Gradiente latitudinal de tamanho do genoma em Cactaceae : análise de representantes das subfamílias Cactoideae, Pereskioideae e Opuntioideae
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/38472 |
Resumo: | O tamanho do genoma (TG) apresenta uma ampla variação entre as plantas, de modo que é possível encontrar organismos com um genoma relativamente pequeno, até alguns com um genoma 2.200 vezes maior. Entre os processos que geram um aumento no conteúdo de DNA, a poliploidia é um dos mais frequentes e com efeito a mais curto prazo, juntamente com o acúmulo variável de DNA repetitivo não-codificante, como elementos transponíveis, DNA de satélite, íntrons e pseudogenes, com efeito a mais longo prazo. As características citológicas, morfológicas e fisiológicas das plantas influenciam a maneira como elas interagem com o ambiente, e várias correlações entre o TG e características fenotípicas revelaram possíveis papéis ecológicos da variação no conteúdo de DNA. Estudos que abordam variação no conteúdo de DNA entre gradientes ambientais mostraram correlações positivas, negativas ou não-correlação entre o TG e variáveis ecológicas, dependendo do grupo estudado. A resposta dos organismos aos desafios ambientais que enfrentam nos locais onde vivem está relacionada à quantidade de DNA. De acordo com isso, diferentes grupos de plantas prevalecem em maior ou menor grau, dependendo do tamanho de seu genoma. Porém, os gradientes de latitude, especialmente, tendem a mostrar padrões contrastantes em relação à quantidade de DNA e às distribuições geográficas de diferentes grupos de plantas. Embora se saiba que o tamanho do genoma sofra pressões de seleção dependendo de diferentes condições ambientais e estratégias de vida, as causas da evolução de sua variação nas linhagens e suas consequências biológicas ainda não foram compreendidas. No presente trabalho, testamos como o TG de representantes da família Cactaceae, que está altamente especializada para a aridez, varia e se correlaciona com parâmetros ambientais e latitude. Para tanto, foram utilizadas estimativas originais por citometria de fluxo de nove espécies de Melocactus e Pereskia bleo e dados de 59 espécies dos gêneros Pereskia, Hylocereus, Mammillaria e Opuntia obtidas na literatura, juntamente com regressões lineares de Pearson e contrastes independentes filogenéticos (PIC) para levar em consideração as relações filogenéticas nesses cinco gêneros. Os valores de 2C variaram 3,42 vezes, de 2C = 1,85 pg em Pereskia aculeata a 2C = 8,23 pg em Opuntia tomentosa. Em Mammillaria, as análises de correlação PIC e Pearson mostraram que a precipitação é um fator importante para a variabilidade da TG, com genomas menores associados a ambientes com maior disponibilidade de água. Em contraste, os padrões de Hylocereus sugeriram que espécies com genomas menores prevalecem em áreas onde a chuva é altamente variável e sazonal, enquanto genomas maiores dependem de maior precipitação anual constante. Embora seja possível que Hylocereus habite um ambiente desafiador para cactos, onde a expansão de seu genoma possa representar alguma vantagem ainda desconhecida, a evolução de TG maiores pode ser simplesmente mais permissível em habitats com períodos de crescimento mais longos, onde a seleção para um crescimento mais rápido pode ser relaxada. Nossos dados mostraram que a plasticidade do genoma em Cactaceae pode ser outro exemplo da influência dessas variáveis ambientais na diversidade do conteúdo de DNA nessa família. |
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RODRIGUEZ, Pablo Emanuel del Vallehttp://lattes.cnpq.br/5631017059351624http://lattes.cnpq.br/3626102935973855SOUZA, Gustavo2020-11-03T16:15:01Z2020-11-03T16:15:01Z2020-02-20RODRIGUEZ, Pablo Emanuel Del Valle. Gradiente latitudinal de tamanho do genoma em Cactaceae: análise de representantes das subfamílias Cactoideae, Pereskioideae e Opuntioideae. 2020. Dissertação (Mestrado em Biologia Vegetal) - Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2020.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/38472O tamanho do genoma (TG) apresenta uma ampla variação entre as plantas, de modo que é possível encontrar organismos com um genoma relativamente pequeno, até alguns com um genoma 2.200 vezes maior. Entre os processos que geram um aumento no conteúdo de DNA, a poliploidia é um dos mais frequentes e com efeito a mais curto prazo, juntamente com o acúmulo variável de DNA repetitivo não-codificante, como elementos transponíveis, DNA de satélite, íntrons e pseudogenes, com efeito a mais longo prazo. As características citológicas, morfológicas e fisiológicas das plantas influenciam a maneira como elas interagem com o ambiente, e várias correlações entre o TG e características fenotípicas revelaram