O gênero Astyanax é um dos mais especiosos da ordem Characiformes. Suas mais de 100 espécies distribuemse por praticamente toda a região Neotropical e habitam os mais diversos ambientes, como regiões montanhosas, trechos lóticos e leitos de rios, porções lênticas ou lagunares e nascentes. Durante cerca de trinta anos estes peixes têm sido alvo de estudos cromossômicos, que os caracterizaram como um grupo com grande diversidade citogenética. Recentemente, o advento de técnicas de citogenética molecular e de estudos empregando marcadores de DNA tem produzido novos dados sobre a biologia evolutiva do grupo, e possibilitado a revisitação de antigos problemas do gênero, como sua difícil classificação taxonômica. No presente trabalho buscouse a caracterização citogenética e a análise de segmentos do mtDNA (seqüências parciais das regiões dos genes ND2 e ATPase6/8) de diferentes espécies e populações de Astyanax, com a finalidade de contribuir para o reconhecimento de padrões e processos evolutivos no gênero. Foram analisados exemplares provenientes das bacias hidrográficas dos rios São Francisco, Tietê, Paranapanema, MogiGuaçu, Iguaçu, Paraíba do Sul, Ribeira de Iguape e Guapimirim. Os resultados forneceram panoramas filogeográficos e estabeleceram relações evolutivas entre as espécies analisadas, utilizando dados associados de duas classes diferentes de marcadores genéticos. Através da aplicação de técnicas citogenéticas clássicas e moleculares são apresentados dados cariotípicos de A. altiparanae, A. aff. bimaculatus, A. bockmanni, A. aff. fasciatus, A. hastatus, A. mexicanus e A. ribeirae. Nos estudos filogenéticos foram utilizadas, adicionalmente às seqüências das espécies acima citadas, dados provenientes de Astyanax sp.B, A. giton, A. intermedius, A. lacustris, A. aff. scabripinnis, Bryconamericus iheringii, Mimagoniatis microlepis e Roeboides occidentalis. Foram ainda incluídas nas análises seqüências do mtDNA de haplótipos diferentes de A. mexicanus e A. bimaculatus retirados da literatura. Para as diferentes populações amostradas dos grupos A. altiparanae, A. aff. bimaculatus e A. aff. fasciatus, foram efetuadas análises filogeográficas associadas a dados cromossômicos. As análises cromossômicas e moleculares do sistema de drenagem do Leste e de bacias circunvizinhas apresentadas no presente trabalho forneceram dados adicionais para o entendimento da biologia evolutiva do gênero Astyanax. iv Outra contribuição do presente estudo foi a inferência das relações evolutivas de algumas das mais bem estudadas espécies do gênero Astyanax, que a despeito da sua importância ecológica e de constituírem um modelo para estudos cromossômicos e evolutivos, ainda não apresentam estudos filogenéticos amplos. Ainda, a associação de dados cromossômicos e moleculares forneceu um panorama interessante sobre as relações evolutivas em algumas espécies do gênero, bem como sobre os processos e padrões evolutivos presentes nos Astyanax. / Astyanax is one of the species-richest genera within the order Characiformes. More than 100 representatives are widespread throughout nearly all the Neotropical region, inhabiting an array of environments, such as mountain areas, lotic and lentic river portions, lake systems and headwaters. This fish group has been a target of chromosomal studies for over 30 years, showing a remarkable cytogenetic diversity. Recently, the advances in molecular cytogenetics and DNA marker studies have provided new data about the evolutionary biology in this group, allowing revisiting former issues in species of this genus, such as their problematic taxonomical classification. In the present work, we attempted to obtain a cytogenetic characterization and analyze mtDNA segments (partial sequences of the genes ND2 and ATPase6/8) of different species and populations of Astyanax, in order to identify the evolutionary patterns and processes within the genus. Specimens from São Francisco, Tietê, Paranapanema, Mogi-Guaçu, Iguaçu, Paraíba do Sul, Ribeira de Iguape and Guapimirim hydrographic basins were collected. The results revealed phylogeographic scenarios and enabled us to establish the evolutionary relationships among the analyzed species, by associating data from two distinct classes of genetic markers. Through classic and molecular cytogenetic techniques, we present karyotypic data in A. altiparanae, A. aff. bimaculatus, A. bockmanni, A. aff. fasciatus, A. hastatus, A. mexicanus and A. ribeirae. For the phylogenetic studies, we also used, besides those sequences of the species abovementioned, data from the species Astyanax sp.B, A. giton, A. intermedius, A. lacustris, A. aff. scabripinnis, Bryconamericus iheringii, Mimagoniatis microlepis e Roeboides occidentalis. In the mtDNA