographic scale assists to understand the wide distribution of this octocoral.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2017-12-06T13:59:20Z No. of bitstreams: 1 Tainã Coelho Quevedo_.pdf: 1779262 bytes, checksum: 1c805c11de74d708f12d1e1a98e63886 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-06T13:59:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tainã Coelho Quevedo_.pdf: 1779262 bytes, checksum: 1c805c11de74d708f12d1e1a98e63886 (MD5) Previous issue date: 2017-08-21 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / PROSUP - Programa de Suporte à Pós-Gradução de Instituições de Ensino Particulares / Os cachalotes, Physeter macrocephalus Linnaeus, 1758, são amplamente distribuídos por todos os oceanos do mundo. Todavia, os machos e fêmeas têm diferenças marcadas em seu padrão de distribuição. Globalmente, estudos genéticos, ecológicos e de comportamento vocal comparando populações sugerem a existência de uma forte estrutura social matrilinear com alta filopatria das fêmeas nas regiões tropicais, sendo o fluxo gênico mediado pelos machos. As populações do oceano Atlântico Sul Ocidental (ASO) ainda são tidas como as menos pesquisadas e conhecidas. A fim de identificar possíveis unidades de manejo da espécie na região, o presente estudo apresentou a primeira análise da diversidade genética e a avaliação da potencial estruturação das populações de cachalotes ao longo do ASO, utilizando sequências da região controladora do DNA mitocondrial (DNAmt) de 565 pb obtidas de amostras coletadas na região. Além disso, objetivou-se também estabelecer as relações filogeográficas entre estas populações do ASO e as do resto do mundo. Para a realização deste estudo foram analisadas 58 amostras de cachalotes de três áreas geográficas na costa brasileira (nordeste =15, sudeste =3, sul = 36) e uma da costa argentina (n = 4), e comparadas com 1.577 sequências de outros oceanos, disponíveis publicamente no GenBank (Atlântico = 362, Índico = 159 e Pacífico = 1.056). Além disso, o sexo de 39 espécimes foi determinado molecularmente, a fim de se testar a existência de mais de uma população de cachalotes no ASO, a partir da detecção de fêmeas em áreas além do nordeste brasileiro. A análise das sequências do DNAmt revelou a existência de quatro grupos genéticos e sete haplótipos no ASO. As diversidades haplotípica (Hd) e nucleotídica (π) observadas para a espécie como um todo no ASO foram Hd = 0,6824 e π = 0,002296, respectivamente. Os testes de neutralidade seletiva não sugeriram mudanças significativas no tamanho efetivo e nem expansão populacional recente da espécie no ASO. Os resultados das análises de variância molecular (AMOVA) revelaram que entre 9,14% (ΦST) e 12,31% (FST) da variação genética observada deve-se a diferenças entre as populações. Contudo, essa diferenciação geográfica só foi significativa entre as populações do nordeste e sudeste-sul do Brasil, as quais possuíam altos índices de fixação entre si (nordeste e sudeste-sul do Brasil: FST = 0,1089; ΦST = 0,1378; nordeste do Brasil e Argentina: FST = -0,1076; ΦST = -0,0512; sudeste-sul do Brasil e Argentina: FST = 0,0742; ΦST = 0,1206; P<0,00001). A população do nordeste do Brasil apresentou a diversidade genética mais baixa do estudo (Hd = 0,5128 e π = 0,001796), quando comparada com as populações do sudeste-sul (Hd = 0,6659 e π = 0,002482), e Argentina (Hd = 0,8333 e π = 0,002043). A costa sudeste-sul do Brasil apresentou três haplótipos exclusivos num total de sete, enquanto a costa da Argentina apresentou um haplótipo particular. Apenas a região sudeste-sul apresentou um grupo genético exclusivo, sugerindo que a distribuição da variação genética é melhor compreendida com a existência de três grupos ao longo do ASO (nordeste, sudeste-sul e Argentina), os quais seriam considerados diferentes unidades de manejo. Em relação a comparação mundial entres as populações de cachalotes, foram recuperados 39 haplótipos e quatro grupos genéticos, sendo que apenas o oceano Pacífico apresentou um grupo genético exclusivo. A AMOVA revelou que entre 8,89% (FST) e 16,39% (ΦST) da variação genética observada deve-se a diferenças entre as populações do mundo. A AMOVA indicou que há diferenciação geográfica entre o ASO e os demais oceanos, os quais possuíam altos índices de fixação entre si (ASO e Atlântico Norte: FST = 0,1837; ΦST = 0,3142; Atlântico