Evolutionary aspects of the plastomes of subfamily Opuntioideae (Cactaceae)

• Autor(a) principal: Silva, Maria Carolina
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: https://locus.ufv.br//handle/123456789/28836; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2021.150
• topic: Biologia molecular; Sequenciamento de nucleotídeo; Plastídios; Marcadores moleculares; Edição de RNA; Rearranjo Gênico; Genômica; Mapeamento genômico; Filogenia; Genética Vegetal

O plastídeo emergiu por endossimbiose. Essa organela possui um genoma circular (plastoma) de 100 a 220 kb com estrutura quadripartida e abrigando cerca de 130 genes. Os genes plastidiais estão principalmente envolvidos em dois processos, fotossíntese e expressão gênica. A não propagação de genes de plastídios através do pólen, resulta na redução da variação evolutiva desses genes, favorecendo seu uso como marcadores moleculares em estudos filogenéticos em classificações taxonômicos superiores. Por outro lado, existe uma grande variação nos espaços intergênicos e íntrons, que podem ser usados na filogenética em classificações taxonômicas mais baixas e estudos de genética populacional. A genômica dos plastídios nos permite visualizar a evolução das espécies por meio de rearranjos nos plastomas, divergência e degeneração gênica, seleção positiva e locais de edição de RNA. Portanto, o objetivo deste estudo foi o sequenciamento de três plastomas da subfamília Opuntioideae: Brasiliopuntia brasiliensis, Opuntia monacantha e Opuntia ficus-indica. Essas espécies são amplamente cultivadas e usadas para alimentação, forragem animal e fins ornamentais. Além disso, apresentam aplicações farmacológicas, pois possuem compostos bioativos interessantes. Aqui, caracterizamos em detalhes as estruturas dos plastídios, a evolução dos genes plastidiais, o mapeamento de marcadores moleculares e as relações filogenéticas com base nas sequências dos plastídios. Estruturalmente, Opuntioideae mostra rearranjos únicos dentro de Cactaceae, como expansão das regiões invertidas. As análises de evolução molecular dos genes codificadores de proteínas mostram uma alta divergência de genes envolvidos nas funções essenciais dos plastídios. Além disso, mais da metade desses genes de plastídios carregam assinaturas de seleção positiva. Vários sítios compartilhados de edição de RNA foram previstos para ocorrer nos genes plastidiais das três espécies em estudo. Além disso, centenas de marcadores moleculares foram mapeados nos plastomas aqui sequenciados, que são sequências informativas úteis para melhorar as classificações taxonômicas e estratégias de conservação dessas espécies. Além disso, a filogenia baseada em genes concatenados resultou em uma árvore bem sustentada; com Opuntioideae formando um clado monofilético que é um grupo irmão de Cactoideae. Por fim, este estudo elucida os padrões evolutivos da subfamília Opuntioideae (Cactaceae), e contribui com muitos dados úteis a serem explorados e aplicados para acessar e compreender a diversidade genética dessas espécies de Opuntioideae e traçar estratégias adequadas de uso racional e conservação. Palavras-chave: Evolução do plastoma. Divergência gênica. Rearranjos. Seleção positiva. Edição de RNA. Marcadores moleculares.