analyses, sequences from the mtDNA of A. aeneus, and different haplotypes of A. mexicanus and A. bimaculatus available in the literature were included as well. Phylogeographic analyses coupled with chromosomal data were performed for the distinct populational samples in the groups A. altiparanae, A. aff. bimaculatus and A. aff. fasciatus. Both molecular and chromosomal analyses along Eastern drainage systems and nearby basins carried out in the present work provided additional information to the understanding of the evolutionary biology in the genus Astyanax. Another contribution of the present work refers to the inference on the evolutionary vi relationships in some of the most intensively studied species in the genus Astyanax, that, despite of their ecological importance and their role as a model for chromosomal and evolutionary studies, still lack more complete phylogenetic approaches. Furthermore, the association between chromosomal and molecular data revealed an interesting panorama about the evolutionary relationships in some species of this genus, as well as the evolutionary processes and patterns identified within Astyanax.

O gênero Astyanax é um dos mais especiosos da ordem Characiformes. Suas mais de 100 espécies distribuemse por praticamente toda a região Neotropical e habitam os mais diversos ambientes, como regiões montanhosas, trechos lóticos e leitos de rios, porções lênticas ou lagunares e nascentes. Durante cerca de trinta anos estes peixes têm sido alvo de estudos cromossômicos, que os caracterizaram como um grupo com grande diversidade citogenética. Recentemente, o advento de técnicas de citogenética molecular e de estudos empregando marcadores de DNA tem produzido novos dados sobre a biologia evolutiva do grupo, e possibilitado a revisitação de antigos problemas do gênero, como sua difícil classificação taxonômica. No presente trabalho buscouse a caracterização citogenética e a análise de segmentos do mtDNA (seqüências parciais das regiões dos genes ND2 e ATPase6/8) de diferentes espécies e populações de Astyanax, com a finalidade de contribuir para o reconhecimento de padrões e processos evolutivos no gênero. Foram analisados exemplares provenientes das bacias hidrográficas dos rios São Francisco, Tietê, Paranapanema, MogiGuaçu, Iguaçu, Paraíba do Sul, Ribeira de Iguape e Guapimirim. Os resultados forneceram panoramas filogeográficos e estabeleceram relações evolutivas entre as espécies analisadas, utilizando dados associados de duas classes diferentes de marcadores genéticos. Através da aplicação de técnicas citogenéticas clássicas e moleculares são apresentados dados cariotípicos de A. altiparanae, A. aff. bimaculatus, A. bockmanni, A. aff. fasciatus, A. hastatus, A. mexicanus e A. ribeirae. Nos estudos filogenéticos foram utilizadas, adicionalmente às seqüências das espécies acima citadas, dados provenientes de Astyanax sp.B, A. giton, A. intermedius, A. lacustris, A. aff. scabripinnis, Bryconamericus iheringii, Mimagoniatis microlepis e Roeboides occidentalis. Foram ainda incluídas nas análises seqüências do mtDNA de haplótipos diferentes de A. mexicanus e A. bimaculatus retirados da literatura. Para as diferentes populações amostradas dos grupos A. altiparanae, A. aff. bimaculatus e A. aff. fasciatus, foram efetuadas análises filogeográficas associadas a dados cromossômicos. As análises cromossômicas e moleculares do sistema de drenagem do Leste e de bacias circunvizinhas apresentadas no presente trabalho forneceram dados adicionais para o entendimento da biologia evolutiva do gênero Astyanax. iv Outra contribuição do presente estudo foi a inferência das relações evolutivas de algumas das mais bem estudadas espécies do gênero Astyanax, que a despeito da sua importância ecológica e de constituírem um modelo para estudos cromossômicos e evolutivos, ainda não apresentam estudos filogenéticos amplos. Ainda, a associação de dados cromossômicos e moleculares forneceu um panorama interessante sobre as relações evolutivas em algumas espécies do gênero, bem como sobre os processos e padrões evolutivos presentes nos Astyanax. / Astyanax is one of the species-richest genera within the order Characiformes. More than 100 representatives are widespread throughout nearly all the Neotropical region, inhabiting an array of environments, such as mountain areas, lotic and lentic river portions, lake systems and headwaters. This fish group has been a target of chromosomal studies for over 30 years, showing a remarkable cytogenetic diversity. Recently, the advances in molecular cytogenetics and DNA marker studies have provided new data about the evolutionary biology in this group, allowing revisiting former issues in species of this genus, such as their problematic