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Previous issue date: 2015-06-11 / Não informada / The Amazon and Orinoco rivers have the greatest diversity of fish fauna of the planet, which is estimated between 1300 - 3000 species. Much of this diversity is shared between them, but to respect there are no solid studies to support the spatial boundaries, time nor the mode of interaction of the ichthyofauna between the two river systems, preventing lay the scientific justification for its correct use for fishing and prioritization of conservation areas. In order to know the evolutionary history and current and historical population relationship between the shared fish fauna for the basins, in addition to the spatial configuration of its conservation units, a phylogeographic and population genomic/genetic approach was performed using eight species of highly exploited fish as model: Five migratory species (Brachyplatystoma rousseauxii, Colossoma macropomum, Piaractus brachypomus, Pseudoplatystoma metaense/P. tigrinum, Pseudoplatystoma orinocoense/P. punctifer) and three sedentary species (Nannostomus unifasciatus, Paracheirodon axelrodi, Pterophyllum altum). For that, the study was conducted in four stages, two for create some genomics tools for the analysis, and two in which was applied genetic and/or genomic tools to answer the initial population questions. First, it was standardized and characterized a methodology for genomic libraries construction for SNPs discovery and de novo genotyping in non-model species. Second, in order to verify the reproducibility and efficiency of the method in sequence tags discovery, genotyping, and utility for SNPs primer design, was used individuals of B. rousseauxii and C. macropomum as model. Third, mtDNA (Cytochrome oxidase I and Region control) and nuDNA (Glycosyltransferase and 6 alpha heavy chain of cardiac myosin) sequences were used to population genetic and phylogeographic analyzes in order to test the hypothesis of current and historical connectivity between basins. Fourth, the conservation units were defined (Evolutionary Significantly Units - ESUs, Adaptive Units - AUs and Management Units - MUs) including new evidence as multilocus analysis (Species trees), ecological data (pH and pluviosity) and genomic data. As a result, we obtained a compatible and efficient method for sequence reads production in IonTorrent PGM. The method was effective for tags discovery (18772-22476), de novo SNPs genotyping (268-398 SNPs) and for primer design in flanking regions of SNPs (23-39 SNPs). Population analysis showed a strong structure for all species between basins, but not within theme (except for sedentary fish). Of the eight species studied, only P. orinocoense/P. punctifer showed evidence of recent gene flow between basins, through the Casiquiare. Nevertheless, for all species, the nuDNA showed strong biological groups sharing between basins, suggesting that the divergence between these is recent. Coalescent analysis showed that only N. unifasciatus populations of Orinoco and Amazon diverged in the Pliocene, while the rest of the species diverged in the Pleistocene. In any case, there was not concordance with the vicariance hypothesis between basins generated by the Vaupés Arch in the Middle Miocene. The genetic, genomic and ecological evidence permitted to determine ESUs and MUs, but not AUs to any species. In most migratory fishes, the basins constituted a single ESU with independents MUs (C. macropomum, P. metaense/P. tigrinum, P. orinocoense/P. punctifer), but only to B. rousseauxii and P. brachypomus each basin were independents ESUs. For sedentary fish, was observed a greater number of ESUs compared with migratory fishes, wherein at least one of these units is shared between basins, while others were exclusives. This study demonstrates that the basins of the Orinoco and Amazon possessed a historical connectivity until the very recent past, and even today keeps this connection condition for part of their fish fauna. / Os rios Amazonas e Orinoco possuem a maior diversidade de ictiofauna do planeta, a qual é estimada entre 1300 - 3000 espécies de peixes. Grande parte desta diversidade é compartilhada entre elas, mas à respeito não existem estudos robustos que sustentem os limites espaciais, temporais e nem o modo de interação desta ictiofauna entre os dois sistemas fluviais, impedindo assim definir as bases científicas que permitam