Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Master of Science / Department of Agronomy / Allan K. Fritz / Fusarium head blight (FHB), caused by Fusarium graminearum, is an important cereal disease in humid and semi-humid wheat growing regions. In recent FHB epidemics in the USA, FHB dramatically reduced wheat yields and grain quality due to mycotoxin contamination. Five types of FHB resistance have been reported, but resistance to disease spread within a spike (Type II) and low deoxynivalenol (DON) accumulation in infected kernels (Type III) have drawn the most attention. A Chinese Spring-Sumai3 chromosome 7A substitution line (CS-SM3-7ADSL) was reported to have a high level of Type II resistance, but quantitative trait locus (QTL) on chromosome 7A has never been mapped. To characterize QTL on chromosome 7A, we developed 191 Chinese Spring-Sumai3-7A chromosome recombinant inbred lines (CRIL) from a cross between Chinese Spring and CS-SM3-7ADSL and evaluated the CRIL in a greenhouse for both types of resistance in three experiments. Two major QTL with Sumai 3 (SM3) origin, conditioning Type II and Type III resistance were mapped in chromosomes 3BS and 7AC. QTL on chromosome 3BS corresponds to Fhb1, previously reported from SM3, whereas 7AC QTL, designated as Fhb5, is a novel QTL identified from SM3 in this study. Fhb5 explains 22% phenotypic variation for Type II resistance and 24% for Type III resistance. Marker Xwmc17 is the closest marker to Fhb5 for both types of resistance. Fhb1 and Fhb5 were additive and together explained 56% variation for Type II and 41% for Type III resistance and resulted in 66% reduction in FHB severity and 84% in DON content. Both QTL showed significant pleiotropy effects on Type II and Type III resistance, suggesting both types of resistance may be controlled by the same gene(s). Haplotype analysis of SM3’s parents revealed that Fhb5 originated from Funo, an Italian cultivar. A survey of worldwide germplasm collection of 400 accessions showed that Fhb5 is present mainly in Chinese cultivars, especially in Funo-related accessions. Further, Fhb5 is the second major QTL from SM3 and have potential to be used in improving wheat cultivars for both types of resistance.

Mosaicism is represented by two or more chromosomally different cell lines in an individual. Mosaics are most often caused by chromosome malsegregation during mitosis, resulting in the gain or loss of chromosomes, known as aneuploidy, but structural aberrations can also occur in mosaic form. The problem is the limitation of detection with standart cytogenetic methods. The present study was carried out to compare the efficiency of FISH, array CGH and cytogenetic techniques in detection of mosaicism. In the practical part the results of 45 patients with mosaicisms of aneuplody of gonosomes (26 patients) and mosaicisms of autosomes (19 patients) were compared. The data show that we have different peripheral blood karyotype and FISH results in 23 of 37 patients (62%). There was a case of failure of detection of the mosaicism on the karyotype and the FISH method revealed a abnormal cell lines with a percentage of less than 5%. The array CGH method confirmed the karyotype and FISH results in 10 out of 12 patients (83%) in peripheral blood tests. The work also dealt with artificially made mosaics. From the results, it is obvious that the FISH method has a more accurate percentage of mosaic capture compared to the karyotype. The results indicate that using the techniques in parallel allow in clinical...

