Advances in the mitochondrial sequence and genome structure of the Yaqui catfish, Ictalurus pricei, in Northwest Mexico

Authors: Carlos Alonso Ballesteros-Cordova, Alejandro Varela-Romero, José Manuel Grijalva-Chon, Reyna Amanda Castillo-Gamez, Faustino Camarena-Rosales

Year: 2013 (xlv)

Abstract

The Yaqui catfish (Ictalurus pricei) is a threatened species which shows reduction in their natural populations, and genetic introgression for the exotic cultured channel catfish Ictalurus punctatus in their natural habitats. The data available suggests that their study and conservation should be based on comprehensive analysis of their phylogenetic relationships. We describe here, the complete nucleotide sequence and structure of the mitochondrial genome ofI. pricei, to provide information about its origin and phylogenetic relationships. The mitochondrial genome of I. pricei, was obtained from two geographical haplotypes, one from the Yaqui River and another from Fuerte River in Chihuahua. Both genomes were 16,503 bp in length, with the gene arrangement for most of the vertebrates, comprising a control region, 13 protein encoding genes, 2 rRNA’s and 22 tRNA’s. The length of the protein coding genes, so as the usage of start and stop codons, and the overlapped genes ATP8-ATP6, ND4L-ND4, ND5-ND6, were conserved compared to the channel catfish I. punctatus, but the usage of codons and genes length were different respect to other siluriformes. The ribosomal units showed a length and A+T content very similar respect to I. punctatus), but those were variable respect other siluriformes. tRNA’s secondary structure for both haplotypes of I. pricei showed differences for tRNA Thr and tRNA Cys. Fifteen of the tRNA’s were conserved compared to those of the channel catfish. The replication sequences of the mitochondrial genome for both haplotypes of I. pricei were detected in the control region, as well as the transcription of the heavy strain. The putative sequence of the replication origin of the light strain was detected in the WANCY region flanked by ND2 and COI genes. The phylogenetic analysis performed under genetic distances, maximum parsimony and maximum likelihood criteria, showed consistent topologies and node support for our interest group, clading both geographic haplotypes of I. pricei in a single clade withI. punctatus as a sister species, defining the punctatus clade, and supporting the monophyly of the genus and the family Ictaluridae. This clade was associated with the cranoglanidideae family as its sister group represented for only one member, the helmet catfish Cranoglanis bouderius. El bagre Yaqui (Ictalurus pricei) es una especie amenazada que presenta reducción en sus poblaciones naturales e introgresión genética con el bagre exótico cultivado Ictalurus punctatus en sus hábitats naturales. Los datos disponibles sugieren que su estudio y conservación deben basarse en análisis integrales de sus relaciones filogenéticas. Describimos aquí la secuencia nucleotídica completa y la estructura del genoma mitocondrial de I. pricei para proveer información de acerca de su origen y relaciones filogenéticas. El genoma mitocondrial de I. pricei se obtuvo de dos haplotipos geográficos, uno del Río Yaqui y otro del Río Fuerte en Chihuahua. Ambos genomas tuvieron una longitud 16,503 pb, con el arreglo de genes de la mayoría de los vertebrados, compuesto por una región control, 13 genes codificadores de proteínas, 2 ARNr’s y 22 ARNt’s. La longitud de los genes codificadores de proteína, el uso de codones de inicio y terminación y los genes sobrepuestos ATP8-ATP6, ND4L-ND4, ND5-ND6, fueron conservados respecto a I. punctatus, pero el uso de codones y longitud de genes fueron distintos respecto a otros siluriformes. Las unidades ribosomales mostraron una longitud y contenidos de A+T muy similar a I. punctatus, pero variables respecto a otros siluriformes. Las estructuras secundaria de los ARNt’s para ambos haplotipos de I. pricei fueron diferentes para ARNt Thr y ARNt Cyi. Quince de los ARNt’s fueron conservados respecto a los del bagre de canal. Las secuencias de replicación del genoma mitochondrial de ambos haplotipos de I. pricei se detectaron en la región control, al igual que la secuencia de la transcripción de la cadena pesada. La secuencia putativa del origen de replicación de la cadena ligera se detectó en la región WANCY flanqueada por los genes ND2 y COI. El análisis filogenético bajo los criterios de distancias genéticas, máxima parsimonia y máxima verosimilitud, mostraron topologías y soporte de nodos consistentes para nuestro grupo de interés, agrupando ambos haplotipos geográficos de I. pricei en un solo clado con I. punctatus, como especies hermanas, definiendo el clado punctatus y apoyando la monofilia del género y la familia Ictaluridae. Este clado se asoció con la familia cranoglanidideae como su grupo hermano representado por un único miembro el bagre armado Cranoglanis bouderius.

Resumen

El bagre Yaqui (Ictalurus pricei) es una especie amenazada que presenta reducción en sus poblaciones naturales e introgresión genética con el bagre exótico cultivado Ictalurus punctatus en sus hábitats naturales. Los datos disponibles sugieren que su estudio y conservación deben basarse en análisis integrales de sus relaciones filogenéticas. Describimos aquí la secuencia nucleotídica completa y la estructura del genoma mitocondrial de I. pricei para proveer información de acerca de su origen y relaciones filogenéticas. El genoma mitocondrial de I. pricei se obtuvo de dos haplotipos geográficos, uno del Río Yaqui y otro del Río Fuerte en Chihuahua. Ambos genomas tuvieron una longitud 16,503 pb, con el arreglo de genes de la mayoría de los vertebrados, compuesto por una región control, 13 genes codificadores de proteínas, 2 ARNr’s y 22 ARNt’s. La longitud de los genes codificadores de proteína, el uso de codones de inicio y terminación y los genes sobrepuestos ATP8-ATP6, ND4L-ND4, ND5-ND6, fueron conservados respecto a I. punctatus, pero el uso de codones y longitud de genes fueron distintos respecto a otros siluriformes. Las unidades ribosomales mostraron una longitud y contenidos de A+T muy similar a I. punctatus, pero variables respecto a otros siluriformes. Las estructuras secundaria de los ARNt’s para ambos haplotipos de I. pricei fueron diferentes para ARNt Thr y ARNt Cyi. Quince de los ARNt’s fueron conservados respecto a los del bagre de canal. Las secuencias de replicación del genoma mitochondrial de ambos haplotipos de I. pricei se detectaron en la región control, al igual que la secuencia de la transcripción de la cadena pesada. La secuencia putativa del origen de replicación de la cadena ligera se detectó en la región WANCY flanqueada por los genes ND2 y COI. El análisis filogenético bajo los criterios de distancias genéticas, máxima parsimonia y máxima verosimilitud, mostraron topologías y soporte de nodos consistentes para nuestro grupo de interés, agrupando ambos haplotipos geográficos de I. pricei en un solo clado con I. punctatus, como especies hermanas, definiendo el clado punctatus y apoyando la monofilia del género y la familia Ictaluridae. Este clado se asoció con la familia cranoglanidideae como su grupo hermano representado por un único miembro el bagre armado Cranoglanis bouderius.