Orientador: Ricardo Cardoso Benine / Resumo: O gênero Astyanax é taxonomicamente complexo e possui grande diversidade de espécies. O número de espécies válidas ultrapassa 140 e, provavelmente, um número maior está por ser descrito. Diversos autores indicam a existência de complexos de espécies, como por exemplo, para Astyanax fasciatus e A. scabripinnis. Análises do gene Citocromo C Oxidase subunidade 1 (COI) mostraram que essas espécies apresentam distância intra-específica menor que 2%, o que indicaria, em teoria, não só a inexistência de tais complexos, como que estas representam uma única espécie. Apesar da elevada proximidade genética, as espécies em questão apresentam diferenciação morfológica bem descrita e demonstrada na literatura e suas identidades nunca foram questionadas. No entanto, dado o alto grau de similaridade genética, um estudo morfológico mais detalhado pode trazer informações inéditas sobre a evolução e transformação de caracteres e/ou apontar para um grau de semelhança, em algum nível, não detectado pelos métodos tradicionais. O presente estudo tem o intuito de quantificar a diferenciação entre essas espécies e avaliar se existem diferentes graus de diferenciação morfológica em indivíduos jovens e adultos e inferir se a elevada similaridade genética se reflete em algum estágio do desenvolvimento dessas espécies. Para isso, espécimes de diferentes classes de tamanho foram radiografados e analisados através do método de morfometria geométrica. Os marcos anatômicos apresentaram diferenças significati... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Submitted by PALOMA APARECIDA DE LIMA null (palima@ibb.unesp.br) on 2017-04-21T21:42:38Z No. of bitstreams: 1 Lima, PA.pdf: 1725401 bytes, checksum: 637af37fae257cdb16c3bab6552b8f62 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-04-25T19:19:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lima_pa_dr_bot.pdf: 1725401 bytes, checksum: 637af37fae257cdb16c3bab6552b8f62 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-25T19:19:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lima_pa_dr_bot.pdf: 1725401 bytes, checksum: 637af37fae257cdb16c3bab6552b8f62 (MD5) Previous issue date: 2016-08-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O gênero Astyanax é taxonomicamente complexo e possui grande diversidade de espécies. O número de espécies válidas ultrapassa 140 e, provavelmente, um número maior está por ser descrito. Diversos autores indicam a existência de complexos de espécies, como por exemplo, para Astyanax fasciatus e A. scabripinnis. Análises do gene Citocromo C Oxidase subunidade 1 (COI) mostraram que essas espécies apresentam distância intra-específica menor que 2%, o que indicaria, em teoria, não só a inexistência de tais complexos, como que estas representam uma única espécie. Apesar da elevada proximidade genética, as espécies em questão apresentam diferenciação morfológica bem descrita e demonstrada na literatura e suas identidades nunca foram questionadas. No entanto, dado o alto grau de similaridade genética, um estudo morfológico mais detalhado pode trazer informações inéditas sobre a evolução e transformação de caracteres e/ou apontar para um grau de semelhança, em algum nível, não detectado pelos métodos tradicionais. O presente estudo tem o intuito de quantificar a diferenciação entre essas espécies e avaliar se existem diferentes graus de diferenciação morfológica em indivíduos jovens e adultos e inferir se a elevada similaridade genética se reflete em algum estágio do desenvolvimento dessas espécies. Para isso, espécimes de diferentes classes de tamanho foram radiografados e analisados através do método de morfometria geométrica. Os marcos anatômicos apresentaram diferenças significativas entre as espécies e uma maior diferença entre os grupos ontogenéticos. Tanto os jovens e adultos dentro da mesma espécie, como os jovens e os adultos de A. fasciatus quando comparados com os de A. scabripinnis possuem o mesmo grau de diferenciação morfológica. O formato do corpo de A. scabripinnis parece estar relacionado com o ambiente em que normalmente são encontrados, como rios de correntezas moderadas e em riachos localizados nas cabeceiras em locais com forte correnteza. Normalmente, nesses ambientes são encontrados peixes com um formato do corpo fusiforme e mais alongados, para a redução do gasto de energia e produzir natação prolongada, o que confirma os resultados aqui encontrados. O formato generalizado do corpo de A. fasciatus está relacionado a nadadores ativos em ambientes mais lênticos, também confirmado pelas análises aqui apresentadas. Assim, embora extremamente similares geneticamente, ambas as espécies acumularam, num provável curto espaço de tempo (dada à similaridade genética), um alto grau de diferenciação morfológica que, provavelmente, as impedem de se reconhecerem como uma única espécie. Reforça-se, assim, a afirmação de que a proposta de um DNA Barcode, através da análise do gene mitocondrial Citocromo Oxidase I, deve ser empregada apenas como evidência adicional na identificação e proposição de novas espécies em peixes caracídeos. / The genus Astyanax is taxonomically complex and has great diversity of species. The number of valid species exceeds 140 and probably a greater number is to be described. Several authors indicate that there are species of complexes, as for example, A. fasciatus and A. scabripinnis. Analysis of cytochrome c oxidase subunit 1 gene (IOC) have shown that these species exhibit intraspecific distance lower than 2%, which indicates, in theory, not only the absence of such complexes, but they also represent a single species. Despite the high genetic closeness, the species in question show an already well described morphological differentiation demonstrated in the literature and their identities were never questioned. However, given the high degree of genetic similarity, a more detailed morphological study can bring new information on the evolution and transformation of characters and/or point to a degree of morphological similarity, at some level, not detected by traditional methods. This study aims to quantify the differentiation between these species and to assess whether there are different degrees of morphological differentiation in young and adults and to infer if the high genetic similarity is reflected in some stage of development of these species. For this, specimens of different size classes were radiographed and analyzed by geometric morphometric method. The anatomical landmarks showed significant differences between species and a greater difference between the ontogenetic groups. Both young and adults within the same species, such as young people and adults of A. fasciatus compared to the A. scabripinnis have the same degree of morphological differentiation. The body shape of A. scabripinnis seems to be related to the environment in which they are usually found, as rivers of moderate currents and streams located in the headwaters in places with strong current. Typically, in these environments are found fish with fusiform and elongate body to reduce energy used and to produce prolonged swimming, confirming the results found herein. The general format of the body of A. fasciatus is related to active swimmers in more lentic environments, also confirmed by our analysis. Thus, although extremely similar genetically, both species accumulated in a likely short time (given the genetic similarity), a high degree of morphological differentiation that probably prevents them to recognize as a single species. There exists, therefore, the claim that the proposal of a DNA Barcode, through the mitochondrial gene Cytochrome Oxidase I analysis, should be used only as additional evidence in the identification and proposal of new species in characins fish.

