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https://repositorio.inpa.gov.br/handle/1/40629
Title: | Variação genômica em Paracheirodon axelrodi (Schultz, 1956) (Characiformes: Characidae) |
Authors: | Silva, Mayara Kadmah |
metadata.dc.contributor.advisor: | Farias, Izeni Pires |
metadata.dc.contributor.co-advisor: | de Deus, Cláudia Pereira |
Issue Date: | 24-Sep-2024 |
metadata.dc.publisher.program: | Genética, Conservação e Biologia Evolutiva - GCBEv |
Abstract: | Within the order Characiformes, Characidae is the largest and most diverse family of fish in the Neotropical region and represents more than 50% of the total taxonomic diversity described for the order. It is in the streams, seasonally flooded forests and interfluvial fields along the basins of the Negro and Orinoco rivers that one of the most emblematic species in freshwater fishkeeping is found: the cardinal tetra Paracheirodon axelrodi. Millions of individuals are exported every year from their countries of origin. However, the consequences of this extraction are still unclear from a population and genetic point of view. Furthermore, regional and global climate disturbances make the future of the species uncertain. Thus, the objective of this work was to generate a reference genome for the species and provide preliminary data that can guide assessment and management strategies for natural populations and also serve as a timestamp of the current situation in which the species finds itself for future comparisons in the coming decades. Five samples collected in natural environments, georeferenced and deposited in biological collections in Brazil were sequenced using the PCR Free Whole Genome Sequencing method. From the raw sequencing data, we used bioinformatics pipelines to (1) De Novo assembly and annotate mitogenomes and (2) map reads to the reference genome of the Mexican tetra Astyanax mexicanus. Through De Novo assembly methodology we obtained five circular mitogenomes with an average size of 16,891 ± 92 bp, with characteristics and organization typical of other teleost fish mitogenomes. The annotation of the mitogenomes revealed differences in relation to the mitogenomes of P. axelrodi already available in GenBank, such as the lengths of the COX2 and CYTB genes and the presence of 3 to 11 repetitive elements at the 5' end of the mitochondrial DNA control region, which may be due either to population variation or the difficulty of bioinformatics algorithms to deal with repetitive sequences. Through the reference-guided methodology, about 75% of the five sample’s reads (~17.3 Gigabases) were mapped to the Mexican tetra genome, covering about 35% of its total length (1.4 Gigabases). Population structure analyses based on SNPs indicate that there is structure between the sampled locations – Santa Isabel do Rio Negro and Barcelos – where FST values are in the order of 10% and K values were between 4 and 5. The historical demography of the species was also estimated, indicating a sharp decline in effective population size after the Last Interglacial followed by a constant decline throughout the Last Glacial period, without an evident recovery during the Holocene. |
metadata.dc.description.resumo: | Dentro da ordem Characiformes, Characidae é a maior e a mais diversa família de peixes da região Neotropical e representa mais de 50% do total da diversidade taxonômica descrita para a ordem. São nos igarapés, igapós e campos interfluviais ao longo das bacias dos rios Negro e Orinoco que são encontradas naturalmente uma das espécies mais emblemáticas do aquarismo mundial: o tetra cardinal Paracheirodon axelrodi. Milhões de indivíduos são exportados todos os anos de seus países de origem. Entretanto, as consequências desta extração ainda não são claras do ponto de vista populacional e genético. Além disso, distúrbios climáticos regionais e globais tornam o futuro da espécie incerto. Assim, o objetivo deste trabalho foi gerar um genoma de referência para a espécie e fornecer dados preliminares que possam orientar estratégias de avaliação e manejo das populações naturais e também servir como um timestamp do momento atual em que a espécie se encontra para futuras comparações nas próximas décadas. Cinco amostras coletadas em ambientes naturais, georreferenciadas e depositadas em coleções biológicas do Brasil foram sequenciadas através do método PCR Free Whole Genome Sequencing. A partir dos dados brutos do sequenciamento, utilizamos pipelines de bioinformática para (1) a montagem De Novo e anotação dos mitogenomas e (2) mapeamento de leituras ao genoma de referência do tetra mexicano Astyanax mexicanus. Através da metodologia De Novo, obtivemos cinco genomas mitocondriais circulares com tamanho médio de 16.891 ± 92 pb, com características e organização típica de outros mitogenomas de peixes teleósteos. A anotação dos mitogenomas obtidos revelou diferenças em relação aos mitogenomas de P. axelrodi já disponíveis no GenBank, como nos tamanhos dos genes COX2 e CYTB e a presença de 3 a 11 elementos repetitivos na extremidade 5’ da região controle do DNA mitocondrial, que podem ser tanto devido a uma variação populacional ou a dificuldade dos algoritmos de bioinformática em lidar com sequências repetitivas. Através do mapeamento ao genoma do tetra mexicano, cerca de 75% das leituras foram mapeadas para as cinco amostras (~ 17,3 Gigabases) e cobrem cerca de 35% da extensão total do genoma do tetra mexicano (1,4 Gigabases). As análises de estrutura populacional a partir dos SNPs indicam haver estrutura entre as localidades amostradas – Santa Isabel do Rio Negro e Barcelos – onde valores de FST são da ordem de 10% e valores de K estiveram entre 4 a 5. A demografia histórica da espécie também foi estimada, indicando um brusco declínio do tamanho efetivo populacional após o último máximo interglacial em seguida de um constante declínio ao longo do último período glacial, sem haver uma recuperação evidente durante o Holoceno. |
Appears in Collections: | Mestrado - GCBEv |
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