Genes novos, definidos como aqueles presentes em um grupo ou espécie mas ausentes em seu grupo irmão e grupo externo, são conhecidos por terem mais marcadores de seleção positiva que genes antigos. Sabe-se também que a seleção positiva ocorre de forma mais rápida em sistemas haplóides do que em sistemas diplóides. Aqui unimos esses dois sistemas para propor um modelo de seleção haplóide de genes novos. Para isso utilizamos dados de expressão, idade evolutiva, e assinatura de seleção provenientes de genes de Drosophila melanogaster. Mostramos que genes novos adquirem uma vantagem seletiva se expressos nas fases tardias da espermatogênese, que são haplóides. Não só há mais genes novos com alta expressão nas fases haplóides (meiótica e pós-meiótica) da espermatogênese em relação à fase diplóide (mitótica), mas também os genes novos possuem expressão mais acentuada que genes antigos nessas fases haplóides. Mostramos que os genes com alta expressão nas fases haplóides possuem mais marcadores de seleção positiva, e.g. valores de dN/dS, alpha e para outros modelos que estimam seleção positiva. Dessa forma, propomos um modelo que explica a maior expressão de genes novos nos testículos (fases haplóides da espermatogênese) e como tais genes se fixam na espécie. Por fim, explicamos a maior incidência de genes extremamente novos ligados ao X e com expressão preferencial em machos. Isso ocorre por que genes ligados ao cromossomo X em machos tem expressão funcionalmente haplóide, visto que o X está em hemizigose em todas as células somáticas de machos. Essa situação torna benéfico para genes muito novos ligados ao X que sua seleção em machos ocorra, pois em todas as células tais genes tem o benefício da seleção haplóide. Em particular, genes extremamente novos, ao contrário de genes antigos, do cromossomo X são capazes de burlar a inativação do cromossomo sexual durante a meiose. Isso os torna um bom sistema para novos alelos recessivos e com antagonismo sexual serem expressos e selecionados / New genes, those present in one group or species but absent in their sister group and outgroup, are frequently under positive selection, as shown by their higher rates and values of positive selection markers. It is also known that beneficial genes in haploid systems tend to be fixed more quickly than in diploid ones. Here we propose to merge this two systems by proposing a model for new genes selection in haploid systems. To do so we use Drosophila melanogaster\'s spermatogenesis process. We show that new genes have a selective advantage if they are expressed in the haploid (meiotic and post-meiotic) phases of spermatogenesis. This is shown not only by the greater proportion of new genes with high expression in those phases against the diploid (mitotic) phase, but also by the intensity of the expression of new genes being greater than that of old genes during the haploid phases. We also show that genes with higher expression in the haploid phases present more markers of positive selection. They have both a greater value of dN/dS, alpha and a greater proportion of genes that best fit a model with selection than one without it. Therefore, we propose a model explaining the higher expression of new genes in the testis (haploid phases of spermatogenesis) and how those genes become fixed in the population and species. At last we explain the abundance of new male-biased genes on the X. This enrichement is due to the functionally haploid expression of the X-linked genes in males. This assures an advantage to those genes, as they will benefit from haploid selection system in the X on males. It is then beneficial for X-linked genes to be selected uppon in the males, as it will resemble haploid selection. Also, extremely new X-linked genes, as opposed to old ones, can bypass the sex cromosome inactivation, being a good system for new antagonistic recessive alleles to be expressed and sellected upon

A incidência do melanoma, tumor maligno que se origina dos melanócitos, vem crescendo em todo o mundo. História familial positiva da doença tem sido relatada em 8 a 14% dos pacientes afetados. Muitos estudos sugeriram o envolvimento da região 9p21, onde se encontra o gene CDKN2A, no surgimento dessa neoplasia. Este é um gene supressor tumoral clássico e a inativação dos dois alelos tem sido detectadas em linhagens celulares tumorais de famílias com melanoma hereditário e esporádico. Mutações em linhagens germinativas do gene CDKN2A têm sido identificadas em aproximadamente 20% das famílias com melanoma familial. Utilizando técnicas de biologia molecular como Reação em Cadeia da Polimerase (PCR), Conformação Estrutural de Fita Simples (SSCP) e seqüenciamento, este projeto estudou 22 pacientes com critérios clínicos de melanoma hereditário e encontrou uma mutação (P48T) em um paciente numa família de três afetados. Em 13 casos foi identificado pelo menos um dos três polimorfismos: 500 C>G (31,9%), 540 C>T (27,3%) e A148T (4,5%). Os resultados demonstram a importância da pesquisa de mutações no gene CDKN2A principalmente em famílias com dois ou mais membros afetados pela doença. / The incidence of melanoma, malign tumor that originates from melanocytes, is increasing all over the world. Positive familial history of disease has been related in 8 to 14% of affected patients. Several studies have suggest the 9p21 region evolvement, where is located the CDKN2A gene, in the arising of this neoplasia. It is a classic tumor suppressor gene and the inactivation of two alleles has been detected in tumor cells lines of families with hereditary and sporadic melanoma. Nowadays germeline mutations in CDKN2A gene have been identified in almost 20% of families with familial melanoma. Using molecular biology techniques like Polymerase Chain Reaction (PCR), Single Strand Conformational Polymorphism (SSCP) and sequencing, this project studied 22 patients with clinical pattern of hereditary melanoma and it found one mutation (P48T) in one patient belonged to a three affected family. Thirteen cases had at least one of the three polymorphisms: 500 C>G (31,9%), 540 C>T (27,3%) e A148T (4,5%). The results show the importance of the search for mutations in the CDKN2A gene mainly in families with two or more affected by disease.