A barcode is the representation of data including some information related to goods, offered for sale, which frequently appears in on-line fashion images. Detecting and decoding barcode has a variety of applications in the on-line marketplace. However, the existing method has limitation in detecting barcode in some backgrounds such as Tassels, strips, and texture in fashion images. So, our work focuses on identifying the barcode region and distinguishing a barcode from its patterns that are similar to it. We accomplish this by adding a post-processing technique after morphological operations. We also apply a Convolutional Neural Network (CNN) to solve this typical object detection problem. A comparison of the performance between our algorithm and a previous method will be given in our results. For decoding part, a package including current common types of decoding scheme is used in our work to decode the detected barcode. In addition, we add a pre-processing transformation step to process skewed barcode images in order to improve the probability of decoding success.

Pimelodella Eigenmann & Eigenmann, 1888 é um dos gêneros mais especiosos pertencentes à família Heptapteridae, com 71 espécies distribuídas desde o sul da América do Sul até o Panamá e América Central. A compreensão das relações filogenéticas desse grupo é ainda bastante confusa devido a dificuldades na identificação das espécies por suas semelhanças morfológicas, além da sua ampla diversidade e distribuição. Para melhor entendermos as relações existentes entre as espécies pertencentes a este gênero, nosso trabalho utilizou abordagens moleculares e morfológicas e foi organizado em quatro capítulos. No primeiro é apresentada uma breve revisão da bibliografia relacionada à Pimelodella, a área de estudo e as ferramentas que foram utilizadas para tentarmos compreender as relações filogenéticas e biogeográficas das espécies pertencentes ao gênero. Assim, para respondermos às questões propostas, no segundo capítulo avaliamos o potencial do método do código de barras do DNA para auxiliar na identificação das espécies, combinado com a análise de alguns caracteres morfológicos diagnósticos. Essas metodologias se mostraram muito úteis e eficazes, e nossos resultados indicam que é possível identificar grande parte das espécies com as metodologias escolhidas. O terceiro capítulo teve como objetivo estabelecer, as relações filogenéticas entre as espécies de Pimelodella incluídas nesse estudo, utilizando para tanto quatro genes mitocondriais (ATPase 6 e 8, citocromo b, COI e ND2). Através da análise de parcimônia foram obtidas seis árvores mais parcimoniosas. Os valores de suporte foram maiores nos nós mais internos. No quarto capítulo, apresentamos uma análise genético-populacional baseada em cinco loci de microssatélites na espécie troglóbia das cavernas da região do PETAR (Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira). Os loci amplificados apresentaram altos níveis de polimorfismo e o número de alelos por loci variou de 9 no loco PC58 a 34 no locos PC87, o número médio de alelos por locus foi de 21,2. A estimativa global de FST, considerando-se todas as populações e todos os loci, foi significativamente diferente de zero (FST = 0,1353) sugerindo a ocorrência de diferenciação populacional na amostra. / Pimelodella Eigenmann & Eigenmann, 1888 is one of the most specious genus of the Siluriform family Heptapteridae, with 71 species distributed from southern South America to Panamá and Central America. The understanding of phylogenetic relationships within the genus is somewhat confusing due to the difficulties in morphological identification and its broad distribution. In order to assess the problems with species identification and phylogenetic relationships our work employed morphological and molecular tools is it is organized in four chapters. The first chapter contains an introduction to the problems and a revision of what its known in Pimelodella, as well as a brief description of the tools used. The second chapter deals with species identification and its subdivided into: morphology and the used of DNA barcoding. The results obtained with the combination of these two methodologies indicated, for example, that Pimelodella gracilis might comprise more than one species. The third chapter presents a phylogenetic analysis of the species included in this work based on nucleotide sequences of the mitochondrial genome. The parsimony analysis recovered six most parsimonious trees as expected the support values are larger towards the deeper nodes. The fourth chapter presents an population analysis based on five microsatellite loci to investigate whether or not the troglobitic species P. kronei displays population structuring in the caves of the PETAR (Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira). The loci presented high polymorphism, the number of alleles raged from 9 in the locus PC58 to 34 in the locus PC87, the mean number of alleles per loci was 21,2. All loci showed private alleles PC17 and PC58 had 3 alleles and PC90 showed 22 private alleles distributed among all sampling locales. The global FST, estimative was significantly different from zero (FST = 0,1353) suggesting population.

