Recursos genômicos para Megaleporinus macrocephalus: subsídios para aquicultura

Abstract

O piauçu, Megaleporinus macrocephalus, pertencente à familia Anostomidae, apresenta alto valor econômico para a aquicultura brasileira. Devido a presença de um sistema ZZ/ZW de cromossomos sexuais, ele representa a única espécie relevante para a aquicultura brasileira que pode ser manipulada cromossomicamente. Adicionalmente, por apresentarem um notável dimorfismo sexual no crescimento, com as fêmeas adultas atingindo tamanhos bem maiores que os machos, um genoma de referência de alta qualidade seria um recurso muito útil para correta identificação dos mecanismos moleculares envolvidos na determinação sexual. Assim, o presente trabalho teve como objetivo a construção de um genoma de referência valioso para estudos de genômica funcional no piauçu, além de fornecer insights sobre a evolução dos cromossomos sexuais e mecanismos de determinação do sexo. No presente estudo, usamos leituras longas PacBio, leituras curtas e dados de Hi-C para montar um genoma de alta qualidade, pseudo haploide e em nível cromossômico. O genoma contém 27 cromossomos, incluindo o cromossomo sexual, o que corresponde ao número de cromossomos haploide da espécie. O cromossomo sexual é composto por 24 Mb da região pseudo-autossômica de Z e W e regiões específicas de Z e W (18 Mb e 3 Mb, respectivamente). O novo genoma forneceu informações sobre características intrigantes da espécie e foi usado como referência em várias análises relacionadas à evolução do cromossomo sexual e determinação do sexo de M. macrocephalus e em uma espécie próxima, Leporinus friderici. Usamos informações de segregação de famílias para construir um mapa genético que destacou as diferenças entre os mapas físico (genoma) e o genético, e evidenciou a supressão da recombinação no cromossomo sexual. Sequências completas do genoma de machos e fêmeas revelaram diferenças sexo-específicas que permitiram a delimitação de diferentes estratos no cromossomo sexual e reflexões sobre seu processo evolutivo. Dados de expressão de machos e fêmeas no período de determinação do sexo permitiu a identificação dos genes CCDC114 e IGFBP-6 como candidatos à determinação do sexo no piauçu.

In the present study, we used PacBio long reads, short reads, and Hi-C data to assemble a highquality chromosome-level pseudo-haploid genome for Megaleporinus macrocephalus containing 27 chromosomes, including the sex chromosome, which corresponds to the karyotype data of the species. The sex chromosome is composed of 24 Mb of the pseudoautosomal region of Z and W, and specific regions of Z and W (18 Mb and 3 Mb, respectively). The new genome provided insights into intriguing characteristics of the species and was used as a reference in various analyses related to the sex chromosome evolution and sex determination of M. macrocephalus and a closely related species, Leporinus friderici. We used family segregation information to construct a genetic map that highlighted differences between physical and genetic maps, and evidentiated recombination suppression in the sex chromosome. Whole-genome sequences of males and females revealed sex-biased differences that permitted the delimitation of different strata in the sex chromosome and insights into its evolutionary processes. Transcript expression data of males and females in the period of sex determination allowed the identification of the coiled-coil domain containing 114 (CCDC114) and the insulin-like growth factor binding protein (IGFBP-6) as sex determination candidate genes of piauçu.