Eventos epigenéticos como o imprinting genômico e a inativação do cromossomo X (ICX), já foram amplamente estudados em camundongos. Nesses animais muitos dos processos epigenéticos que levam à ICX já estão profundamente esclarecidos. Em humanos entretanto, o conhecimento sobre a ICX é mais limitado, em particular os eventos iniciais do processo durante o desenvolvimento embrionário. O desenvolvimento e aprimoramento de ensaios que envolvem o sequenciamento em larga escala do transcriptoma (RNA-Seq) de células únicas iniciam uma nova era nos estudos sobre a ICX. São crescentes os dados de RNA-Seq depositados em bancos de dados públicos e em 2013 os trabalhos de Xue e colaboradores e de Yan e colaboradores tornaram disponíveis os resultados de RNA-Seq de células individuais isoladas de embriões humanos a partir do estágio de duas células até a fase de blastocisto. Através de técnicas de bioinformática avaliamos o nível de expressão do gene XIST, intimamente envolvido no processo de ICX, nos diferentes estágios do desenvolvimento. Alinhamos também as leituras geradas por RNA-Seq contra o genoma humano de referência no intuito de se identificar variantes em regiões transcritas e assim verificar a origem do alelo expresso. Com isso, pudemos observar que o gene XIST tem sua expressão iniciada em embriões humanos no estágio de oito células, e que o silenciamento transcricional dos genes do cromossomo X já se iniciou no estágio de blastocisto de forma aleatória mas ainda não se disseminou, i.e. a ICX não está completa. Devido ao fenômeno de ICX, a caracterização de genes \"imprintados\" neste cromossomo é desafiadora. Ainda assim em camundongos foram relatados alguns genes do X que são assim regulados. Mulheres portadoras da síndrome de Turner (45,X) apresentam diferenças fenotípicas dependentes da origem parental do cromossomo X herdado, sugerindo a existência de genes \"imprintados\" no X humano. Em particular os genes MAOA, MAOB e USP9X foram indicados como candidatos a serem regulados por imprinting. Através do sequenciamento de regiões transcritas contendo SNPs em heterozigose foram avaliados o padrão de expressão alelo-específico dos três genes indicados. Nenhum sinal de regulação por imprinting pôde ser detectado nem em placenta nem em cérebro humano, pois a procedência dos alelos expressos era independente da origem parental. Isso não significa que a variabilidade fenotípica em mulheres com Turner não possa ser explicada por imprinting em genes do X. Experimentos de RNA-Seq em diversos tecidos humanos ou a partir de células únicas são uma abordagem conveniente para se elucidar este fenômeno / Epigenetic phenomena as genomic imprinting and X chromosome inactivation (XCI) have been widely studied in mice. While most of the processes and steps involved in XCI in mice are well studied, in humans our knowledge is still very limited, specially during early embryo development. Advances in single-cell whole transcriptome high troughput sequencing techniques (RNA-Seq) bring a new era to the XCI field. Single-cell RNA-Seq results of from 2-cell to the blastocyst stage of human embryos were published by Xue et cols and Yan et cols in 2013. Using bioinformatics techniques we searched for the XIST gene expression level (a gene closely involved in XCI) throughout the human pre-implantation embryo development. We aligned reads generated by RNA-Seq assays to the human reference genome looking for variants in gene transcriptional regions and to identify the origin of the expressed allele. Our results show that XIST expression starts from the 8-cell stage and is stabilized and upregulated at the female blastocyst stage. We also show that the transcriptional silence of X-linked genes started at the blastocyst stage and is independent of parental origin but this does not apply for all genes. We concluded that the completion of the transcriptional silence step is probably established during post-implantation stage. The search for X-linked imprinted genes is challenging due to the XCI phenomenon. Nevertheless, X-imprinted genes were reported in mice. In humans, no X-imprinted genes were found so far, but phenotypic differences reported in Turner\'s syndrome (45,X) women was related to the parental origin of the X chromosome inherited. This suggests the existence of X-linked imprinted genes, in particular MAOA, MAOB and USP9X seemed good candidates. By sequencing transcript regions containing heterozygous SNPs in these genes we could access their expression pattern. Our results show no sign of imprinting regulation of MAOA, MAOB and USP9X, neither in human brain nor in human term placenta. This does not rule out the possibility that the phenotypic differences observed in Turner\'s syndrome women could be the consequence of other unknown X-linked imprinted genes. RNA-Seq of different human female tissues is a powerful approach to finally find the genes involved in such phenotypes