taxonomical classification. In the present work, we attempted to obtain a cytogenetic characterization and analyze mtDNA segments (partial sequences of the genes ND2 and ATPase6/8) of different species and populations of Astyanax, in order to identify the evolutionary patterns and processes within the genus. Specimens from São Francisco, Tietê, Paranapanema, Mogi-Guaçu, Iguaçu, Paraíba do Sul, Ribeira de Iguape and Guapimirim hydrographic basins were collected. The results revealed phylogeographic scenarios and enabled us to establish the evolutionary relationships among the analyzed species, by associating data from two distinct classes of genetic markers. Through classic and molecular cytogenetic techniques, we present karyotypic data in A. altiparanae, A. aff. bimaculatus, A. bockmanni, A. aff. fasciatus, A. hastatus, A. mexicanus and A. ribeirae. For the phylogenetic studies, we also used, besides those sequences of the species abovementioned, data from the species Astyanax sp.B, A. giton, A. intermedius, A. lacustris, A. aff. scabripinnis, Bryconamericus iheringii, Mimagoniatis microlepis e Roeboides occidentalis. In the mtDNA analyses, sequences from the mtDNA of A. aeneus, and different haplotypes of A. mexicanus and A. bimaculatus available in the literature were included as well. Phylogeographic analyses coupled with chromosomal data were performed for the distinct populational samples in the groups A. altiparanae, A. aff. bimaculatus and A. aff. fasciatus. Both molecular and chromosomal analyses along Eastern drainage systems and nearby basins carried out in the present work provided additional information to the understanding of the evolutionary biology in the genus Astyanax. Another contribution of the present work refers to the inference on the evolutionary vi relationships in some of the most intensively studied species in the genus Astyanax, that, despite of their ecological importance and their role as a model for chromosomal and evolutionary studies, still lack more complete phylogenetic approaches. Furthermore, the association between chromosomal and molecular data revealed an interesting panorama about the evolutionary relationships in some species of this genus, as well as the evolutionary processes and patterns identified within Astyanax.

Os dados obtidos neste trabalho contribuem para o conhecimento da família Gymnophthalmidae, acrescentando dados genéticos de três novos genes para a tribo Ecpleopodini e descrição de 11 novos cariótipos para a família, pertencentes às tribos Ecpleopodini, Heterodactylini, Iphisiini e Gymnophthalmini. As análises filogenéticas obtidas para a tribo Gymnophthalmini pretenderam investigar o posicionamento de Scriptosaura Catimbau, espécie descrita recentemente que apresenta 2n=48, que foi recuperada como grupo irmão de Nothobachia ablephara, relacionados ainda à Calyptommatus. Já em Ecpleopodini, as análises foram realizadas para a investigação das relações filogenéticas entre os gêneros da tribo e do posicionamento de Kaieteusosauros hindsi. Foi recuperado o monofiletismo da tribo e do clado composto pelos gêneros Anotosaura, Dryadosaura (2n=44, 20M+24m) e Colobosauroides (2n=44, 20M+24m), entretanto, as relação entre os demais gêneros, inclusive de Kaieteurosaurus, não puderam ser estabelecidas e, com base nos dados citogenéticos, nota-se o predomínio de cariótipos com divisão entre macro e microcromossomos. Apesar de a família Gymnophthalmidae apresentar uma elevada diversidade cariotípica, as tribos Heterodactylini e Iphisiini apresentaram um cariótipo altamente conservado, sendo que as oito espécies descritas apresentam cariótipos compostos por 42 cromossomos com divisão clara entre macro e microcromossomos (18M+24m) e Ag-RONs em um par de microcromossomos. Os motivos que contribuem para a manutenção deste número diplóide nessas tribos ainda deverão ser investigados, mas aparentemente, este pode ser o cariótipo ancestral para a subfamília Gymnophithalminae e teria originado a diversidade cariotípica da tribo Gymnophthalmini por ocorrência de eventos de fissão e fusão cêntrica. Novos estudos cariotípicos e moleculares devem ser conduzidos para estabelecimento de tendências cromossômicas e evolutivas na tribo Ecpleopodini, que parece apresentar uma divergência rápida e simultânea, e para um melhor conhecimento da família que apresenta uma diversidade cromossômica elevada e sistemática longe de estar bem estabelecida. / This study contributes to knowledge of the family Gymnophthalmidae, adding new genetic data of three genes for the tribe Ecpleopodini and description of 11 new karyotype for the family, belonging to the tribes Ecpleopodini, Heterodactylini, Iphisiini and Gymnophthalmini. Phylogenetic analysis for the tribe