Published March 25, 2019
| Version v1
Publication
Open
Cytogenetics, genomics and biodiversity of the South American and African Arapaimidae fish family (Teleostei, Osteoglossiformes)
Creators
- 1. Secretaria da Educação
- 2. Universidade Federal de São Carlos
- 3. Czech Academy of Sciences, Institute of Animal Physiology and Genetics
- 4. University of Canberra
- 5. Adamawa State University
- 6. Khon Kaen University
- 7. Jena University Hospital
- 8. National Institute of Amazonian Research
Description
Osteoglossiformes represents one of the most ancestral teleost lineages, currently widespread over almost all continents, except for Antarctica. However, data involving advanced molecular cytogenetics or comparative genomics are yet largely limited for this fish group. Therefore, the present investigations focus on the osteoglossiform family Arapaimidae, studying a unique fish model group with advanced molecular cytogenetic genomic tools. The aim is to better explore and clarify certain events and factors that had impact on evolutionary history of this fish group. For that, both South American and African representatives of Arapaimidae, namely Arapaima gigas and Heterotis niloticus, were examined. Both species differed markedly by diploid chromosome numbers, with 2n = 56 found in A. gigas and 2n = 40 exhibited by H. niloticus. Conventional cytogenetics along with fluorescence in situ hybridization revealed some general trends shared by most osteoglossiform species analyzed thus far, such as the presence of only one chromosome pair bearing 18S and 5S rDNA sites and karyotypes dominated by acrocentric chromosomes, resembling thus the patterns of hypothetical ancestral teleost karyotype. Furthermore, the genomes of A. gigas and H. niloticus display remarkable divergence in terms of repetitive DNA content and distribution, as revealed by comparative genomic hybridization (CGH). On the other hand, genomic diversity of single copy sequences studied through principal component analyses (PCA) based on SNP alleles genotyped by the DArT seq procedure demonstrated a very low genetic distance between the South American and African Arapaimidae species; this pattern contrasts sharply with the scenario found in other osteoglossiform species. Underlying evolutionary mechanisms potentially explaining the obtained data have been suggested and discussed.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تمثل الأشكال العظمية اللسانية واحدة من أكثر سلالات تيليوست أجدادًا، والتي تنتشر حاليًا على نطاق واسع في جميع القارات تقريبًا، باستثناء القارة القطبية الجنوبية. ومع ذلك، فإن البيانات التي تنطوي على علم الوراثة الخلوية الجزيئي المتقدم أو علم الجينوم المقارن لا تزال محدودة إلى حد كبير لهذه المجموعة السمكية. لذلك، تركز التحقيقات الحالية على عائلة Arapaimidae العظمية اللسانية، ودراسة مجموعة نموذجية فريدة من الأسماك مع أدوات جينومية خلوية جزيئية متقدمة. والهدف من ذلك هو استكشاف وتوضيح بعض الأحداث والعوامل التي كان لها تأثير على التاريخ التطوري لهذه المجموعة السمكية بشكل أفضل. لذلك، تم فحص كل من ممثلي أمريكا الجنوبية والأفريقية من Arapaimidae، وهما Arapaima gigas و Heterotis niloticus. اختلف كلا النوعين بشكل ملحوظ من خلال أعداد الكروموسومات ثنائية الصيغة الصبغية، حيث وجد 2n = 56 في A. gigas و 2n = 40 التي أظهرها H. niloticus. كشفت الوراثة الخلوية التقليدية جنبًا إلى جنب مع التهجين الفلوري في الموقع عن بعض الاتجاهات العامة التي تشترك فيها معظم الأنواع العظمية اللسانية التي تم تحليلها حتى الآن، مثل وجود زوج كروموسوم واحد فقط يحمل مواقع 18S و 5S rDNA والأنماط النووية التي تهيمن عليها الكروموسومات المتمركزة حول الأطراف، والتي تشبه بالتالي أنماط النمط النووي تيليوست الافتراضي للأجداد. علاوة على ذلك، تظهر جينومات A. gigas و H. niloticus تباعدًا ملحوظًا من حيث محتوى الحمض النووي المتكرر وتوزيعه، كما يتضح من التهجين الجيني المقارن (CGH). من ناحية أخرى، أظهر التنوع الجيني لتسلسلات النسخ المفردة التي تمت دراستها من خلال تحليلات المكونات الرئيسية (PCA) بناءً على أليلات SNP الوراثية التي تم تحديدها بواسطة إجراء DArT seq مسافة وراثية منخفضة جدًا بين أنواع Arapaimidae الأمريكية الجنوبية والأفريقية ؛ يتناقض هذا النمط بشكل حاد مع السيناريو الموجود في الأنواع العظمية اللسانية الأخرى. تم اقتراح ومناقشة الآليات التطورية الأساسية التي من المحتمل أن تشرح البيانات التي تم الحصول عليها.Translated Description (French)