As algas pardas filamentosas (Phaeophyceae) constituem um grupo essencialmente marinho com morfologia extremamente simples. A identificação taxonômica dessas algas é bastante difícil quando empregados apenas caracteres morfológicos devido à grande plasticidade fenotípica que apresentam. No Brasil, nenhum estudo sistemático foi feito com seus representantes empregando-se dados moleculares. Neste contexto, a diversidade de algas pardas filamentosas dos gêneros Acinetospora, Asteronema, Bachelotia, Ectocarpus, Hincksia e Feldmannia foi investigada pela primeira vez no Brasil sob uma abordagem molecular, complementada com dados morfológicos. As coletas abrangeram a região sudeste do Brasil, incluindo a área de ressurgência dos litorais do Rio de Janeiro e Espírito Santo, que abriga quase que a totalidade de táxons de algas pardas filamentosas citadas para o país. Foi utilizado o marcador mitocondrial do tipo DNA Barcode, COI-5P e o marcador plastidial para inferências filogenéticas, o rbcL. Os estudos moleculares e morfológicos permitiram identificar 10 táxons para o litoral sudeste brasileiro: oito da ordem Ectocarpales: Acinetospora filamentosa, \"Feldmannia\" irregulares, \"Feldmannia irregulares\" 1, \"Feldmannia irregulares\" 2, \"Feldmannia\" mitchelliae, \"Hincksia\" conífera e Hincksia sandriana (família Acinetosporaceae) e Ectocarpus fasciculatus (família Ectocarpaceae) e dois da ordem Scytothamnales: \"Asteronema\" breviarticulatum (família Asteronemataceae) e Bachelotia antillarum (família Bachelotiaceae). A família Acinetosporaceae não é monofilética e se dividiu em dois agrupamentos, Acinetosporaceae 1, que incluiu a maioria dos representantes brasileiros e a espécie tipo da família, Acinetospora crinita, e para o qual o nome da família deve ser retido; e Acinetosporaceae 2, que incluiu os autênticos gêneros Feldmannia, Hincksia e Pylaiella com suas respectivas espécies-tipo, Feldmannia lebelli, Hincksia hincksiae e Pylaiella litorallis, respectivamente, e para o qual, uma nova família deverá ser proposta. Hincksia sandriana foi a única espécie estudada que se agrupou no clado do autêntico gênero Hincksia e é citada pela primeira vez para o Brasil, constituindo um caso de introdução recente. Para os demais representantes agrupados em Acinetosporaceae 1, excluindo Acinetospora, um novo gênero para a ciência deverá ser proposto. Os táxons \"H.\" conífera, \"F.\" irregulares, \"F. irregulares\" 1, \"F. irregulares\" 2 e \"F.\" mitchelliae não pertencem aos autênticos gêneros Feldmannia e Hincksia, já que não se agruparam com as respectivas espécies-tipo dos gêneros, e, portanto, devem ser transferidos para o novo gênero. As análises com os dois marcadores moleculares demonstraram que \"F.\" irregulares, \"F. irregulares\" 1 e \"F. irregulares\" 2, previamente citados sob uma única espécie (F. irregulares), representam três entidades taxonômicas independentes. Sequências do COI-5P de F. irregulares da Itália, considerada próxima à localidade tipo (Mar Adriático), confirmaram que parte do material analisado deve ser mantido sob o epíteto irregulares, enquanto duas novas espécies devem ser propostas para a ciência para acomodar \"F. irregulares\" 1 e \"F. irregulares\" 2. As análises moleculares com o COI-5P dividiu \"F.\" mitchelliae em três agrupamentos com alta divergência genética e variabilidade morfológica indicando que \"F.\" mitchelliae forma um complexo. Uma sequência de \"F.\" mitchelliae procedente dos EUA (Carolina do Norte), próxima à localidade tipo (Massachusetts), gerada no presente estudo, confirmou que o material brasileiro deve ser descrito sob o epíteto mitchelliae, porém acomodado sob um novo gênero. Nossos resultados moleculares demonstraram claramente que o gênero Acinetospora não é monofilético. Acinetospora filamentosa é citada pela primeira vez para o Oceano Atlântico e foi revelada por meio de dados moleculares, tanto pelo COI-5P quanto pelo rbcL. A espécie Acinetospora crinita referida previamente para o litoral sudeste do Brasil não foi recoletada neste estudo. Diferenças morfológicas nas estruturas pluriloculares entre as duas espécies e ausência de monosporângios em A. filamentosa, descritos como típico apenas para A. crinita, confirmaram a ocorrência de A. filamentosa para o Atlântico. Nossos resultados com o rbcL revelaram que a família Asteronemataceae não é monofilética. O táxon \"Asteronema\" breviarticulatum se agrupou com Asterocladon lobatum, espécie tipo do gênero, e deve ser alocado na família Asterocladaceae, assim como transferido para o gênero Asterocladon propondo-se uma combinação nova para resolver o posicionamento taxonômico dessa espécie. A alta divergência genética verificada para os marcadores COI-5P e rbcL demonstraram que Bachelotia antillarum é uma espécie críptica. A utilização da ferramenta molecular no estudo de algas pardas filamentosas na região sudeste do Brasil foi fundamental para desvendar a sua diversidade, que comprovadamente estava subestimada, assim como melhor delimitar seus gêneros e espécies e revelar espécies crípticas. Os dados aqui apresentados são pioneiros e constituem uma fonte relevante de informação sobre a taxonomia e sistemática deste grupo de algas pardas. Mais investigações por meio de uma ampla revisão, especialmente da família Acinetosporaceae, uma maior amostragem no litoral brasileiro e inclusão de mais gêneros de algas pardas filamentosas nas análises podem ainda mudar o panorama da classificação desse grupo / Filamentous brown algae (Phaeophyceae) constitute an essentially marine group that display an extremely simple morphology. The taxonomic identification of these algae is very difficult when based only on morphological characters, due to the high incidence of phenotypic plasticity. In Brazil, no systematic study using molecular data has investigated their representatives. In this context, this study aims to investigate the diversity of filamentous brown algae of the genera Acinetospora, Asteronema, Bachelotia, Ectocarpus, Hincksia