Sul Ocidental e Índico: FST = 0,0898; ΦST = 0,1661; Atlântico Sul Ocidental e Pacífico: FST = 0,1140; ΦST = 0,0757; P<0,00001). A amostra unificada do oceano ASO não apresentou haplótipos exclusivos. Entretanto, os indivíduos da região sudeste-sul do Brasil compartilharam seis dos seus sete haplótipos com a população do oceano Pacífico. Dos 39 cachalotes com sexo determinado molecularmente nove eram machos e 30 fêmeas, tendo sido encontradas 18 fêmeas na região sul, fora da região tropical, sugerindo que há pelo menos mais de uma população reprodutiva no ASO. Estes resultados, aliados as diferenças de variabilidade genética e ao pouco compartilhamento de haplótipos entre as populações estudadas, sugere que os cachalotes do sudeste-sul do Brasil seriam uma unidade de manejo, potencialmente isolada em termos reprodutivos das demais. Contudo, o DNAmt é um marcador matrilinear e apresenta exclusivamente a história evolutiva das fêmeas. Desta forma, a continuidade destes estudos, incluindo novas amostras e marcadores nucleares, será fundamental para a identificação de reais unidades de manejo da espécie no ASO e principalmente em águas brasileiras. / Sperm whales, Physeter macrocephalus Linnaeus, 1758, are widely distributed throughout the world's oceans. However, males and females have marked differences in their distribution pattern. Worldwide studies on genetics, ecology and vocal behavior comparing populations suggested the existence of a strong matrilineal social structure with female high philopatry in tropical regions, and gene flow mediated by males. The populations of the southwestern Atlantic Ocean (SWA) are still considered the least known and studied. In order to identify possible management units of the species in the SWA, the present study presented the first analysis of the genetic diversity and the evaluation of the potential structuring of the sperm whale populations along the SWA, using sequences from the mitochondrial DNA control region (mtDNA) of 565 bp obtained from samples collected in the region. In addition, it was also aimed to establish the phylogeographic relationships among these SWA populations and those of the rest of the world. Fifty-eight sperm whales from three geographic areas on the Brazilian coast (northeast = 15, southeast = 3, south = 36) and one from the coast of Argentina (n = 4) were analyzed and compared with 1577 sequences from other oceans and available in GenBank (Atlantic = 362, Indian = 159 and Pacific = 1056). In addition, the sex of 39 specimens was molecularly determined in order find females outside of the northeastern coast of Brazil, which would confirm the existence of more than one sperm whale population in the SWA. The analysis of mtDNA sequences revealed the existence of four genetic groups and seven haplotypes in SWA. The haplotype (Hd) and nucleotide (π) diversities observed for the species as a whole in SWA were Hd = 0.6824 e π = 0.002296, respectively. The selective neutrality tests did not suggest significant changes in the effective population size or recent population expansion for the species in SWA. The results of the molecular analysis of variance (AMOVA) revealed that between 9.14% (ΦST) and 12.31% (FST) of the genetic diversity variation observed are due to differences between populations. However, this geographical differentiation was only significant between the populations of northeast and southeast-south Brazil, which had the highest fixation index between them (northeast and southeast-south Brazil: FST = 0.1089, ΦST = 0.1378; northeast Brazil and Argentina: FST = - 0.1076; ΦST = - 0.0512; southeast-south of Brazil and Argentina: FST=0.0742; ΦST=0.1206; P<0.00001). The population of northeastern Brazil had the lowest genetic diversity of the study (Hd = 0.5128 and π = 0.001796), when compared to the southeast-south populations (Hd = 0.6659 and π = 0.002482), and Argentina (Hd = 0.8333 and π = 0.002043). The southeast-south coast of Brazil presented three exclusive haplotypes in a total of seven, while the coast of Argentina presented a particular haplotype. Only the samples from the southeast-south region of Brazil presented an exclusive genetic group, suggesting that the distribution of the genetic variation is better understand with the existence of three groups of sperm whales along the SWA (northeast of Brazil, southeast-south