Les ostéoglossiformes représentent l'une des lignées de téléostéens les plus ancestrales, actuellement répandue sur presque tous les continents, à l'exception de l'Antarctique. Cependant, les données impliquant la cytogénétique moléculaire avancée ou la génomique comparative sont encore largement limitées pour ce groupe de poissons. Par conséquent, les présentes recherches se concentrent sur la famille ostéoglossiforme des Arapaimidae, en étudiant un groupe de modèles Fish unique avec des outils génomiques cytogénétiques moléculaires avancés. L'objectif est de mieux explorer et clarifier certains événements et facteurs qui ont eu un impact sur l'histoire évolutive de ce groupe de poissons. Pour cela, des représentants sud-américains et africains d'Arapaimidae, à savoir Arapaima gigas et Heterotis niloticus, ont été examinés. Les deux espèces diffèrent nettement par le nombre de chromosomes diploïdes, avec 2n = 56 chez A. gigas et 2n = 40 chez H. niloticus. La cytogénétique conventionnelle ainsi que l'hybridation in situ par fluorescence ont révélé certaines tendances générales partagées par la plupart des espèces ostéoglossiformes analysées jusqu'à présent, telles que la présence d'une seule paire de chromosomes portant des sites d'ADNr 18S et 5S et des caryotypes dominés par des chromosomes acrocentriques, ressemblant ainsi aux modèles de caryotypes téléostatiques ancestraux hypothétiques. De plus, les génomes d'A. gigas et d'H. niloticus présentent une divergence remarquable en termes de contenu et de distribution répétitifs de l'ADN, comme le révèle l'hybridation génomique comparative (CGH). D'autre part, la diversité génomique des séquences à copie unique étudiées à travers des analyses en composantes principales (ACP) basées sur les allèles SNP génotypés par la procédure DArT seq a démontré une très faible distance génétique entre les espèces d'Arapaimidae sud-américaines et africaines ; ce schéma contraste fortement avec le scénario trouvé chez d'autres espèces ostéoglossiformes. Des mécanismes évolutifs sous-jacents expliquant potentiellement les données obtenues ont été suggérés et discutés.Translated Description (Spanish)
Los osteoglossiformes representan uno de los linajes de teleósteos más ancestrales, actualmente extendido en casi todos los continentes, excepto en la Antártida. Sin embargo, los datos que involucran citogenética molecular avanzada o genómica comparativa aún son muy limitados para este grupo de peces. Por lo tanto, las presentes investigaciones se centran en la familia osteoglosiforme Arapaimidae, estudiando un grupo de modelos de peces único con herramientas genómicas citogenéticas moleculares avanzadas. El objetivo es explorar y aclarar mejor ciertos eventos y factores que tuvieron impacto en la historia evolutiva de este grupo de peces. Para ello, se examinaron representantes sudamericanos y africanos de Arapaimidae, a saber, Arapaima gigas y Heterotis niloticus. Ambas especies diferían notablemente por el número de cromosomas diploides, con 2n = 56 encontrados en A. gigas y 2n = 40 exhibidos por H. niloticus. La citogenética convencional junto con la hibridación fluorescente in situ revelaron algunas tendencias generales compartidas por la mayoría de las especies osteoglosiformes analizadas hasta ahora, como la presencia de un solo par de cromosomas con sitios de ADNr 18S y 5S y cariotipos dominados por cromosomas acrocéntricos, que se asemejan así a los patrones del hipotético cariotipo del teleósteo ancestral. Además, los genomas de A. gigas y H. niloticus muestran una notable divergencia en términos de contenido y distribución de ADN repetitivo, según lo revelado por la hibridación genómica comparativa (CGH). Por otro lado, la diversidad genómica de secuencias de una sola copia estudiadas a través de análisis de componentes principales (PCA) basados en alelos de SNP genotipados por el procedimiento DArT seq demostró una distancia genética muy baja entre las especies de Arapaimidae sudamericanas y africanas; este patrón contrasta marcadamente con el escenario encontrado en otras especies osteoglosiformes. Se han sugerido y discutido los mecanismos evolutivos subyacentes que potencialmente explican los datos obtenidos.Files