and Feldmannia for the first time in Brazil, applying the molecular approach coupled with morphological data. The sampling sites covered the southeastern region of Brazil, including the upwelling area of the Rio de Janeiro and Espírito Santo coasts, which include almost all the filaments of brown algae mentioned for the country. The DNA barcode mitochondrial marker, COI-5P, and the plastid marker for phylogenetic inferences, rbcL, were sequenced. The molecular and morphological studies allowed the recognition of 10 taxa on the Brazilian southeastern coast, out of which eight taxa correspond to the order Ectocarpales, and two to the order Scytothamnales. Ectocarpales is represented by the families Acinetosporaceae (Acinetospora filamentosa, \"Feldmannia\" irregularis, \"Feldmannia irregularis\" 1, \"Feldmannia irregularis\" 2, \"Feldmannia\" mitchelliae, \"Hincksia\" conifer and Hincksia sandriana), and Ectocarpaceae (Ectocarpus fasciculatus). The order Scytothamnales, in turn, includes the families Asteronemataceae (\"Asteronema\" breviarticulatum) and Bachelotiaceae (Bachelotia antillarum) The Acinetosporaceae family is non-monophyletic and was divided into two clusters: Acinetosporaceae 1 for which the family name should be retained, included the type species of the family (Acinetospora crinite) and most of the Brazilian representatives; and Acinetosporaceae 2 for which a new family should be proposed, included the genera Feldmannia, Hincksia and Pylaiella represented by their respective type species, Feldmannia lebelli, Hincksia hincksiae and Pylaiella litorallis. Hincksia sandriana was the only species studied that grouped in the clade of the authentic genus Hincksia. Besides, this is the first record of H. sandriana for Brazil, which constitutes a case of recent introduction. For the other representatives of Acinetosporaceae 1, except Acinetospora, a new genus for science should be proposed. The taxa \"H.\" conifer, \"F.\" irregularis, \"F. irregularis\" 1, \"F. irregularis\" 2 and \"F.\" mitchelliae do not belong to the authentic genera Feldmannia and Hincksia, since they did not group with the respective generitypes. Therefore, should be transferred to the new genus. Analyzes applying both molecular markers showed that \"F.\" irregularis, \"F. irregularis\" 1 and \"F. irregularis\" 2, previously cited as a single species (F. irregularis), constitute three independent taxonomic entities. COI-5P sequences of F. irregularis from Italy, close to the type locality (Adriatic Sea), demonstrate that part of the analyzed material should be maintained under the epithet irregularis, whereas two new scientific species should be proposed to accommodate \"F. irregularis \"1 and \" F. irregularis \"2. COI-5P molecular analyzes divided \"F.\" mitchelliae into three clusters with high genetic divergence and morphological variability indicating that \"F.\" mitchelliae corresponds to a species complex. A sequence of \"F. mitchelliae from the United States (North Carolina), near the type locality (Massachusetts), obtained and included in the present study, confirmed that the Brazilian material should be described under the epithet mitchelliae and transferred to a new genus. Our molecular results have clearly demonstrated that the genus Acinetospora is non-monophyletic. Acinetospora filamentosa is for the first time mentioned for the Atlantic Ocean and was revealed by molecular data, both by COI-5P and rbcL. The species Acinetospora crinite recorded on the southeastern coast of Brazil was not collected in this study. Morphological differences in plurilocular structures between two species and absence of monosporangia in A. filamentosa, described as typical only for A. crinite, confirmed the occurrence of A. filamentosa for the Atlantic. Our results with the rbcL revealed that the family Asteronemataceae is non-monophyletic. \"Asteronema\" breviarticulatum was grouped with Asterocladon lobatum, the type species of the genus, and should be transferred to the genus Asterocladon and to the family Asterocladaceae. Consequently, a new combination should be proposed to solve taxonomic placement of this species. The high genetic divergence observed for the COI-5P and rbcL markers demonstrated that Bachelotia antillarum is a cryptic species. The use of the molecular tool in the study of filamentous brown algae in the southeastern region of Brazil was fundamental to uncover their diversity, previously underestimated, as well as to allow a better delimitation of their genera and species. The innovative data presented here constitute a relevant source of information to the taxonomy and systematics of filamentous brown algae. More investigations through a broad review, especially of the Acinetosporaceae family, a wider sampling in the Brazilian coast and the inclusion of more genera of filamentous brown algae in the analyses can still change the classification scenario of this group

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-02-01T10:30:20Z No. of bitstreams: 1 TeseJLRM.pdf: 6417864 bytes, checksum: 533196c58789b808d650a9caa133729c (MD5) / Approved for entry into archive by Camila Passos (camilapassos@ufscar.br) on 2017-02-01T10:36:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseJLRM.pdf: 6417864 bytes, checksum: 533196c58789b808d650a9caa133729c (MD5) / Approved for entry into archive by Camila Passos (camilapassos@ufscar.br) on 2017-02-01T10:39:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseJLRM.pdf: 6417864 bytes, checksum: 533196c58789b808d650a9caa133729c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-01T10:40:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJLRM.pdf: 6417864 bytes, checksum: 533196c58789b808d650a9caa133729c (MD5) Previous issue date: 2015-04-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The family Anostomidae has approximately 150 species, belonging to 14 genera. Several attempts to define the subfamilies were unsuccessful. Within the family, the Leporinus genus is the most specious (approx. 