Gymnophthalmini aimed to investigate the position of Scriptosaura Catimbau, recently described species which has 2n = 48 and was recovered as sister group of Nothobachia ablephara, both related to Calyptommatus. In Ecpleopodini, the analysis was performed to investigate the phylogenetic relationships among genera of the tribe and the placement of the species Kaieteusosauros hindsi. It was recovered the monophyly of the tribe and a clade composed of the genera Anotosaura, Dryadosaura (2n = 44, 20M+24m) and Colobosauroides (2n = 44, 20M+24m), however, the relationship among other genera, including Kaieteurosaurus, could not be established and, based on cytogenetic data, it can be seen the predominance of karyotype with a division into macro and microchromosomes. Although the family gymnophthalmids exhibit a high karyotypic diversity, the tribes and Heterodactylini Iphisiini showed a conservative karyotype, and the eight described species present karyotypes composed of 42 chromosomes with a clear division between macro and microchromosomes (18M +24 m) and Ag-NORs in a pair of microchromosomes. The reasons that contributed to the maintenance of this diplod number in the two tribes are still to be investigated, but apparently, this may be the ancestral karyotype for the subfamily Gymnophithalminae and may have originated the karyotypic diversity in the Gymnophthalmini for a series of fission events centric. New karyotypic and molecular studies should be conducted to establish trends in chromosomal and evolution in the tribe Ecpleopodini, which seems to have a simultaneous and rapid divergence, and to a better understanding of the family that has a high diversity and systematic chromosome far from well established.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-06-17T15:02:19Z No. of bitstreams: 1 Genialdo Ramos dos Santos.pdf: 1641331 bytes, checksum: d13019e2e4189a0791e7f0904701dbf9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-17T15:02:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Genialdo Ramos dos Santos.pdf: 1641331 bytes, checksum: d13019e2e4189a0791e7f0904701dbf9 (MD5) Previous issue date: 2014-08-04 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The Manihot genus belongs to the family Euphorbiaceae and has 100 species. The central parte of Brazil as South West of Goiás and Minas Gerais are considered the greatest center of diversification, followed by the Southeast of Mexico, northeastern of Brazil and southeastern of Mato Grosso. Manihot originates from the Americas being distributed from the United States to Argentina. M. esculenta Crantz is the most important of all species kind of economic point of view, as one of the most widespread food crops in the world. Manihot is a taxonomically complex genus by having large botanical plasticity beyond natural interspecific hybrids due to poor reproductive isolation barrier. To better understanding this genus in the cytogenetic, this study aimed to characterize five species of Manihot by employing the conventional technique, duble staining with CMA and DAPI, fluorescence in situ hybridization (FISH) and immunostaining. In general, the data showed a strong similarity between studied species. The diploid number corresponds to 2n = 36 chromosomes with small size, on average 2.5 micrometers and morphology of metacentric to submetacentric. The condensation pattern was always proximal profásico, but with minor differences in the time of condensation between arms of some chromosomes of the karyotype. With the exception of M. maracasensis e M. dichotoma, which showed 12 heterochromatic bands (CMA+) showed with chromomycin, all the others species showed six terminal CMA+ bands. In all species, there was always the presence of other small telomeric bands weakly stained with CMA+. Fluorescence in situ hybridization with ribosomal DNA probes showed six bands or regions of the 45S rDNA, always corresponding to heterochromatic bands CMA+. Only two blocks of 5S rDNA subterminal were observed for all species. However, we observed polymorphism for the species M. dichotoma showed that seven regions of 45S rDNA. Immunostaining with anti-H4K5ac and anti-H3K27me3 antibodies was detected as bands in metaphase chromosomes terminal of euchromatin and decondensed chromatin of interphase nuclei diffuse. Labeling with anti-H3S10f pericentrômeros occurred in the chromosomes and absent in interphase. The contributions of this work was to study the types of chromatin and its behavior in different stages of chromosome condensation, understand the karyotypic stability and small changes emanating from carioevolutivos events and cytogenetically characterize the species Manihot providing useful karyotypic parameters to the cytotaxonomic. / O