possíveis papéis ecológicos da variação no conteúdo de DNA. Estudos que abordam variação no conteúdo de DNA entre gradientes ambientais mostraram correlações positivas, negativas ou não-correlação entre o TG e variáveis ecológicas, dependendo do grupo estudado. A resposta dos organismos aos desafios ambientais que enfrentam nos locais onde vivem está relacionada à quantidade de DNA. De acordo com isso, diferentes grupos de plantas prevalecem em maior ou menor grau, dependendo do tamanho de seu genoma. Porém, os gradientes de latitude, especialmente, tendem a mostrar padrões contrastantes em relação à quantidade de DNA e às distribuições geográficas de diferentes grupos de plantas. Embora se saiba que o tamanho do genoma sofra pressões de seleção dependendo de diferentes condições ambientais e estratégias de vida, as causas da evolução de sua variação nas linhagens e suas consequências biológicas ainda não foram compreendidas. No presente trabalho, testamos como o TG de representantes da família Cactaceae, que está altamente especializada para a aridez, varia e se correlaciona com parâmetros ambientais e latitude. Para tanto, foram utilizadas estimativas originais por citometria de fluxo de nove espécies de Melocactus e Pereskia bleo e dados de 59 espécies dos gêneros Pereskia, Hylocereus, Mammillaria e Opuntia obtidas na literatura, juntamente com regressões lineares de Pearson e contrastes independentes filogenéticos (PIC) para levar em consideração as relações filogenéticas nesses cinco gêneros. Os valores de 2C variaram 3,42 vezes, de 2C = 1,85 pg em Pereskia aculeata a 2C = 8,23 pg em Opuntia tomentosa. Em Mammillaria, as análises de correlação PIC e Pearson mostraram que a precipitação é um fator importante para a variabilidade da TG, com genomas menores associados a ambientes com maior disponibilidade de água. Em contraste, os padrões de Hylocereus sugeriram que espécies com genomas menores prevalecem em áreas onde a chuva é altamente variável e sazonal, enquanto genomas maiores dependem de maior precipitação anual constante. Embora seja possível que Hylocereus habite um ambiente desafiador para cactos, onde a expansão de seu genoma possa representar alguma vantagem ainda desconhecida, a evolução de TG maiores pode ser simplesmente mais permissível em habitats com períodos de crescimento mais longos, onde a seleção para um crescimento mais rápido pode ser relaxada. Nossos dados mostraram que a plasticidade do genoma em Cactaceae pode ser outro exemplo da influência dessas variáveis ambientais na diversidade do conteúdo de DNA nessa família.CAPESGenome size (GS) displays a broad variation across plants varies widely between plants, making it possible to find anything from organisms with a relatively small genome to some with a 2,200-fold larger genome. Among the processes that increase DNA content, polyploidy is one of the most frequent, and with a short-term effect, together with the variable accumulation of repetitive non-coding DNA, such as transposable elements, satellite DNA, introns, and pseudogenes, with a longer-term effect. Plant cytological, morphological, and physiological characteristics influence the way they interact with the environment, and several correlations between GS and phenotype revealed possible ecological roles of the variation in DNA content. Studies addressing variation in DNA content across environmental gradients showed either positive, negative or non-correlation between GS and ecological variables depending on the group studied. Organism’s responses to the environmental challenges they confront in the places they inhabit is related to their amount of DNA. Accordingly, different groups of plants prevail to a greater or lesser extent, depending on the size of their genome. Though, latitude gradients, especially, tend to show contrasting patterns between different plant groups in relation to their amount of DNA and geographic distributions. Although it is known that genome size undergoes selection pressures depending on different environmental conditions and life-history strategies, the causes of the evolution of its variation across lineages and its biological consequences remain unveiled. In the present work, we tested how GS of representatives of the highly specialized family Cactaceae vary and correlate with environmental parameters and latitude. For that purpose, we used flow cytometry original estimates from nine species of Melocactus and Pereskia bleo, and data of 59 species of Pereskia, Hylocereus, Mammillaria and Opuntia genera obtained from the literature, together with Pearson linear regressions, and phylogenetic independent contrasts (PIC) to account for phylogenetic relationships. 