90 valid species). A ZZ/ZW sex chromosomes system has been described for seven species of Leporinus, which would constitute a monophyletic group. Another ZW sex chromosomes system has been described only for Leporinus geminis. The ZW Leporinus species presents an interesting distribution, being distributed in almost every major South American basins. The aim of this study was to reconstruct the phylogenetic relationships of family Anostomidae and several species of Leporinus genus. Also, evaluate the monophyly of species with ZZ/ZW sex chromosomes, as well as de novo origin of the sex chromosomes described for Leporinus geminis. Additionally, It will be evaluated the functionality of the DNA barcodes for the family Anostomidae. Another aim was to evaluate the phylogeographic distribution pattern of ZZ/ZW Leporinus species. For the barcode was analyzed the Cytochrome Oxidase subunit I of 430 individuals (122 lineages). Distance analyzes were performed using the K2P model. For the molecular phylogeny were amplified two mitochondrial genes (Cytochrome B and Cytochrome Oxidase I) and three nuclear markers (recombination activating gene 1 and 2, and Myosin, heavy chain 6, cardiac muscle, alpha gene) from 104 lineages (69 nominal species). Phylogenetic trees were constructed using methods of maximum parsimony, maximum likelihood and Bayesian species tree. For the phylogeographic analysis, was constructed a calibrated tree, including the 15 recovered linages for the ZW group. The dataset was calibrated using the rise of the Eastern Cordillera, about 12 million years ago. The DNA barcode is a powerful tool for the linage identification of the family Anostomidae. The average intraspecific distance was 0.106%. The lowest interspecific distance was 0.479%. The genetic distances founded show that the threshold to separate lineages is lower than traditionally suggested for fishes (1% and 2%). The family Anostomidae is monophyletic, being found twenty-two clades within it. The subfamilies Anostominae sensu Winterbottom (1980) and Leporellinae were recovered as valid, while a more inclusive Leporininae has to be redescribed. The Leporinus genus was recovered as paraphyletic, requiring several taxonomic changes. The ZZ/ZW Leporinus species were recovered as a monophyletic group. Sex chromosomes of Leporinus geminis were confirmed as an evolutionary convergence. The evolutionary history of ZZ/ZW Leporinus species proved to be complex. The lineage speciation of the proto-Amazon-Orinoco was given by paleogeographic processes, while the lineage diversification in the Eastern Brazilian Shield was predominantly hydrogeological and by dispersion through paleo-basins in low sea level period. / A família Anostomidae possui aproximadamente 150 espécies, distribuídas em 14 gêneros. Diversas tentativas de delimitar as subfamílias não têm tido muito sucesso. Na família o gênero Leporinus é o mais especioso (aprox. 90 espécies válidas). Um sistema de cromossomos sexuais ZZ/ZW foi descrito para sete espécies de Leporinus, que formariam um grupo monofilético. Outro sistema de cromossomos sexuais ZW foi descrito unicamente para Leporinus geminis. As espécies de Leporinus com cromossomos ZW apresentam uma interessante distribuição, estando distribuídas praticamente em todas as grandes bacias hidrográficas sul-americanas. O intuito do estudo é reconstruir as relações filogenéticas da família Anostomidae e das distintas espécies do gênero Leporinus. Avaliar a monofilia do grupo de espécies com cromossomos sexuais ZZ/ZW, assim como a origem de novo dos cromossomos sexuais descritos para Leporinus geminis. Será avaliada também a funcionalidade dos códigos de barras de DNA para as espécies da família Anostomidae. Outro objetivo será avaliar o padrão de distribuição filogeográfica das espécies do gênero Leporinus que possuem sistemas de cromossomos sexuais ZZ/ZW. Para o barcode foi analisado o Citocromo oxidase I de 430 indivíduos (122 linhagens). Foram realizadas análises de distância, usando o modelo K2p. Para a filogenia molecular foram amplificados dois genes mitocondriais (Citocromo B e Citocromo oxidase I) e três nucleares (o gene de ativação da recombinação 1 e 2 e a cadeia pesada 6 da miosina, isoforma alfa do músculo cardíaco) para 104 linhagens (69 espécies nominais). Foram construídas árvores filogenéticas usando os métodos de máxima parcimônia, máxima verossimilhança e bayesian species tree. Para a análise filogeográfica, construiu-se uma árvore calibrada, incluídos as 15 linhagens recuperadas para o grupo ZW. O evento de calibração foi o surgimento da Cordilheira Oriental há 12 Milhões de anos. O DNA barcode é uma ferramenta eficiente para a identificação das linhagens da família Anostomidae. A média da distância intraespecífica foi de 0,106%. O menor valor de distância interespecífica foi de 0,479%. As distâncias genéticas encontradas mostram que o limiar para separar linhagens é mais baixo que os sugeridos para peixes (1% ou 2%). A família Anostomidae é monofilética, sendo encontrados vinte e dois clados dentro dela. As subfamílias Anostominae sensu Winterbottom (1980) e Leporellinae foram recuperadas como válidas, enquanto que um mais abrangente Leporininae precisa ser redescrito. O gênero Leporinus foi recuperado como parafilético, sendo necessárias várias mudanças taxonômicas. As espécies de Leporinus com cromossomos sexuais ZZ/ZW foram recuperadas dentro de um grupo monofilético. Os cromossomos sexuais de Leporinus geminis foram confirmados como uma convergência evolutiva. A história evolutiva das espécies de Leporinus com cromossomos sexuais ZZ/ZW mostrou-se complexa. Sendo que a especiação na linhagem do proto-Amazonas-Orinoco foi dada por processos paleogeográficos, enquanto que o processo de diversificação na linhagem do leste do Escudo Brasileiro foi predominantemente hidrogeológico e por dispersão por meio de paleo-bacias no período de baixo nível do mar.