gênero Manihot Miller (Euphorbiaceae Juss) possui cerca de 100 espécies, sendo o Brasil central (Sul de Goiás e Oeste de Minas Gerais), considerado o maior centro de diversificação, seguido do Sudeste do México, Nordeste do Brasil e Sudeste do Mato Grosso. Manihot é originário do continente americano distribuindo-se desde os Estados Unidos até a Argentina. De todas as espécies do gênero, M. esculenta Crantz é a espécie mais importante do ponto de vista econômico, por ser uma das culturas alimentares mais difundidas no mundo. Manihot é um gênero taxonomicamente complexo por apresentar grande plasticidade morfológica além de híbridos interespecíficos naturais devido à fraca barreira de isolamento reprodutivo. Com o interesse de compreender melhor esse gênero do ponto de vista citogenético, o presente trabalho teve por objetivo analizar cinco espécies de Manihot através do emprego da técnica convencional, bandeamento CMA/DAPI, hibridização in situ (FISH) e imunocoloração. De uma forma geral, os dados apontaram uma forte semelhança cariotípica entre as diferentes espécies estudadas. O número diplóide corresponde à 2n = 36, com cromossomos de pequeno tamanho, em média 2,5 micrômetros e morfologia de meta a subcêntrica. O padrão de condensação foi sempre profásico proximal, embora com pequenas diferenças no tempo de condensação entre braços de alguns dos cromossomos do cariótipo. Com exceção de M. maracasensis e M. dichotoma, que apresentou 12 bandas de heterocromatina (CMA+), a marcação com o fluorocromo cromomicina evidenciou, em geral, seis bandas CMA+ terminais. Em todas as espécies sempre houve a presença de outras pequenas bandas teloméricas fracamente coradas com CMA+. A FISH com sondas de DNA ribossomal evidenciou, em geral, seis sítios de DNAr 45S, sempre co-localizados com às bandas heterocromáticas CMA+. Dois sítios de DNAr 5S subterminais foram observados para todas as espécies estudadas. Contudo, observou-se polimorfismo para a espécie M. dichotoma que apresentou sete sítios de DNAr 45S. A imunocoloração com os anticorpos anti-H4K5ac e anti-H3K27me3 foi evidenciada na forma de bandas na eucromatina descondensada terminal dos cromossomos metafásicos e na cromatina difusa dos núcleos interfásicos. A marcação com anti-H3S10f ocorreu nos pericentrômeros dos cromossomos e ausente na intérfase. A contribuição desse trabalho foi estudar os tipos de cromatina e seu comportamento em diferentes estágios de compactação cromossômica, entender a constância cariotípica e as pequenas modificações surgidas por eventos carioevolutivos e caracterizar citogeneticamente as espécies de Manihot fornecendo parâmetros cariotípicos úteis do ponto de vista citotaxonômico.

Orientador: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira, Juan Lucas Argueso Gomes de Almeida / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-16T13:31:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Duarte_FabianadeMelo_M.pdf: 10932684 bytes, checksum: c31d50d399af1063941a0d931eee8101 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O etanol de cana-de-açúcar brasileiro ocupa um lugar de destaque entre as alternativas energéticas disponíveis atualmente. No processo fermentativo de produção de etanol é utilizada a levedura Saccharomyces cerevisiae, com destaque para a linhagem industrial PE-2, utilizada por cerca de 30% das usinas brasileiras, o que representa 10% da produção mundial. Essa linhagem associa uma alta eficiência na produção de etanol com uma excelente capacidade de adaptação ao ambiente altamente hostil e competitivo das dornas de fermentação. O nosso grupo de pesquisa realizou previamente uma caracterização genética e molecular detalhada de uma linhagem diplóide derivada diretamente de PE-2 (JAY270), o que forneceu inúmeras possibilidades para a manipulação genética dessa levedura com o objetivo de desenvolver linhagens mais produtivas. No entanto, alguns estudos observaram a ocorrência de variação cariotípica nessa linhagem durante o processo fermentativo, o que pode representar uma barreira para a manipulação dessa levedura. Sendo assim, é extremamente importante estudar o comportamento do genoma dessa linhagem durante a produção de etanol. Este projeto de Mestrado teve como objetivo principal a determinação do mecanismo de recombinação genética responsável pela geração de rearranjos cromossômicos na linhagem JAY270 durante a produção de etanol. Foi realizado um experimento de fermentação em escala semi-industrial iniciado com um inóculo puro de JAY270, com duração de 50 dias. A partir de amostras coletadas ao final do processo foram obtidos isolados que foram analisados através de PFGE (Gel de Eletroforese em Campo Pulsado) para identificação de derivados de JAY270 portadores