Na inativação do cromossomo X (ICX) um dos dois cromossomos X presentes nas fêmeas de mamíferos placentários é silenciado transcricionalmente. Esse é um mecanismo de compensação de dose que assegura que a quantidade dos produtos gênicos oriundos do cromossomo X esteja em equilíbrio entre machos e fêmeas. A ICX pode ocorrer de modo aleatório, onde cada célula escolhe ao acaso qual será o cromossomo X inativado: cromossomo X paterno ou cromossomo X materno; ou de forma \"imprintada\" (termo adaptado do inglês imprinted), ou seja, dependente da origem parental do cromossomo X. Enquanto nas fêmeas marsupiais a inativação ocorre de forma \"imprintada\", sendo o X paterno inativado em todos os tecidos, nos mamíferos eutérios a ICX nos tecidos somáticos ocorre de modo aleatório. Porém alguns eutérios mantiveram o mecanismo \"imprintado\" de ICX exclusivamente nos tecidos extraembrionários, como ratos e camundongos. Em humanos, o estado controverso da ICX em tecidos extraembrionários foi reavaliado por nosso grupo utilizando uma análise mais ampla e identificou-se um padrão aleatório (Moreira de Mello et al., 2010), demonstrando a importância de se realizar uma análise global para se determinar o perfil de atividade do cromossomo X. Em bovinos o padrão de ICX em placenta não está claro. Ele foi verificado analisando-se a expressão de um único gene, e os autores concluíram que o padrão era \"imprintado\" (Xue et al., 2002). Porém a análise de um único gene pode não representar o estado epigenético de um cromossomo inteiro. Assim o padrão de ICX em tecidos extraembrionários bovinos se mostra uma questão importantíssima para ser esclarecida. No presente trabalho o cromossomo X bovino foi analisado em busca de SNPs (polimorfismos de base única) localizados em regiões codificadoras em genes expressos no tecido extraembrionário, permitindo assim através da análise da expressão alelo-específica determinar o padrão de expressão do cromossomo X. Os resultados apresentados neste trabalho mostram um padrão de expressão bialélica, indicando que em populações diferentes de células, diferentes cromossomos X estavam ativos. Portanto a ICX em tecidos extraembrionários bovinos ocorre de modo aleatório, padrão semelhantes àquele encontrado em humanos, e diferente daquele encontrado em ratos e camundongos. Este trabalho mostra a importância de uma análise global da expressão gênica no cromossomo X, permitindo assim traçar um perfil de atividade mais próximo possível da realidade. / In X chromosome inactivation (XCI), one of the two X chromosomes present in female mammals is transcriptionally silenced, resulting in a dosage compensation mechanism. The XCI can occur randomly, so that each cell chooses randomly which one will be the inactivated X chromosome: paternal (pX) or maternal (mX); or dependent on parental origin of X chromosome, ie, imprinted. While in female marsupials the inactivation occurs in an imprinted fashion, with the Xp inactivated in all tissues, both somatic and extra-embryonic, in the mammalian eutherians XCI in the somatic tissues occurs randomly. However some eutherians still retain the imprinted XCI mechanism exclusively in extra-embryonic tissues, such as rats and mice. In humans, the controversy of the XCI in placenta was re-evaluated by our group. Using a broader analysis, a random pattern was identified, in contrast to the previously published works. It demonstrated the importance of conducting a comprehensive analysis to determine the profile of X chromosome (Moreira de Mello et al., 2010). In cattle the pattern of XCI in bovine placenta is unclear. It was verified by analyzing the expression of a single gene, and the authors concluded that the pattern was imprinted (Xue et al., 2002). Because the analysis of a single gene may not represent the epigenetic state of an entire chromosome, the pattern of XCI in cattle extra-embryonic tissues is an important issue to be clarified. In the present study the cattle X chromosome was analyzed searching for SNPs (single nucleotide polymorphisms) located in coding regions of genes expressed in extra-embryonic tissue. So that, by analyzing the allele-specific expression it is possible to determine the X chromosome expression patter. The preset results show a bi-allelic expression pattern. This indicates that in different cells populations, different X chromosomes are active. Thus, the XCI in extra-embryonic tissues of bovines occurs randomly, similar to the human pattern but different to that verified in rats and mice. This work shows the importance of a global analysis of the gene expression in X chromosome, through which it can trace the closest activity profile as possible to reality.