2C-values varied 3.42-fold, from 2C = 1.85 pg in Pereskia aculeata to 2C = 8.23 pg in Opuntia tomentosa. In Mammillaria, both PIC and Pearson correlation analysis showed that precipitation is an important factor for GS variability linking smaller genomes to higher water input environments. Contrastingly, Hylocereus patterns suggested that species with smaller genomes prevail in areas where rain is highly variable and seasonal, while larger genomes depend on higher constant annual precipitation. Although it may imply that Hylocereus inhabits a challenging environment for cacti, where the expansion of its genome may represent some still unknown advantage, the evolution of larger GS may simply be more permissible in habitats with longer growing seasons where selection for more rapid growth may be relaxed. Our data showed that the genome plasticity in Cactaceae might be another example of the influence of these environmental variables on genome size diversity among cacti.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Biologia VegetalUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessGenética vegetalGenomaPlantas – AdaptaçãoGradiente latitudinal de tamanho do genoma em Cactaceae : análise de representantes das subfamílias Cactoideae, Pereskioideae e Opuntioideaeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPECC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/38472/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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O tamanho do genoma (TG) apresenta uma ampla variação entre as plantas, de modo que é possível encontrar organismos com um genoma relativamente pequeno, até alguns com um genoma 2.200 vezes maior. Entre os processos que geram um aumento no conteúdo de DNA, a poliploidia é um dos mais frequentes e com efeito a mais curto prazo, juntamente com o acúmulo variável de DNA repetitivo não-codificante, como elementos transponíveis, DNA de satélite, íntrons e pseudogenes, com efeito a mais longo prazo. As características citológicas, morfológicas e fisiológicas das plantas influenciam a maneira como elas interagem com o ambiente, e várias correlações entre o TG e características fenotípicas revelaram possíveis papéis ecológicos da variação no conteúdo de DNA. Estudos que abordam variação no conteúdo de DNA entre gradientes ambientais mostraram correlações positivas, negativas ou não-correlação entre o TG e variáveis ecológicas, dependendo do grupo estudado. A resposta dos organismos aos desafios ambientais que enfrentam nos locais onde vivem está relacionada à quantidade de DNA. De acordo com isso, diferentes grupos de plantas prevalecem em maior ou menor grau, dependendo do tamanho de seu genoma. Porém, os gradientes de latitude, especialmente, tendem a mostrar padrões contrastantes em relação à quantidade de DNA e às distribuições geográficas de diferentes grupos de plantas. Embora se saiba que o tamanho do genoma sofra pressões de seleção dependendo de diferentes condições ambientais e estratégias de vida, as causas da evolução de sua variação nas linhagens e suas consequências biológicas ainda não foram compreendidas. No presente trabalho, testamos como o TG de representantes da família Cactaceae, que está altamente especializada para a aridez, varia e se correlaciona com parâmetros ambientais e latitude. Para tanto, foram utilizadas estimativas originais por citometria de fluxo de nove espécies de Melocactus e Pereskia bleo e dados de 59 espécies dos gêneros Pereskia, Hylocereus, Mammillaria e Opuntia obtidas na literatura, juntamente com regressões lineares de Pearson e contrastes independentes filogenéticos (PIC) para levar em consideração as relações filogenéticas nesses cinco gêneros. Os valores de 2C variaram 3,42 vezes, de 2C = 1,85 pg em Pereskia aculeata a 2C = 8,23 pg em Opuntia tomentosa. Em Mammillaria, as análises de correlação PIC e Pearson mostraram que a precipitação é um fator importante para a variabilidade da TG, com genomas menores associados a ambientes com maior disponibilidade de água. Em contraste, os padrões de Hylocereus sugeriram que espécies com genomas menores prevalecem em áreas onde a chuva é altamente variável e sazonal, enquanto genomas maiores dependem de maior precipitação anual constante. Embora seja possível que Hylocereus habite um ambiente desafiador para cactos, onde a expansão de seu genoma possa representar alguma vantagem ainda desconhecida, a evolução de TG maiores pode ser simplesmente mais permissível em habitats com períodos de crescimento mais longos, onde a seleção para um crescimento mais rápido pode ser relaxada. Nossos dados mostraram que a plasticidade do genoma em Cactaceae pode ser outro exemplo da influência dessas variáveis ambientais na diversidade do conteúdo de DNA nessa família. |
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