de variação cariotípica. Dos derivados analisados, 36% possuíam algum tipo de rearranjo cromossômico em relação à linhagem inicial, dos quais 11 foram selecionados (FDY1-FDY11) para análises detalhadas. As sequências genômicas de dois derivados haplóides de JAY270 possibilitaram o desenvolvimento de 9 marcadores moleculares para genotipar regiões heterozigotas de JAY270 com o objetivo de identificar eventos de recombinação genética. Os 11 isolados selecionados foram analisados com esses marcadores e, exceto por um deles, todos continuavam heterozigotos em todas as regiões genotipadas. Dois mecanismos de recombinação genética podem ser responsáveis pela geração dos rearranjos, recombinação mitótica, que ocorre em pontos isolados e recombinação meiótica, que envolve todo o genoma simultaneamente em um único ciclo celular. A possibilidade dos rearranjos terem sido gerados por recombinação meiótica foi excluída, visto que a probabilidade dos 10 isolados continuarem heterozigotos em todas as regiões analisadas após um evento de meiose seguido de cruzamento é extremamente baixa (entre 10-24 e 10-14). Sendo assim, concluiu-se que os rearranjos cromossômicos foram gerados durante o crescimento vegetativo, e que, portanto, o mecanismo de recombinação genética responsável pela geração dos mesmos é a recombinação mitótica. Os 11 isolados também foram analisados através de CGH-array, que possibilitou a comparação de sua dosagem gênica com a da linhagem JAY270, que lhes deu origem. Com essa metodologia foi possível detectar eventos de recombinação mitótica que resultaram em perda de heterozigosidade nas extremidades de alguns cromossomos. / Abstract: Brazilian sugar cane ethanol stands out among the energetic alternatives available nowadays. In the fermentation process to produce ethanol it is used the yeast Saccharomyces cerevisiae. One of the most widely adopted strains is the industrial isolate PE-2, currently used by ~30% of Brazilian distilleries, generating ~10% of the world's ethanol supply. This strain combines a high performance in ethanol fermentation and an excellent adaptation to the hostile environment in the fermentation vats. Our research group previously carried out a thorough genetic characterization of an isolate of the PE-2 strain, known as JAY270. This analysis offers several opportunities for the improvement and modification of this strain. However, some studies observed the occurrence of karyotypic variation in this strain during the fermentation process, what can represent a barrier to the genetic manipulation of this yeast. Therefore, it is extremely important to study the genome behavior of this yeast during the ethanol production process. The main objective of this Master's Project was to determinate the genetic recombination mechanism responsible for generating chromosomal rearrangements in JAY270 during the ethanol production. A fermentation experiment in semi-industrial scale was carried out with a pure initial inoculum of JAY270. After 50 days, samples were collected and used to obtain single colony isolates. This isolates were analyzed through PFGE (Pulsed Field Gel Electrophoresis) to the identification of JAY270 derivatives carrying karyotypic variation. Of the analyzed derivatives, 36% had at least one chromosomal rearrangement. 11 of these derivatives were chosen to perform detailed analyses and were called FDY1-FDY11. The genome sequences of two haploid derivatives of JAY270 were used to develop 9 molecular markers to genotype heterozygous regions of JAY270 to identify genetic recombination events. The 11 isolates were analyzed with these markers and, except by one of them, all isolates were heterozygous in all genotyped regions. Two genetic recombination mechanisms can be responsible for generating the rearrangements, mitotic recombination, which occurs in isolate points of the genome, and meiotic recombination, that simultaneously affects all the genome in one single cellular cycle. The probability of the 10 isolates stay heterozygous in all genotyped regions after one event of meiosis followed by mating is extremely low (between 10-24 e 10-14). This result showed that these rearrangements couldn't be generated through meiotic recombination. Therefore, it was possible to conclude that the chromosomal rearrangements were generated during vegetative growth through mitotic recombination. The 11 isolates also were analyzed through CGH-array to compare their gene dosage with the strain JAY270. With this methodology it was possible to detect mitotic recombination events that resulted in loss of heterozygosity in peripheral regions of some chromosomes. / Mestrado / Genetica de Microorganismos / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Os dados