Em fêmeas de mamíferos, um dos cromossomos X é inativado proporcionando compensação de dose entre os produtos gênicos de machos e fêmeas. A inativação do cromossomo X (ICX) ocorre no embrião em desenvolvimento, e se caracteriza pela aquisição de marcas heterocromáticas no cromossomo X inativado (Xi), que são mantidas nas células somáticas ao longo das divisões celulares. O melhor modelo para estudo do início da ICX são as células-tronco embrionárias femininas. Provenientes da massa celular interna de blastocistos, elas representam um embrião em desenvolvimento e possuem os dois X ativos; a diferenciação das células promove a ICX in vitro, o que permite a identificação dos fatores e mecanismos moleculares envolvidos. A derivação de linhagens de célulastronco embrionárias humanas (human embryonic stem cells - hESCs) em 1998 permitiu novas possibilidades de estudo da ICX, pois a maioria dos trabalhos procurou esclarecer o mecanismo da ICX no modelo murino. Tradicionalmente, a manutenção da ICX em humanos tem sido investigada em células somáticas híbridas ou transformadas; porém, sabe-se que estas não representam um contexto celular natural. Assim, o presente trabalho teve como objetivos principais explorar a potencialidade de hESCs no estudo do início da ICX, e ainda investigar a função de três fatores na manutenção da ICX em células humanas imortalizadas: DNMT1 (enzima responsável pela manutenção da metilação do DNA), SMCHD1 (proteína da família de coesinas/condensinas), e XIST (um RNA não-codificador que inicia o processo de heterocromatinização do futuro Xi) foram selecionados para este estudo, uma vez que todos participam da manutenção da ICX em camundongos. Até o momento foram derivadas em nosso laboratório quatro linhagens de hESCs, as primeiras da América Latina. A caracterização das linhagens mostrou que, apesar de se manterem indiferenciadas, as hESCs femininas encontram-se em estágio pós-ICX, pois mesmo indiferenciadas já apresentam um dos X inativado. Nossos dados indicam que, submetidas às atuais condições de cultivo, as hESCs não são bons modelos para o estudo do início da ICX, e é possível que a inativação de um cromossomo X durante o cultivo confira alguma vantagem seletiva às células. A estratégia utilizada no estudo da manutenção da ICX foi o silenciamento dos três genes por interferência de RNA (RNAi). Não foi possível diminuir significativamente a expressão dos genes XIST e SMCHD1. Porém, o silenciamento de DNMT1 foi expressivo, e em resposta foi observada reativação do gene MAOA, localizado no cromossomo X e submetido à inativação. Apesar de nossas análises mostrarem que os efeitos da diminuição de DNMT1 foram restritos ao gene MAOA, estes resultados sugerem a existência de diferentes hierarquias de controle epigenético dos genes submetidos à ICX em células humanas / In female mammals, one of the X chromosomes is inactivated to achieve dosage compensation between males and females. The X chromosome inactivation (XCI) occurs early during embryogenesis and is characterized by the acquisition of heterochromatic features on the inactive X (Xi), which are maintained during all the subsequent cell divisions. Embryonic stem cells are the most suitable cells to study the establishment of XCI. They are obtained from the inner cell mass (ICM) of blastocysts, and can represent a developing female embryo, possessing two active X-chromosomes; when differentiated, these cells recapitulate XCI in vitro, and thus one can identify XCI regulators and factors involved. The derivation of human embryonic stem cells (hESCs) in 1998 offered new possibilities to study XCI, since most of the mechanistic studies of XCI have so far been investigated in the mouse model system. Traditionally, maintenance of XCI in humans has been addressed in somatic cell hybrids or transformed cells; however, they do not represent a natural cellular context. The main goals of the present work were to verify the potential of hESCs as models of XCI, and also to study the function of three important factors in XCI maintenance in immortalized human cells. DNMT1 (DNA-methyltransferase 1), SMCHD1 (a cohesin/condensin protein family member) and the XIST gene (a non-coding RNA which triggers XCI and promotes X heterochromatin formation on the future Xi) were selected, as they are key factors in XCI maintenance in the mouse. Until now four hESCs lines were derived in our lab. Their characterization showed that, in spite of been undifferentiated, the female hESCs have already undergone XCI. Our data suggest that, under the actual culture conditions, hESCs are not good models to study XCI, and it is also possible that X inactivation confers selective advantage to hESCs. Knockdown by RNA interference was used to study the roles of three genes in XCI maintenance. We could not efficiently knockdown XIST or SMCHD1. However, the DNMT1 silencing was substantial, and led to the reactivation of MAOA, an X-linked gene subjected to XCI. Although the effect of DNMT1 silencing was restricted to MAOA, our data suggest that there are different epigenetic hierarchies to control the expression of the genes subjected to XCI in human cells.