of Brazil and Argentina), which could be considered as different management units. Regarding the worldwide genetic structure of sperm whales, 39 haplotypes and four genetic groups were recovered, and only the Pacific Ocean presented an exclusive genetic group. AMOVA revealed that between 8.89% (FST) and 16.39% (ΦST) of the observed genetic variation was due to differences among the populations of the world. AMOVA indicated that there is a geographical differentiation between the SWA and the other oceans, which had high indexes of fixation between them (SWA and North Atlantic: FST = 0.1837, ΦST = 0.3142, SWA and Indian Ocean: FST = 0.0898; ΦST = 0.1661; SWA and Pacific: FST = 0.11140; ΦST = 0.0757; P<0.00001). The unified sample of the SWA did not present exclusive haplotypes. However, individuals from the southeast-south of Brazil only shared six of seven haplotypes with the population of the Pacific Ocean. From 39 sperm whales with sex molecularly determined, nine were males and 30 females, 18 females were found in the southern region, outside the tropical region, suggesting that there are at least more than one reproductive population in WSA. These results, together with the differences in genetic variability and the lack of sharing of haplotypes among the studied populations, suggest that sperm whales from southeast-south of Brazil would be a management unit, potentially isolated, in reproductive terms, from the others. However, mtDNA is a matrilineal marker and exclusively presents the evolutionary history of females. In this context, the continuity of these studies, including new samples and nuclear markers, will be fundamental for the identification of real units of management of the species in the SWA and particularly in Brazilian waters.

Made available in DSpace on 2015-04-11T13:38:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Conceicao.pdf: 3479286 bytes, checksum: e423419bc970a5fbce6d4829446d589e (MD5) Previous issue date: 2010-09-24 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / The floodplain ecosystem shelters and supports most of the fish stocks of commercial importance, such as the tambaqui, Colossoma macropomum, which is considered a key species of this ecosystem. This fish is the largest characin of the Amazon and it is highly appreciated as food by the local population. Currently the tambaqui represents 70% of the regional pisciculture, but despite increasing aquiculture output, wild populations have been experiencing severe over-exploitation. To manage natural stocks of tambaqui it is necessary to access a range of information from diverse areas of knowledge, including genetics. It is thus of fundamental importance to access levels of genetic variability and how this variability is distributed throughout the Amazon region where the species occurs. This information is necessary to guide management strategies and conservation of this species. To obtain such information, mitochondrial (control region and ATPase gene) and nuclear (microsatellites) molecular markers were used. In this study 14 highly polymorphic microsatellite loci for the tambaqui were developed. These molecular markers were successfully transferred to other species of serrasalmids. For the genetic characterization of the tambaqui, 21 localities in the Amazon basin were sampled. We sequenced 1561pb (control region + ATPase gene) from 539 individuals finding 444 haplotypes, of which 440 were unique. The haplotype diversity was high and relatively homogeneous among all localities, however diversity was smallest in Porto Velho. Data from 12 microsatellite loci were collected from 604 individuals, showing an average of 21,4 alleles per locus. Total HE was 0,78 and heterozygosity levels were homogeneous among sampled localities. Porto Velho and Guaporé showed lower values of HE. These results suggest high levels of genetic variability in the tambaqui. AMOVA and other tests to detect population structure based on both markers indicated that within the Brazilian Amazon basin, the tambaqui comprises a single large population, supported by high gene flow between localities. These results indicate that species management in this area can be unified. Considering the entire sampling scheme, the data suggest a metapopulation scenario between the Brazilian and Bolivian basins, with low genetic differentiation between