obtidos neste trabalho contribuem para o conhecimento da família Gymnophthalmidae, acrescentando dados genéticos de três novos genes para a tribo Ecpleopodini e descrição de 11 novos cariótipos para a família, pertencentes às tribos Ecpleopodini, Heterodactylini, Iphisiini e Gymnophthalmini. As análises filogenéticas obtidas para a tribo Gymnophthalmini pretenderam investigar o posicionamento de Scriptosaura Catimbau, espécie descrita recentemente que apresenta 2n=48, que foi recuperada como grupo irmão de Nothobachia ablephara, relacionados ainda à Calyptommatus. Já em Ecpleopodini, as análises foram realizadas para a investigação das relações filogenéticas entre os gêneros da tribo e do posicionamento de Kaieteusosauros hindsi. Foi recuperado o monofiletismo da tribo e do clado composto pelos gêneros Anotosaura, Dryadosaura (2n=44, 20M+24m) e Colobosauroides (2n=44, 20M+24m), entretanto, as relação entre os demais gêneros, inclusive de Kaieteurosaurus, não puderam ser estabelecidas e, com base nos dados citogenéticos, nota-se o predomínio de cariótipos com divisão entre macro e microcromossomos. Apesar de a família Gymnophthalmidae apresentar uma elevada diversidade cariotípica, as tribos Heterodactylini e Iphisiini apresentaram um cariótipo altamente conservado, sendo que as oito espécies descritas apresentam cariótipos compostos por 42 cromossomos com divisão clara entre macro e microcromossomos (18M+24m) e Ag-RONs em um par de microcromossomos. Os motivos que contribuem para a manutenção deste número diplóide nessas tribos ainda deverão ser investigados, mas aparentemente, este pode ser o cariótipo ancestral para a subfamília Gymnophithalminae e teria originado a diversidade cariotípica da tribo Gymnophthalmini por ocorrência de eventos de fissão e fusão cêntrica. Novos estudos cariotípicos e moleculares devem ser conduzidos para estabelecimento de tendências cromossômicas e evolutivas na tribo Ecpleopodini, que parece apresentar uma divergência rápida e simultânea, e para um melhor conhecimento da família que apresenta uma diversidade cromossômica elevada e sistemática longe de estar bem estabelecida. / This study contributes to knowledge of the family Gymnophthalmidae, adding new genetic data of three genes for the tribe Ecpleopodini and description of 11 new karyotype for the family, belonging to the tribes Ecpleopodini, Heterodactylini, Iphisiini and Gymnophthalmini. Phylogenetic analysis for the tribe Gymnophthalmini aimed to investigate the position of Scriptosaura Catimbau, recently described species which has 2n = 48 and was recovered as sister group of Nothobachia ablephara, both related to Calyptommatus. In Ecpleopodini, the analysis was performed to investigate the phylogenetic relationships among genera of the tribe and the placement of the species Kaieteusosauros hindsi. It was recovered the monophyly of the tribe and a clade composed of the genera Anotosaura, Dryadosaura (2n = 44, 20M+24m) and Colobosauroides (2n = 44, 20M+24m), however, the relationship among other genera, including Kaieteurosaurus, could not be established and, based on cytogenetic data, it can be seen the predominance of karyotype with a division into macro and microchromosomes. Although the family gymnophthalmids exhibit a high karyotypic diversity, the tribes and Heterodactylini Iphisiini showed a conservative karyotype, and the eight described species present karyotypes composed of 42 chromosomes with a clear division between macro and microchromosomes (18M +24 m) and Ag-NORs in a pair of microchromosomes. The reasons that contributed to the maintenance of this diplod number in the two tribes are still to be investigated, but apparently, this may be the ancestral karyotype for the subfamily Gymnophithalminae and may have originated the karyotypic diversity in the Gymnophthalmini for a series of fission events centric. New karyotypic and molecular studies should be conducted to establish trends in chromosomal and evolution in the tribe Ecpleopodini, which seems to have a simultaneous and rapid divergence, and to a better understanding of the family that has a high diversity and systematic chromosome far from well established.