Os peixes apresentam uma grande diversidade quanto a sua morfologia, seus habitats e também sua biologia. São encontrados em lagos, córregos, estuários e oceanos, constituindo assim mais de 50% do número total das espécies de vertebrados conhecidas atualmente. Essa fauna tem sido objeto de um número expressivo de estudos citogenéticos e moleculares, tendo-se já conhecimento não só das relações cromossômicas, mas também da sistemática de vários grupos. Essas pesquisas têm investigado não somente o número e fórmula cromossômica, mas também a presença de cromossomos sexuais diferenciados, presença de cromossomos supranumerários, padrões de distribuição da heterocromatina, localização das regiões organizadoras de nucléolo, padrões de bandamento de restrição e replicação, permitindo a localização de diferentes classes de DNAs repetitivos, bem como a identificação de homeologias cromossômicas que auxiliam a compreensão da evolução cariotípica dos grupos. Os estudos moleculares, por sua vez, têm se tornado cada vez mais importantes nesse grupo e têm fornecido dados fundamentais não só no que diz respeito à filogenia dos grupos, como também em relação a regiões repetitivas do DNA e sua importância no genoma. A união dessa área com a Citogenética tem permitido uma maior e melhor compreensão sobre os processos evolutivos associados às alterações de seqüências específicas do genoma visíveis tanto a níveis cromossômicos, quanto moleculares. O gênero Gymnotus (Teleostei: Gymnotiformes) inclui representantes com características biológicas peculiares, o que os torna objeto de estudo de diversas áreas da Biologia. Estudos sobre o gênero incluem sua caracterização cariotípica, estudo das regiões organizadoras de nucléolo (RONs) polimórficas, bem como estudos envolvendo marcadores moleculares, os quais conjuntamente com a Citogenética permitiram a análise de filogenética molecular, com inferência na evolução cromossômica, permitindo uma melhor compreensão das relações dentro do gênero. No presente trabalho foram levados a efeito estudos sobre as regiões heterocromáticas e os DNAs repetitivos desse grupo, para uma melhor compreensão da organização e localização dessas seqüências no genoma e a identificação de possíveis marcadores moleculares. Foram efetuados ainda, estudos envolvendo a evolução cariotípica das espécies G. carapo e G. sylvius, localização de genes ribossômicos e análise molecular do gene ribossômico 5S juntamente com seu espaçador não transcrito, propiciando uma melhor compreensão da evolução dessa família gênica em Gymnotus. / Fishes present a great diversity in relation to their morphology, habitat and biology. They are found in lakes, rivers, estuaries and oceans, comprising more than 50% of the total number of known vertebrates. Cytogenetic and molecular aspects of the fish fauna have been extensively studied, providing information about their chromosomal relationships and also about the systematic status of several groups. These researches have focused on the description of both chromosomal number and formula as well as the presence of differentiated sex chromosomes, occurrence of B-chromosomes, patterns of heterochromatin distribution, localization of nucleolar organizer regions, restriction or replication banding profiles allowing to locate distinct classes of repetitive DNAs and to identify chromosomal homeologies in order to understand the karyotypic evolution in distinct groups. On the other hand, molecular studies have become of utmost importance in this group, providing essential data about phylogeny of many groups and about repetitive DNA regions and their role in the genome. The union between this approach and cytogenetics has favored a better comprehension about the evolutionary processes associated with visible alterations in specific sequences within the genome at both chromosomal and molecular levels. The genus Gymnotus is composed of representatives with peculiar biological features, which turn them suitable for studies in a variety of biology approaches. Genetic studies in this genus comprise karyotype characterization, analysis of polymorphic NORs, besides studies of molecular markers that, coupled with cytogenetics, have fostered molecular phylogenetic analyzes with inferences on their chromosomal evolution, which have led to a better understanding about the interrelationships in the group. In the present work, we carried out studies about the heterochromatic regions and the repetitive DNAs in this group for a better comprehension about the organization and localization of these sequences in the genome and identification of potential molecular markers. Furthermore, studies related to the karyotype evolution in the species G. carapo and G. sylvius, location of ribosomal genes and molecular analysis of both 5S ribosomal gene and its non-transcribed spacer were performed to provide a better comprehension about the evolution of this gene family in Gymnotus.