Pimelodella Eigenmann & Eigenmann, 1888 é um dos gêneros mais especiosos pertencentes à família Heptapteridae, com 71 espécies distribuídas desde o sul da América do Sul até o Panamá e América Central. A compreensão das relações filogenéticas desse grupo é ainda bastante confusa devido a dificuldades na identificação das espécies por suas semelhanças morfológicas, além da sua ampla diversidade e distribuição. Para melhor entendermos as relações existentes entre as espécies pertencentes a este gênero, nosso trabalho utilizou abordagens moleculares e morfológicas e foi organizado em quatro capítulos. No primeiro é apresentada uma breve revisão da bibliografia relacionada à Pimelodella, a área de estudo e as ferramentas que foram utilizadas para tentarmos compreender as relações filogenéticas e biogeográficas das espécies pertencentes ao gênero. Assim, para respondermos às questões propostas, no segundo capítulo avaliamos o potencial do método do código de barras do DNA para auxiliar na identificação das espécies, combinado com a análise de alguns caracteres morfológicos diagnósticos. Essas metodologias se mostraram muito úteis e eficazes, e nossos resultados indicam que é possível identificar grande parte das espécies com as metodologias escolhidas. O terceiro capítulo teve como objetivo estabelecer, as relações filogenéticas entre as espécies de Pimelodella incluídas nesse estudo, utilizando para tanto quatro genes mitocondriais (ATPase 6 e 8, citocromo b, COI e ND2). Através da análise de parcimônia foram obtidas seis árvores mais parcimoniosas. Os valores de suporte foram maiores nos nós mais internos. No quarto capítulo, apresentamos uma análise genético-populacional baseada em cinco loci de microssatélites na espécie troglóbia das cavernas da região do PETAR (Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira). Os loci amplificados apresentaram altos níveis de polimorfismo e o número de alelos por loci variou de 9 no loco PC58 a 34 no locos PC87, o número médio de alelos por locus foi de 21,2. A estimativa global de FST, considerando-se todas as populações e todos os loci, foi significativamente diferente de zero (FST = 0,1353) sugerindo a ocorrência de diferenciação populacional na amostra. / Pimelodella Eigenmann & Eigenmann, 1888 is one of the most specious genus of the Siluriform family Heptapteridae, with 71 species distributed from southern South America to Panamá and Central America. The understanding of phylogenetic relationships within the genus is somewhat confusing due to the difficulties in morphological identification and its broad distribution. In order to assess the problems with species identification and phylogenetic relationships our work employed morphological and molecular tools is it is organized in four chapters. The first chapter contains an introduction to the problems and a revision of what its known in Pimelodella, as well as a brief description of the tools used. The second chapter deals with species identification and its subdivided into: morphology and the used of DNA barcoding. The results obtained with the combination of these two methodologies indicated, for example, that Pimelodella gracilis might comprise more than one species. The third chapter presents a phylogenetic analysis of the species included in this work based on nucleotide sequences of the mitochondrial genome. The parsimony analysis recovered six most parsimonious trees as expected the support values are larger towards the deeper nodes. The fourth chapter presents an population analysis based on five microsatellite loci to investigate whether or not the troglobitic species P. kronei displays population structuring in the caves of the PETAR (Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira). The loci presented high polymorphism, the number of alleles raged from 9 in the locus PC58 to 34 in the locus PC87, the mean number of alleles per loci was 21,2. All loci showed private alleles PC17 and PC58 had 3 alleles and PC90 showed 22 private alleles distributed among all sampling locales. The global FST, estimative was significantly different from zero (FST = 0,1353) suggesting population.

As algas pardas filamentosas (Phaeophyceae) constituem um grupo essencialmente marinho com morfologia extremamente simples. A identificação taxonômica dessas algas é bastante difícil quando empregados apenas caracteres morfológicos devido à grande plasticidade fenotípica que apresentam. No Brasil, nenhum estudo sistemático foi feito com seus representantes empregando-se dados moleculares. Neste contexto, a diversidade de algas pardas filamentosas dos gêneros Acinetospora, Asteronema, Bachelotia, Ectocarpus, Hincksia e Feldmannia foi investigada pela primeira vez no Brasil sob uma abordagem molecular, complementada com dados morfológicos. As coletas abrangeram a região sudeste do Brasil, incluindo a área de ressurgência dos litorais do Rio de Janeiro e Espírito Santo, que abriga quase que a totalidade de táxons de algas pardas filamentosas citadas para o país. Foi utilizado o marcador mitocondrial do tipo DNA Barcode, COI-5P e o marcador plastidial para inferências filogenéticas, o rbcL. Os estudos moleculares e morfológicos permitiram identificar 10 táxons para o litoral sudeste brasileiro: oito da ordem Ectocarpales: Acinetospora filamentosa, \"Feldmannia\" irregulares, \"Feldmannia irregulares\" 1, \"Feldmannia irregulares\" 2, \"Feldmannia\" mitchelliae, \"Hincksia\" conífera e Hincksia sandriana (família Acinetosporaceae) e Ectocarpus fasciculatus (família Ectocarpaceae) e dois da ordem Scytothamnales: \"Asteronema\" breviarticulatum (família Asteronemataceae) e Bachelotia antillarum (família Bachelotiaceae). A família Acinetosporaceae não é monofilética e se dividiu em dois agrupamentos, Acinetosporaceae 1, que incluiu a maioria dos representantes brasileiros e a espécie tipo da família, Acinetospora crinita, e para o qual o nome da família deve ser retido; e Acinetosporaceae 2, que incluiu os autênticos gêneros Feldmannia, Hincksia e Pylaiella com suas respectivas espécies-tipo, Feldmannia lebelli, Hincksia hincksiae e Pylaiella litorallis, respectivamente, e para o qual, uma nova família deverá ser proposta. Hincksia sandriana foi a única espécie estudada que se agrupou no clado do autêntico gênero Hincksia e é citada pela primeira vez para o Brasil, constituindo um caso de introdução recente. Para os demais representantes agrupados em Acinetosporaceae 1, excluindo Acinetospora, um novo gênero para a ciência deverá ser proposto. Os táxons \"H.\" conífera, \"F.\" irregulares, \"F. irregulares\" 1, \"F. irregulares\" 2 e \"F.