orientar políticas para seu correto uso pesqueiro e priorização de áreas de conservação. Com o objetivo de conhecer a história evolutiva e relações populacionais atuais e históricas entre a ictiofauna compartilhada para as bacias, bem como a configuração espacial das suas unidades de conservação, foi realizada uma abordagem filogeográfica e genômico/genético-populacional utilizando oito espécies de peixes altamente explorados como modelo: cinco migradores (Brachyplatystoma rousseauxii, Colossoma macropomum, Piaractus brachypomus, Pseudoplatystoma metaense/P. tigrinum, Pseudoplatystoma orinocoense/P. punctifer) e três sedentários (Nannostomus unifasciatus, Paracheirodon axelrodi e Pterophyllum altum). Para tanto, o estudo foi realizado em quatro etapas, duas de criação de algumas ferramentas genômicas para as análises, e duas de aplicação de ferramentas genéticas e/ou genômicas para responder as perguntas iniciais. Primeiro, foi padronizada e caracterizada uma metodologia para o desenvolvimento de bibliotecas genômicas para a descoberta e genotipagem de novo de SNPs em espécies não-modelo. Segundo, para verificar a reprodutibilidade e eficiência do método na descoberta de tags de sequência, genotipagem de novo e desenho de primers em regiões flanqueadoras de SNPs, foi aplicado dito método utilizando como modelo às espécies B. rousseauxii e C. macropomum. Terceiro, foram utilizadas sequências de ADNmt (Citocromo oxidase I e Região controle) e ADNnu (Glycosiltransferase e Cadeia pesada 6 alfa da miosina do músculo cardíaco) para análises genético-populacionais e filogeográficos com o objetivo de testar a hipótese de conectividade atual e histórica entre bacias. Quarto, foram delimitadas as unidades de conservação (Unidades Evolutivas Significantes - ESUs, Unidades Adaptativas - AUs e Unidades de Manejo - MUs) incluindo novas evidências como análises multilocus (Species trees), dados ecológicos (pH e pluviosidade) e dados genômicos. Como resultado, obteve-se um método de desenvolvimento totalmente compatível e eficiente na produção de leituras em IonTorrent PGM. O método demonstrou eficácia na descoberta de tags de sequência (18772 – 22476), genotipagem de novo (268 – 398 SNPs) e desenho de primers em regiões flanqueadoras de SNPs (23 – 39 SNPs). As análises populacionais mostraram uma forte estrutura para todas as espécies entre bacias, mas não dentro destas (exceto para os peixes sedentários). Das oito espécies avaliadas, apenas P. orinocoense/P. punctifer apresentou evidências de fluxo gênico recente entre bacias, sendo através do Casiquiare. Apesar disso, para todas as espécies, o ADNnu mostrou um forte compartilhamento de grupos biológicos entre bacias, sugerindo que a divergência entre estas é recente. As análises de coalescência mostraram que apenas as populações de N. unifasciatus do Orinoco e Amazonas divergiram no Plioceno, enquanto que o resto das espécies divergiu no Pleistoceno. Em qualquer caso, não coincidindo com a hipótese de vicariância entre bacias, gerada pelo Arco do Vaupés no Médio Mioceno. As evidências genéticas, genômicas e ecológicas permitiram delimitar ESUs e MUs, mas não AUs para nenhuma espécie. Na maior parte dos migradores as bacias constituíram uma única ESU com MUs independentes (C. macropomum, P. metaense/P. tigrinum, P. orinocoense/P. punctifer), mas só para B. rousseauxii e P. brachypomus cada bacia constituiu uma ESU independente. Para os peixes sedentários foi observado um maior número de ESUs comparado com os migradores, sendo que pelo menos uma destas unidades foi compartilhada entre bacias, enquanto que outras foram exclusivas. Este estudo demonstra que as bacias do Orinoco e Amazonas possuíram uma conectividade histórica até um passado muito recente, ao ponto de hoje se manter esta condição de conexão para parte da sua ictiofauna.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:http://localhost:tede/4836 |
| Date | 11 June 2015 |
| Creators | Martinez, José Gregório |
| Contributors | Farias, Izeni Pires, Hrbek, Tomas |
| Publisher | Universidade Federal do Amazonas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, UFAM, Brasil, Instituto de Ciências Biológicas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFAM, instname:Universidade Federal do Amazonas, instacron:UFAM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 32215883775770440, 600, 600, 1984485651082134923 |
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