Montagem genômica de Gymnogeophagus labiatus (Hensel 1870) e G. rhabdotus (Hensel 1870) (Teleostei: Cichliformes) e sua utilidade na identificação de locos associados à variação do tamanho do lábio em G. lacustris Reis & Malabarba 1988

Abstract

Genomas de referência são necessários para possibilitar a identificação de locos associados à fenótipos de interesse, possibilitando também a avaliação de processos adaptativos associados a eles. O gênero Gymnogeophagus abriga um conjunto de espécies de ciclídeos Neotropicais cuja diversificação está associada a processos geológicos complexos. O gênero contém dois clados principais que se diferenciam pela estratégia reprodutiva. Gymnogeophagus. rhabdotus pertence ao clado que apresenta espécies com incubação dos ovos no substrato, característica considerada ancestral, enquanto G. labiatus pertence ao clado cujas espécies incubam os ovos na boca. Este trabalho teve como objetivo montar o genoma dessas duas espécies a partir de dados de sequenciamento de nova geração. Além disso, esse trabalho avaliou se era possível usar o genoma de G. labiatus para mapear locos recentemente associados à variação no tamanho de lábio em sua espécie-irmã, G. lacustris. Para G. rhabdotus, a montagem de novo, conduzida com leituras curtas resultou em um genoma de 714,6 Megabases (Mb), com N50 de 1 Mb, L50 de 174 contigs e completude de 97,8%. Já para G. labiatus, foi obtido um genoma de 883,3 Mb, com N50 de 1,2 Mb, L50 de 196 contigs e completude de 97,8%. Dos 14 locos previamente associados à morfologia labial em G. lacustris, 13 apresentaram correspondência significativa no genoma de G. labiatus. A predição de genes revelou que a maioria desses locos se sobrepõe ou está a menos de 1 kb de genes preditos, sugerindo uma possível associação funcional com processos moleculares que modulam a variação do tamanho dos lábios. Porém, o enriquecimento funcional realizado com base nos genes anotados não refletiu resultados estatisticamente significativos, o que pode refletir a natureza complexa da relação entre genótipo e fenótipo. Assim, o presente estudo fornece uma base genômica de alta qualidade para Gymnogeophagus, podendo contribuir de maneira valiosa para a compreensão das bases genéticas e evolutivas que sustentam a diversidade morfológica e comportamental em ciclídeos.

Reference genomes are essential for identifying loci associated with phenotypes of interest and for assessing the adaptive processes underlying them. The genus Gymnogeophagus comprises a group of Neotropical cichlid species whose diversification is linked to complex geological processes. The genus comprises two main clades that differ in reproductive strategy. Gymnogeophagus rhabdotus belongs to the clade characterized by substrate-brooding, considered the ancestral condition, whereas G. labiatus belongs to the clade in which species incubate their eggs orally. This study aimed to assemble the genomes of these two species using next-generation sequencing data. Additionally, it assessed whether the G. labiatus genome could be utilized to map loci recently associated with lip size variation in its sister species, G. lacustris. For G. rhabdotus, the de novo assembly based on short reads resulted in a 714.6 megabase (Mb) genome, with an N50 of 1 Mb, L50 of 174 contigs, and completeness of 97.8%. For G. labiatus, the assembly yielded an 883.3 Mb genome, with an N50 of 1.2 Mb, L50 of 196 contigs, and completeness of 97.8%. Of the 14 loci previously associated with lip morphology in G. lacustris, 13 showed significant correspondence in the G. labiatus genome. Gene prediction revealed that most of these loci overlap or are located within 1 kb of predicted genes, suggesting a possible functional association with molecular processes modulating lip size variation. However, functional enrichment analysis based on annotated genes did not yield statistically significant results, which may reflect the complex nature of the genotype–phenotype relationship. Thus, this study provides a high-quality genomic foundation for Gymnogeophagus, offering valuable insights into the genetic and evolutionary bases underlying morphological and behavioral diversity in cichlids.