the basins and restricted gene flow due to isolation by distance. The rapids of the Tapajós and Madeira Rivers are not barriers to gene flow among population samples of tambaqui. A demographically stable population was detected in the Bolivian basin and a historical demographic expansion in the Amazon basin, supported by the large number of haplotypes and the presence of unique alleles in Brazilian localities. The migration rates were higher from white water tributaries to the main channel, while the opposite was true for the clear waters of Tapajós River. The effective population size (Ne) was greater in the channel, and in Jacareacanga and Boca do Acre. Genetic effects of over-exploitation were not detected in the tambaqui due to the high genetic diversity found. However, these findings are showing the historical status compatible with a large effective population size of the species in the past since the time of over-exploitation is still be short to be registered genetically. / O ecossistema de várzea amazônica abriga e sustenta a maior parte dos estoques de peixes de importância comercial, como o tambaqui Colossoma macropomum. Este peixe é o maior caracídeo da Amazônia e é muito apreciado como alimento pela população local. Atualmente corresponde com 70% da piscicultura regional, mas apesar da crescente produtividade cultivada, esta espécie na natureza vem experimentando uma intensa sobre-exploração. Para gerenciar os estoques naturais de tambaqui é necessário acessar um conjunto de informações de diversas áreas do conhecimento e, concernente à genética, é de fundamental importância acessar a variabilidade genética e a forma como esta variabilidade está distribuída ao longo da região Amazônica. Estas informações são importantes para direcionar estratégias de manejo e conservação para espécie. Para obter tais informações, foram utilizados marcadores moleculares mitocondriais (região controle e gene da ATPase) e nucleares (microssatélites). No presente estudo foram isolados 14 locos de microssatélites altamente polimórficos para tambaqui. Estes marcadores moleculares foram transferidos com sucesso para outras espécies de serrasalmídeos. Para a caracterização genética do tambaqui, 21 localidades foram amostradas na bacia Amazônica, e 1561 pb (região controle + gene da ATPase) foram seqüenciados em 539 indivíduos. Foram encontrados 444 haplótipos, sendo que 440 foram únicos. A diversidade haplotípica foi alta e relativamente homogênea para todas as localidades, mas foi menor em Porto Velho. Para dados de microssatélites foram utilizados 12 locos em 604 indivíduos, sendo encontrada uma média de 21,4 alelos por loco. A HE total foi de 0,78, sendo em geral, homogênea para as localidades amostrada. Para Porto Velho e Guaporé a HE apresentou os menores valores. Estes resultados sugerem altos níveis de variabilidade genética em tambaqui. AMOVA e as demais análises para detectar estrutura populacional, com base em ambos marcadores, indicaram que dentro da bacia Amazônica brasileira o tambaqui forma uma única e grande população, suportado por um intenso fluxo gênico entre as localidades. Estes resultados indicam que o manejo da espécie nesta área pode ser unificado. Considerando toda a amostragem do estudo, evidenciou-se um cenário de metapopulação entre as bacias hidrográficas brasileiras e bolivianas. As corredeiras presentes nos rios Tapajós e Madeira não representam uma barreira ao fluxo gênico entre as amostras populacionais de tambaqui. Uma estabilidade populacional foi detectada para a bacia Boliviana e uma expansão para a bacia Amazônica, suportado pelo grande número de haplótipos únicos e a presença de alelos exclusivos nas localidades brasileiras. As taxas de migração foram maiores das localidades dos tributários de água branca para a calha principal, e desta para o rio Tapajós. Os dados genéticos podem estar configurando a migração reprodutiva ou uma dinâmica nos movimentos da espécie. O tamanho efetivo populacional (Ne) foi maior na calha principal, no rio Tapajós e no rio Purus. Não foram detectados sinais de sobreexploração devido à alta diversidade genética encontrada. No entanto estes achados podem estar mostrando um status histórico da espécie compatível a um enorme tamanho efetivo populacional no passado ou que o tempo de sobreexploração pode ainda ser curto para um registro genético.