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:13:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cassia Fernanda Yano.pdf: 1692770 bytes, checksum: 2f6626f3bb741520d86130373963a00f (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Cytogenetics studies were carried out in two genera of fishes from Pindorama and Lopei streams, Upper Paraná River basin, with cytossistematic and ecologic-evolutionary approaches. In Heptapterus mustelinus, the first cytogenetics characterization in the genus was carried out, verifying 54 chromosomes (26m+18sm+4st+6a), which is a diploid number not observed among the Heptapteridae species till now studied. Differently from the others members of this family, multiple Ag-NORs and centromeric heterochromatin in almost all the chromosome of the complement were observed, being these heterochromatin CMA3+/DAPI- in nine chromosome pairs, beyond that coincident with Ag-NORs. These data show a different way in the karyotypic evolution of H. mustelinus in relation to the others Heptapteridae genus. In the genus Astyanax, an interpopulation comparative analysis was carried out in Astyanax aff. paranae, Astyanax fasciatus and Astyanax altiparanae from Pindorama and Lopei streams, in way to observe the chromosomal differentiation and the evolutionary trends in the three species. It was verified 48 and 50 chromosome in Astyanax aff. paranae and A. fasciatus, respectively, with interpopulation differences in the karyotypic formulae. The diploid number obtained to A. altiparanae was 50 chromosomes, with the same karyotypic formulae in both populations. The three species presented multiple Ag-NORs, with interpopulation differences observed in Astyanax aff. paranae and A. fasciatus. In relation to the heterochromatin distribution pattern, interpopulation differences were verified. The occurrence of Ag-NORs/CMA3+ was observed in the three species, besides DAPI+ bands in A. altiparanae. The results showed that Astyanax aff. paranae and A. fasciatus presented more conspicuous interpopulation differences than A. altiparanae populations, probably due bionomic characteristic that avoid the presence of Astyanax aff. paranae and A. fasciatus to upper segments in the streams, leading to the fixation of chromosomal rearrangements in these populations. However, the absence of interpopulation karyotypic differences in A. altiparanae suggests gene flow between the two populations. By the way, the present study showed that cytogenetics is an important tool in understanding the chromosomal mechanism involved in the evolutionary process in fishes group, and that the association to ecological studies is fundamental to the comprehension of dispersion process of some group of fishes. / Estudos citogenéticos foram realizados em dois gêneros de peixes nos riachos Pindorama e Lopei, pertencentes à bacia do Alto rio Paraná, com diferentes abordagens: citossistemática e ecológico-evolutiva. Em Heptapterus mustelinus foi realizada a primeira caracterização citogenética no gênero, tendo sido verificado 54 cromossomos (26m+18sm+4st+6a), número diplóide não relatado entre os heptapterídeos até o momento estudados. Diferentemente da maioria das espécies da família, foram observadas Ag-RONs múltiplas e heterocromatina presente na região centromérica da maioria dos cromossomos do complemento, sendo estas heterocromatinas CMA3+/DAPI- em nove pares cromossômicos, além daquelas coincidentes com as Ag-RONs. Estes dados revelam um caminho diferente na evolução cariotípica de H. mustelinus em relação aos demais gêneros de Heptapteridae. No gênero Astyanax foi realizada uma análise comparativa entre populações de Astyanax aff. paranae, Astyanax fasciatus e Astyanax altiparanae coletadas nos riachos Pindorama e Lopei, verificando-se as tendências da evolução e diferenciação cromossômica nas três espécies. Nas populações de Astyanax aff. paranae e A. fasciatus foram verificados 48 e 50 cromossomos, respectivamente, mas com diferenças interpopulacionais nas fórmulas cariotípicas em ambas as espécies. O número diplóide para A. altiparanae foi de 50 cromossomos com mesma fórmula cariotípica em ambas as populações. As três espécies apresentaram Ag-RONs múltiplas, com diferenças interpopulacionais observadas em Astyanax aff. paranae e A. fasciatus. Em relação ao padrão de distribuição de heterocromatina, diferenças interpopulacionais foram verificadas. A ocorrência de Ag-RONs/CMA3+ foi observada nas três espécies, além de bandas DAPI+ em A. altiparanae. Os dados demonstraram que Astyanax aff. paranae e A. fasciatus apresentaram diferenças cariotípicas interpopulacionais mais conspícuas do que as populações de A. altiparanae, provavelmente por características bionômicas que restringem Astyanax aff. paranae e A. fasciatus a trechos superiores de riachos, com a fixação de rearranjos cromossômicos nas populações. Entretanto, a ausência de diferenças cariotípicas interpopulacionais em A. altiparanae sugerem fluxo entre as duas populações. De forma geral ficou evidente que a citogenética é uma importante ferramenta para o entendimento dos mecanismos cromossômicos envolvidos no processo evolutivo dentro dos grupos de peixes, e que a associação a estudos de ecologia é fundamental para compreender os processos envolvidos na dispersão de algumas espécies.