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Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) (401962/2016?4 and 302449/2018?3 to MBC); Funda??o de Amparo ? Pesquisa do Estado de S?o Paulo (FAPESP) (2018/22033?1 to MBC; and 2017/10240?0 to MFP); Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES)/Alexander von Humboldt Foundation (88881.136128/2017?01 to MBC). project EXCELLENCE (CZ.02.1.01/0.0/0.0/ 15_003/0000460 OP). Universidade Federal de S?o Carlos. Departamento de Gen?tica e Evolu??o. S?o Carlos, SP, Brazil / Secretaria de Estado de Educa??o de Mato Grosso. Cuiab?, MT, Brazil. Universidade Federal de S?o Carlos. Departamento de Gen?tica e Evolu??o. S?o Carlos, SP, Brazil. Universidade Federal de S?o Carlos. Departamento de Gen?tica e Evolu??o. S?o Carlos, SP, Brazil. Universidade Federal de S?o Carlos. Departamento de Gen?tica e Evolu??o. S?o Carlos, SP, Brazil. Czech Academy of Sciences. Institute of Animal Physiology and Genetics. Laboratory of Fish Genetics. Czech Republic. University of Canberra. Instituto for Applied Ecology. Canberra, ACT, Australia. Universidade Federal de S?o Carlos. Departamento de Gen?tica e Evolu??o. S?o Carlos, SP, Brazil. Instituto Nacional de Pesquisas da Amaz?nia. Coordena??o de Biodiversidade. Laborat?rio de Gen?tica Animal. Petr?polis, AM, Brazil. Instituto Nacional de Pesquisas da Amaz?nia. Coordena??o de Biodiversidade. Laborat?rio de Gen?tica Animal. Petr?polis, AM, Brazil. Minist?rio da Sa?de. Secretaria de Vigil?ncia em Sa?de. Instituto Evandro Chagas. Laborat?rio de Cultura de Tecidos e Citogen?tica. Ananindeua, PA, Brasil. Universidade Federal de S?o Carlos. Departamento de Gen?tica e Evolu??o. S?o Carlos, SP, Brazil. The South American giant fishes of the genus Arapaima, commonly known as pirarucu, are one of the most iconic among Osteoglossiformes. Previously cytogenetic studies have identified their karyotype characteristics; however, characterization of cytotaxonomic differentiation across their distribution range remains unknown. In this study, we compared chromosomal characteristics using conventional and molecular cytogenetic protocols in pirarucu populations from the Amazon and Tocantins-Araguaia river basins to verify if there is differentiation among representatives of this genus. Our data revealed that individuals from all populations present the same diploid chromosome number 2n=56 and karyotype composed of 14 pairs of meta-to submetacentric and 14 pairs of subtelo-to acrocentric chromosomes. The minor and major rDNA sites are in separate chromosomal pairs, in which major rDNA sites corresponds to large heterochromatic blocks. Comparative genomic hybridizations (CGH) showed that the genome of these populations shared a great portion of repetitive elements, due to a lack of substantial specific signals. Our comparative cytogenetic data analysis of pirarucu suggested that, although significant genetic differences occur among populations, their general karyotype patterns remain conserved.

The genetic diversity of the specimens of four natural populations of Arapaima from Araguaia-Tocantins basin was assessed within and among these stocks, using five primers for ISSR. COI (cytochrome c oxidase subunit I ) partial sequences confirmed that the specimens belongs to Arapaima gigas . The ISSR provided 168 loci, of which 165 were polymorphic. However, the number of loci for each population and expected heterozygosity values were low. AMOVA showed 52.63% intra-population variation and 47.37% inter-population variation. The F ST was high among all populations (F ST ≥ 0.25), however, the cluster analysis (PCoA) and Bayesian inference showed three major groups: Araguaiana-MT + São Félix do Araguaia-MT, Novo Santo Antônio-MT and Itupiranga-PA. The genetic distance was not correlated with geographical distance. The ISSR marker revealed that the populations of the Araguaia-Tocantins are structured and have a low genetic diversity. These are the first data from a population analysis using molecular markers for A. gigas of Araguaia-Tocantins basins and may be used to define the best management strategies and conservation projects for this species. A diversidade genética dos espécimes de quatro populações naturais de Arapaima coletados na bacia do Araguaia-Tocantins foi avaliada com base em cinco primers para marcadores moleculares ISSR. A sequência parcial do COI (cytochrome c oxidase subunit I ) confirmou que os espécimes pertencem à espécie Arapaima gigas . Os ISSR forneceram 168 loci , dos quais 165 polimórficos. No entanto, para cada população, os valores de heterozigosidade esperada foram baixos. A AMOVA mostrou 52,63% de variação intrapopulacional e 47,37% interpopulacional. O F ST foi alto entre todas as populações (F ST ≥ 0,25); entretanto, a análise de agrupamento e a inferência Bayesiana mostraram três grandes grupos: Araguaiana-MT + São Félix do Araguaia-MT, Novo Santo Antônio-MT e Itupiranga-PA. A distância genética não teve correlação com a distância geográfica. Os ISSRs se mostraram eficientes para determinar a diversidade genética para a A. gigas , revelando que as populações da bacia Araguaia-Tocantins estão estruturadas e com baixa diversidade genética. Estes são os primeiros dados de análise populacional utilizando ISSR para A. gigas da bacia Araguaia-Tocantins e poderão ser utilizados para definir as melhores estratégias de manejo e projetos de conservação dessa espécie.

