Sequenciamento do transcriptoma e caracterização de microssatélites na pirapitinga Piaractus brachypomus para análises de variabilidade genética

Abstract

The pirapitinga, Piaractus brachypomus (Characiformes, Serrasalmidae), is a fish that occurrs in the Amazon basin and it is considered as one of the main native species used for production in aquaculture in South America. The main objectives of this study were: 1) to perform the transcriptome sequencing of P. brachypomus through Next Generation Sequencing (NGS) and then characterize a set of microsatellite markers for this species; 2) to apply microsatellite polymorphic markers for analysis of genetic variability in cultured stocks of pirapitinga. The transcriptome sequencing was carried out through the Roche/454 technology, which resulted in 3,696 non-redundant (nr) contigs. Of these total, 2,568 genes had similarity in the protein database nr (Genbank) and were characterized in the categories of Gene Ontology (GO), with 2,075 sequences (80.8%) annotated in GO terms. After the validation process of 30 microsatellite loci, 8 microsatellite markers showed polymorphism. The analysis of these polymorphic markers in cultured stocks revealed that the Northern fish farms had a higher genetic diversity (allele richness and heterozygosity) than the Southeastern fish farms. In addition, the AMOVA results demonstrated the highest variation present within the populations (62.5%). However, when comparing the groups according to the geographic distribution (Wild, North Fish farms and fish farms in the Southeast), it was observed a considerable variation (31.76%) among the groups. The Fst values showed there is a genetic structure among the broodstocks analyzed. Microsatellites generated by transcriptome sequencing in this study are important tools to be used in the genetic management of cultivated breeding stocks, as well to identify different gene banks, which might provide a basis for a genetic pre-breeding program in pirapitinga.

A pirapitinga, Piaractus brachypomus (Characiformes, Serrasalmidae), é um peixe de ocorrência na bacia Amazônica e uma das principais espécies nativas utilizadas para a produção em aquicultura. O principal objetivo deste estudo foi realizar o sequenciamento do transcriptoma de P. brachypomus por meio de Sequenciamento de Nova Geração (NGS) e, em seguida, caracterizar um conjunto de marcadores microssatélites para esta espécie. Além disso, marcadores microssatélites polimórficos foram usados para realizar a análise da variabilidade genética em estoques cultivados de pirapitinga. O sequenciamento do transcriptoma foi realizado por meio da tecnologia 454/Roche, que resultou em 3.696 contigs não reduntantes (nr). Destes 2.568 genes com correspondência no banco de proteínas (nr) foram caracterizados nas categorias de Gene Ontology (GO), sendo que 2.075 sequências (80,8%) foram anotadas em termos GO. Dos 30 loci de microssatélites, após o processo validação, 8 loci de microssatélites demonstraram polimorfismo. A análise desses marcadores polimórficos em estoques cultivados revelou que as pisciculturas do Norte apresentaram uma maior variabilidade genética (riqueza de alelos e heterozigosidade) do que as Pisciculturas do Sudeste. Além disso, os resultados da AMOVA demonstraram que a maior variação estava presente dentro das populações (62,5%). Entretanto, quando comparado os grupos de acordo com a origem (Selvagem, Pisciculturas do Norte e Pisciculturas do Sudeste), foi verificada uma variação considerável (31,76%) entre os grupos. Estes dados foram corroborados com os valores de Fst, pois houve alta estruturação genética entre os estoques cultivados e a população selvagem, bem como também entre as Pisciculturas do Norte e do Sudeste. A estratégia de sequenciamento do transcriptoma por NGS se demonstrou eficaz na prospecção de marcadores moleculares, além de gerar um alto volume de recursos genéticos para serem explorados em diversas áreas da biologia. Os microssatélites gerados nesse estudo são importantes ferramentas para serem empregadas no manejo genético de estoques de reprodutores cultivados, o que poderá aumentar a produtividade em sistemas de produção e gerar um alto valor agregado do pescado com qualidade genética.