\" mitchelliae não pertencem aos autênticos gêneros Feldmannia e Hincksia, já que não se agruparam com as respectivas espécies-tipo dos gêneros, e, portanto, devem ser transferidos para o novo gênero. As análises com os dois marcadores moleculares demonstraram que \"F.\" irregulares, \"F. irregulares\" 1 e \"F. irregulares\" 2, previamente citados sob uma única espécie (F. irregulares), representam três entidades taxonômicas independentes. Sequências do COI-5P de F. irregulares da Itália, considerada próxima à localidade tipo (Mar Adriático), confirmaram que parte do material analisado deve ser mantido sob o epíteto irregulares, enquanto duas novas espécies devem ser propostas para a ciência para acomodar \"F. irregulares\" 1 e \"F. irregulares\" 2. As análises moleculares com o COI-5P dividiu \"F.\" mitchelliae em três agrupamentos com alta divergência genética e variabilidade morfológica indicando que \"F.\" mitchelliae forma um complexo. Uma sequência de \"F.\" mitchelliae procedente dos EUA (Carolina do Norte), próxima à localidade tipo (Massachusetts), gerada no presente estudo, confirmou que o material brasileiro deve ser descrito sob o epíteto mitchelliae, porém acomodado sob um novo gênero. Nossos resultados moleculares demonstraram claramente que o gênero Acinetospora não é monofilético. Acinetospora filamentosa é citada pela primeira vez para o Oceano Atlântico e foi revelada por meio de dados moleculares, tanto pelo COI-5P quanto pelo rbcL. A espécie Acinetospora crinita referida previamente para o litoral sudeste do Brasil não foi recoletada neste estudo. Diferenças morfológicas nas estruturas pluriloculares entre as duas espécies e ausência de monosporângios em A. filamentosa, descritos como típico apenas para A. crinita, confirmaram a ocorrência de A. filamentosa para o Atlântico. Nossos resultados com o rbcL revelaram que a família Asteronemataceae não é monofilética. O táxon \"Asteronema\" breviarticulatum se agrupou com Asterocladon lobatum, espécie tipo do gênero, e deve ser alocado na família Asterocladaceae, assim como transferido para o gênero Asterocladon propondo-se uma combinação nova para resolver o posicionamento taxonômico dessa espécie. A alta divergência genética verificada para os marcadores COI-5P e rbcL demonstraram que Bachelotia antillarum é uma espécie críptica. A utilização da ferramenta molecular no estudo de algas pardas filamentosas na região sudeste do Brasil foi fundamental para desvendar a sua diversidade, que comprovadamente estava subestimada, assim como melhor delimitar seus gêneros e espécies e revelar espécies crípticas. Os dados aqui apresentados são pioneiros e constituem uma fonte relevante de informação sobre a taxonomia e sistemática deste grupo de algas pardas. Mais investigações por meio de uma ampla revisão, especialmente da família Acinetosporaceae, uma maior amostragem no litoral brasileiro e inclusão de mais gêneros de algas pardas filamentosas nas análises podem ainda mudar o panorama da classificação desse grupo / Filamentous brown algae (Phaeophyceae) constitute an essentially marine group that display an extremely simple morphology. The taxonomic identification of these algae is very difficult when based only on morphological characters, due to the high incidence of phenotypic plasticity. In Brazil, no systematic study using molecular data has investigated their representatives. In this context, this study aims to investigate the diversity of filamentous brown algae of the genera Acinetospora, Asteronema, Bachelotia, Ectocarpus, Hincksia and Feldmannia for the first time in Brazil, applying the molecular approach coupled with morphological data. The sampling sites covered the southeastern region of Brazil, including the upwelling area of the Rio de Janeiro and Espírito Santo coasts, which include almost all the filaments of brown algae mentioned for the country. The DNA barcode mitochondrial marker, COI-5P, and the plastid marker for phylogenetic inferences, rbcL, were sequenced. The molecular and morphological studies allowed the recognition of 10 taxa on the Brazilian southeastern coast, out of which eight taxa correspond to the order Ectocarpales, and two to the order Scytothamnales. Ectocarpales is represented by the families Acinetosporaceae (Acinetospora filamentosa, \"Feldmannia\" irregularis, \"Feldmannia irregularis\" 1, \"Feldmannia irregularis\" 2, \"Feldmannia\" mitchelliae, \"Hincksia\" conifer and Hincksia sandriana), and Ectocarpaceae (Ectocarpus fasciculatus). The order Scytothamnales, in turn, includes the families Asteronemataceae (\"Asteronema\" breviarticulatum) and Bachelotiaceae (Bachelotia antillarum) The Acinetosporaceae family is non-monophyletic and was divided into two clusters: Acinetosporaceae 1 for which the family name should be retained, included the type species of the family (Acinetospora crinite) and most of the Brazilian representatives; and Acinetosporaceae 2 for which a new family should be proposed, included the genera Feldmannia, Hincksia and Pylaiella represented by their respective type species, Feldmannia lebelli, Hincksia hincksiae and Pylaiella litorallis. Hincksia sandriana was the only species studied that grouped in the clade of the authentic genus Hincksia. Besides, this is the first record of H. sandriana for Brazil, which constitutes a case of recent introduction. For the other representatives of Acinetosporaceae 1, except Acinetospora, a new genus for science should be proposed. The taxa \"H.\" conifer, \"F.\" irregularis, \"F. irregularis\" 1, \"F. irregularis\" 2 and \"F.\" mitchelliae do not belong to the authentic genera Feldmannia and Hincksia, since they did not group with the respective generitypes. Therefore, should be transferred to the new genus. Analyzes applying both molecular markers showed that \"F.\" irregularis, \"F. irregularis\" 1 and \"F. irregularis\" 2, previously cited as a single species (F. irregularis), constitute three independent taxonomic entities. COI-5P sequences of F. irregularis from Italy, close to the type locality (Adriatic Sea), demonstrate that part of the analyzed material should be maintained under the epithet irregularis, whereas two new scientific species should be proposed to accommodate \"F. irregularis \"1 and \" F. irregularis \"2. COI-5P molecular analyzes divided \"F.\" mitchelliae into three clusters with high genetic divergence and morphological variability indicating that \"F.