journal.pone.0214225&type=printable.pdf
Files
(1.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:ef6e8770f669c181343d997c7a4af042
|
1.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- علم الوراثة الخلوية وعلم الجينوم والتنوع البيولوجي لعائلة أسماك الأرابيميداي في أمريكا الجنوبية وأفريقيا (Teleostei، Osteoglossiformes)
- Translated title (French)
- Cytogénétique, génomique et biodiversité de la famille des poissons Arapaimidae d'Amérique du Sud et d'Afrique (Teleostei, Osteoglossiformes)
- Translated title (Spanish)
- Citogenética, genómica y biodiversidad de la familia de peces Arapaimidae sudamericanos y africanos (Teleostei, Osteoglossiformes)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2923394558
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0214225
References
- https://openalex.org/W1532455821
- https://openalex.org/W1541110376
- https://openalex.org/W1606142379
- https://openalex.org/W1638548380
- https://openalex.org/W1849542996
- https://openalex.org/W1959403025
- https://openalex.org/W1968046362
- https://openalex.org/W1968127440
- https://openalex.org/W1969194381
- https://openalex.org/W1987869189
- https://openalex.org/W1991884814
- https://openalex.org/W1999875650
- https://openalex.org/W2000985033
- https://openalex.org/W2001958692
- https://openalex.org/W2003618309
- https://openalex.org/W2008952481
- https://openalex.org/W2018018517
- https://openalex.org/W2024964181
- https://openalex.org/W2028435218
- https://openalex.org/W2031340189
- https://openalex.org/W2035313111
- https://openalex.org/W2036663020
- https://openalex.org/W2051902571
- https://openalex.org/W2066349220
- https://openalex.org/W2069644796
- https://openalex.org/W2069917420
- https://openalex.org/W2076991149
- https://openalex.org/W2079134830
- https://openalex.org/W2088080911
- https://openalex.org/W2089896122
- https://openalex.org/W2094021645
- https://openalex.org/W2095840335
- https://openalex.org/W2104026312
- https://openalex.org/W2106533309
- https://openalex.org/W2111421253
- https://openalex.org/W2115332265
- https://openalex.org/W2125789935
- https://openalex.org/W2133707124
- https://openalex.org/W2140500517
- https://openalex.org/W2140538827
- https://openalex.org/W2143290511
- https://openalex.org/W2146482233
- https://openalex.org/W2148300753
- https://openalex.org/W2148354265
- https://openalex.org/W2156694112
- https://openalex.org/W2164984344
- https://openalex.org/W2167031431
- https://openalex.org/W2167875149
- https://openalex.org/W2172193452
- https://openalex.org/W2176691480
- https://openalex.org/W2209806217
- https://openalex.org/W2283708125
- https://openalex.org/W2296532563
- https://openalex.org/W2316354539
- https://openalex.org/W2335673157
- https://openalex.org/W2336310983
- https://openalex.org/W2342912257
- https://openalex.org/W2398494703
- https://openalex.org/W2422679058
- https://openalex.org/W2467971961
- https://openalex.org/W2512496113
- https://openalex.org/W2528069577
- https://openalex.org/W2543328409
- https://openalex.org/W2561593102
- https://openalex.org/W2566331973
- https://openalex.org/W2576056552
- https://openalex.org/W2727370449
- https://openalex.org/W2735709342
- https://openalex.org/W2740474204
- https://openalex.org/W2745318248
- https://openalex.org/W2767838092
- https://openalex.org/W2772782432
- https://openalex.org/W2775405796
- https://openalex.org/W2789757903
- https://openalex.org/W2791884630
- https://openalex.org/W2795297029
- https://openalex.org/W2809090958
- https://openalex.org/W2839740680
- https://openalex.org/W2883461437
- https://openalex.org/W2896112339
- https://openalex.org/W50118476