Impacto do DNA repetitivo na evolução genômica do clado Cyphomandra (Solanum, Solanaceae) : Impact of repetitive DNA on genomic evolution of clade Cyphomandra (Solanum, Solanaceae)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Mesquita, Amanda Teixeira, 1989-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641996
Resumo: Orientadores: Eliana Regina Forni Martins, Marìa Victoria Romero da Cruz
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spelling Impacto do DNA repetitivo na evolução genômica do clado Cyphomandra (Solanum, Solanaceae) : Impact of repetitive DNA on genomic evolution of clade Cyphomandra (Solanum, Solanaceae)Impact of repetitive DNA on genomic evolution of clade Cyphomandra (Solanum, Solanaceae)SolanumCariótiposHeterocromatinaTamanho do genomaRetroelementosSolanumKaryotypesHeterochromatinGenome sizeRetroelementsOrientadores: Eliana Regina Forni Martins, Marìa Victoria Romero da CruzTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: O gênero Solanum compreende um grupo de aproximadamente 1400 espécies com ampla distribuição geográfica, com registros de ocorrência em todos os continentes com exceção às regiões polares. Ao longo dos anos, muitos trabalhos filogenéticos vêm sendo realizados no intuito de se compreender melhor as relações evolutivas entre os representantes do grupo. Dentre as alterações já propostas na filogenia do gênero, a inclusão de espécies do gênero Cyphomandra em Solanum, não foi aceita por unanimidade entre os especialistas do grupo. As espécies do clado Cyphomandra possuem cromossomos grandes e altos valores de conteúdo de DNA, contrastando com todas as outras espécies de Solanum já estudadas. Muitos estudos têm mostrado que a diversidade no tamanho do genoma (TG) está associada a dois principais fatores, eventos de poliploidia e acúmulo/deleção de sequências repetitivas no genoma. Nesse sentido, esse trabalho teve como principal objetivo investigar as causas da variação do tamanho do genoma do clado Cyphomandra em relação a outros clados do gênero Solanum. Para isso foi estimado o TG por citomeria de fluxo em espécies do clado Cyphomandra e espécies de outros clados de Solanum filogeneticamente relacionados á Cyphomandra. Também foram analisadas a distribuição de sequências repetitivas por bandamento CMA/DAPI e de regiões de DNAr 5s e 18s por hibridização de DNA in situ. Foi realizada uma reconstrução de estado ancestral do TG em uma árvore filogenética baseada no marcador nuclear ITS. Por fim, foi feito o sequenciamento de baixa cobertura do genoma de seis espécies para que fosse possível identificar as principais repetições de DNA presentes nas espécies investigadas. O TG variou de 2C= 2,9 pg de DNA (S. pseudocapsicum) a 2C= 23,6 pg (S. circinatum). Foi possível observar que existe uma homogeneidade no número cromossômico do gênero Solanum (2n=2x=24) e que, as espécies tendem a apresentar cariótipos simétricos. As porções heterocromáticas do cariótipo das espécies evidenciadas pelo bandamento, mostraram três padrões de distribuição distintos, no entanto, o padrão encontrado não explica o incremento do TG do clado Cyphomandra. O número de sítios de DNAr 5S e 18S apresentou pouca variabilidade nas espécies investigadas. Com a reconstrução do TG na filogenia pode-se observar que o TG evoluiu de maneira bidirecional em Cyphomandra com eventos de expansão e contração ao longo da diversificação das espécies do grupo. O sequenciamento mostrou que grande parte do genoma de todas as espécies é composta por elementos repetitivos, variando de 49% em S. mammosum a 62% em S. circinatum. Os retrotransposons-LTR da superfamília Ty3/Gypsy foram identificados em maior proporção no genoma de todas as espécies e, nas espécies do clado Cyphomandra esses elementos foram mais representativos que nas espécies dos outros clados de Solanum. A proporção dos elementos repetitivos variou entre as espécies evidenciado a importância desses elementos na diversificação genética de Solanum. Com os resultados obtidos nesse trabalho, é possível inferir que o incremento do TG nas espécies do clado Cyphomandra em relação aos outros clados de Solanum está associada aos retrotransposos da superfamília Ty3/Gypsy mais especificamente á linhagem TekayAbstract: The Solanum genus comprises about 1400 species broadly distriubuited around the world, except in the polar regions. Phylogenetic works have been made along the years to understand the evolutive relations among the genus representatives. Many chages have been proposed and among them, the inclusion of Cyphomandra species in Solanum was not accepted among the group specialists. The Cyphomandra species posses large chromossomes and high DNA content values in contrast with all others Solanum clades species. Many studies have shown that genome size (GS) variations can be associated with two main processes, polyploidy, and accumulation/deletion of repetitive fractions of the genome. In this sense, this work main objective is to investigate the causes of genome size variation of the Cyphomandra representatives in relation of others Solanum clads. In order to achieve this, a GS was estimated through flow cytometry applied in Cyphomandra clade and species from Solanum clads phylogenetically related to Cyphomandra. Also, a distribution of repetitive sequences with CMA / DAPI banding and regions of rDNA 5s and 18s by DNA in situ hybridization was analyzed. An ancestral reconstruction of GS was performed in a phylogenetic tree based on the ITS nuclear DNA marker. Finally, a genome sequencing with low coverage of six species was carried out to identify the main DNA repetitive sequences present in the investigated species. The GS showed a variation of 2C= 2.9 pg DNA (S. pseudocapsicum) to 2C= 23.6 pg (S. circinatum). It was possible to identify a homogeneity of chromosome number of Solanum genus (2n=2x=24) and that the species tend to present symmetric karyotypes. The heterocromatic portions of the species genomes presented three distinctive patterns, however, the found pattern does not explains the GS increment in Cyphomandra clade. The number of the rDNA 5S and 18S sites conffered little variability between the investigated species. With the GS reconstruction in phylogeny, it was possible to observe that the GS evolved bidirectionally in Cyphomandra with expansion and contraction events along the group species diversification. The low coverage sequencing showed that most species genome is composed by repetitive elements, varying from 49% in S. mammosum to 62% in S. circinatum. The LTR-retrotransposons of Ty3/Gypsy superfamilie were identified in high proportions inside all genome species, these elements were more representative in Cyphomandra clade than the others Solanum. The repetitive elements proportion varied between the species, pointing the importance of these elements in the Solanum genetic diversification. This work results allowed to infer that the GS increment in Cyphomandra clade species in relation with other Solanum is associated to the LTR-retrotransposons belonging Ty3/Gypsy superfamilie. More specifically the Tekay lineageDoutoradoBiologia VegetalDoutora em Biologia VegetalFAPESP2016/17096-9CNPQ149650/2018-3[s.n.]Forni-Martins, Eliana Regina, 1957-Romero-da-Cruz, María Victoria, 1982-Moraes, Ana Paula deShimizu, Gustavo HiroakiPierozzi, Neiva IzabelLobello, Ricardo AugustoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de BiologiaPrograma de Pós-Graduação em Biologia VegetalUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASMesquita, Amanda Teixeira, 1989-20202020-04-24T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (98 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641996MESQUITA, Amanda Teixeira. Impacto do DNA repetitivo na evolução genômica do clado Cyphomandra (Solanum, Solanaceae): Impact of repetitive DNA on genomic evolution of clade Cyphomandra (Solanum, Solanaceae). 2020. 1 recurso online (98 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641996. 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