\" mitchelliae corresponds to a species complex. A sequence of \"F. mitchelliae from the United States (North Carolina), near the type locality (Massachusetts), obtained and included in the present study, confirmed that the Brazilian material should be described under the epithet mitchelliae and transferred to a new genus. Our molecular results have clearly demonstrated that the genus Acinetospora is non-monophyletic. Acinetospora filamentosa is for the first time mentioned for the Atlantic Ocean and was revealed by molecular data, both by COI-5P and rbcL. The species Acinetospora crinite recorded on the southeastern coast of Brazil was not collected in this study. Morphological differences in plurilocular structures between two species and absence of monosporangia in A. filamentosa, described as typical only for A. crinite, confirmed the occurrence of A. filamentosa for the Atlantic. Our results with the rbcL revealed that the family Asteronemataceae is non-monophyletic. \"Asteronema\" breviarticulatum was grouped with Asterocladon lobatum, the type species of the genus, and should be transferred to the genus Asterocladon and to the family Asterocladaceae. Consequently, a new combination should be proposed to solve taxonomic placement of this species. The high genetic divergence observed for the COI-5P and rbcL markers demonstrated that Bachelotia antillarum is a cryptic species. The use of the molecular tool in the study of filamentous brown algae in the southeastern region of Brazil was fundamental to uncover their diversity, previously underestimated, as well as to allow a better delimitation of their genera and species. The innovative data presented here constitute a relevant source of information to the taxonomy and systematics of filamentous brown algae. More investigations through a broad review, especially of the Acinetosporaceae family, a wider sampling in the Brazilian coast and the inclusion of more genera of filamentous brown algae in the analyses can still change the classification scenario of this group

A series of Total Variation based algorithms are presented for the restoration of bilevel waveforms from observed signals. The proposed model is discussed analytically and numerically via the gradient descent minimization of the TV energy. The application of restoration of bilevel waveforms encoded within barcode images is presented. A super- resolution technique is proposed as a reduction of dimensionality of the image data. The result is a high resolution image from which the encoded bilevel waveform is restored. Implementation of results is shown for synthetic and real images.

>Magister Scientiae - MSc / INTRODUCTION: Breast cancer is a highly heterogeneous disease. The complexity of achieving an accurate diagnosis and an effective treatment regimen lies within this heterogeneity. Subtypes of the disease are not simply molecular, i.e. hormone receptor over-expression or absence, but the tumour itself is heterogeneous in terms of tissue of origin, metastases, and histopathological variability. Accurate tumour classification vastly improves treatment decisions, patient outcomes and 5-year survival rates. Gene expression studies aided by transcriptomic technologies such as microarrays and next-generation sequencing (e.g. RNA-Sequencing) have aided oncology researcher and clinician understanding of the complex molecular portraits of malignant breast tumours. Mechanisms governing cancers, which include tumorigenesis, gene fusions, gene over-expression and suppression, cellular process and pathway involvementinvolvement, have been elucidated through comprehensive analyses of the cancer transcriptome. Over the past 20 years, gene expression signatures, discovered with both microarray and RNA-Seq have reached clinical and commercial application through the development of tests such as Mammaprint®, OncotypeDX®, and FoundationOne® CDx, all which focus on chemotherapy sensitivity, prediction of cancer recurrence, and tumour mutational level. The Gene Expression Barcode (GExB) algorithm was developed to allow for easy interpretation and integration of microarray data through data normalization with frozen RMA (fRMA) preprocessing and conversion of relative gene expression to a sequence of 1's and 0's. Unfortunately, the algorithm has not yet been developed for RNA-Seq data. However, implementation of the GExB with feature-selection would contribute to a machine-learning based robust breast cancer and subtype classifier. METHODOLOGY: For microarray data, we applied the GExB algorithm to generate barcodes for normal breast and breast tumour samples. A two-class classifier for malignancy was developed through feature-selection on barcoded samples by selecting for genes with 85% stable absence or presence within a tissue type, and differentially stable between tissues. A multi-class feature-selection method was employed to identify genes with variable expression in one subtype, but 80% stable absence or presence in all other subtypes, i.e. 80% in n-1 subtypes. For RNA-Seq data, a barcoding method needed to be developed which could mimic the GExB algorithm for microarray data. A z-score-to-barcode method was implemented and differential gene expression analysis with selection of the top 100 genes as informative features for classification purposes. The accuracy and discriminatory capability of both microarray-based gene signatures and the RNA-Seq-based gene signatures was assessed through unsupervised and supervised machine-learning algorithms, i.e., K-means and Hierarchical clustering, as well as binary and multi-class Support Vector Machine (SVM) implementations. RESULTS: The GExB-FS method for microarray data yielded an 85-probe and 346-probe informative set for two-class and multi-class classifiers, respectively. The two-class classifier predicted samples as either normal or malignant with 100% accuracy and the multi-class classifier predicted molecular subtype with 96.5% accuracy with SVM. Combining RNA-Seq DE analysis for feature-selection with the z-score-to-barcode method, resulted in a two-class classifier for malignancy, and a multi-class classifier for normal-from-healthy, normal-adjacent-tumour (from cancer patients), and breast tumour samples with 100% accuracy. Most notably, a normal-adjacent-tumour gene expression signature emerged, which differentiated it from normal breast tissues in healthy individuals. CONCLUSION: A potentially novel method for microarray and RNA-Seq data transformation, feature selection and classifier development was established. The universal application of the microarray signatures and validity of the z-score-to-barcode method was proven with 95% accurate classification of RNA-Seq barcoded samples with a microarray discovered gene expression signature. The results from this comprehensive study into the discovery of robust gene expression signatures holds immense potential for further R&F towards implementation at the clinical endpoint, and translation to simpler and cost-effective laboratory methods such as qtPCR-based tests.