Arapaima gigas is one of the largest freshwater fishes of the world. It is socially monogamous, forming pairs, constructing a nest and providing parental care. We performed a paternity analysis under three scenarios in captive, semi-natural and natural areas using 10 microsatellite markers. As a positive control, we analyzed three pairs and their offspring isolated individually in artificial breeding ponds (a priori very high probability of monogamy). We then analyzed two samples of offspring from large artificial ponds with multiple adults but only one reproductive pair (a priori high probability of monogamy), two samples from semi-natural breeding station with multiple adults but only one reproductive pair (a priori high probability of monogamy), and a sample from a natural lake with multiple adults, some potentially breeding (a priori medium probability of monogamy). Analysis of patterns of Mendelian heredity suggested an extra-pair contribution for all broods except the positive controls. Similarly, results based on multilocus analysis estimated at least two sib-groups per nest. These results reject monogamy as a system of breeding in Arapaima gigas. From a management perspective, this behavior may be exploited to maintain genetic diversity in captive and as well in wild populations of Arapaima gigas. O pirarucu Arapaima gigas é um dos maiores peixes de água doce do mundo. É socialmente monogâmico, forma casais, constrói ninhos e fornece cuidado parental. Com o objetivo de acessar o sistema de acasalamento do pirarucu, analisamos três cenários: em áreas de cativeiro, semi-naturais e naturais, utilizando 10 marcadores microssatélites. Como controle positivo, analisamos três casais e suas ninhadas isolados em açudes individuais (probabilidade a priori muito alta de monogamia). A seguir, analisamos duas amostras de ninhadas de um açude com vários adultos, mas somente um casal reprodutivo (probabilidade a priori alta de monogamia), duas amostras de estação de criação semi-natural com vários adultos mas somente um casal reprodutivo (probabilidade a priori alta de monogamia), e uma amostra de lago natural com vários adultos alguns potencialmente em fase de reprodução (probabilidade a priori média de monogamia). Análises de padrões mendelianos de hereditariedade sugerem contribuição extra-par para todas as ninhadas, exceto as do controle positivo. Similarmente, resultados baseados em análises multilocus realizadas no programa KINALYZER estimaram pelo menos dois grupos-irmãos por ninhada. Nossos resultados rejeitam a monogamia como sistema de acasalamento em Arapaima gigas. Da perspectiva de manejo, esse comportamento pode ser explorado para manter a diversidade genética em cativeiro assim como em populações naturais de Arapaima gigas.

The mitotic chromosomes of the pirarucu Arapaima gigas inhabiting the middle Araguaia River and collected in the municipality of Araguaiana (MT, Brazil) were studied. The chromosomes were analyzed through Giemsa staining, C-banding, Ag-NOR staining and in situ hybridization using an 18S rRNA gene probe. The karyotype had 2n=56 comprising 14 biarmed and 14 uniarmed chromosome pairs in both sexes. No cytologically distinguishable sex chromosome was identified. A single NOR-bearing chromosome pair was detected by Ag-NOR staining and confirmed by 18S rDNA- FISH. Faint constitutive heterochromatin was C-banded in the centromeric region of some chromosomes. Estudamos os cromossomos mitóticos do pirarucu Arapaima gigas, proveniente do médio rio Araguaia, município de Araguaiana (MT, Brasil). As preparações mitóticas foram analisadas através de coloração com Giemsa, bandas-C e nitrato de prata (Ag-NORs). Também foram realizadas análises através de hibridização in situ utilizando sondas de DNAr 18S. O cariótipo mostrou 2n=56 cromossomos, sendo 14 pares meta-submetacêntricos e 14 subtelo-acrocêntricos. Não foram observadas diferenças cromossômicas associadas ao sexo. Foi detectado apenas um par de cromossomos portador de Ag-NORs. Essa observação foi confirmada pelo FISH do DNAr 18S. Pequenos blocos de heterocromatina foram observados na região centromérica de alguns pares cromossômicos.