Filogenia de Porphyra spp. (Rhodophyta): sequenciamento do gene nuclear para o RNA da subunidade pequena do ribossomo (rDNA 18S) e estudos morfológicos da fase Conchocelis
| Autor: | Mariana Cabral de Oliveira |
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| Přispěvatelé: | Edison Jose de Paula, Pio Colepicolo Neto, Marilza Cordeiro Marino, Itamar Romano Garcia Ruiz, Marie Anne van Sluys |
| Rok vydání: | 2017 |
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| Zdroj: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP Universidade de São Paulo (USP) instacron:USP |
| DOI: | 10.11606/t.41.2016.tde-09082016-164600 |
| Popis: | O gênero Porphyra (Rhodophyta) apresenta uma considerável importância econômica, sendo extensivamente cultivado e consumido como alimento. O gênero é representado por mais de 70 espécies e apresenta ampla distribuição geográfica, desde regiões tropicais até polares. Sua taxonomia, baseada em poucos caracteres da fase macroscópica do seu ciclo de vida, é ainda bastante problemática. Para tentar entender melhor a taxonomia e a história evolutiva de Porphyra foram utilizadas metodologias de biologia molecular e características da fase conchocelis do ciclo de vida. Verificou-se que caracteres da fase microscópica podem ser utilizados para complementar os conhecimentos taxonômicos tradicionais. Para tentar elucidar a posição filogenética do gênero Porphyra na divisão Rhodophyta e, dentro do gênero, entre espécies do Atlântico, o gene nuclear que codifica para o RNA ribossomal da subunidade pequena do ribossomo (rDNA 18S) foi amplificado através de PCR, clonado e completamente sequenciado. Foram utilizadas três espécies de Porphyra da Nova Escócia (Canadá) e duas de São Paulo (Brasil). As sequências obtidas foram alinhadas com as de alguns eucariontes e de outras algas vermelhas, incluindo uma sequência publicada de \"Porphyra umbilicalis\" da França. As árvores filogenéticas foram construídas através dos métodos de parcimônia, distancia e máxima verossimilhança. As analises mostraram que o gênero Porphyra é monofilético para as cinco espécies estudadas e constitui um dos ramos mais antigos dentro das algas vermelhas já analisados. O gênero Porphyra, subclasse Bangiophycidae, apresentou uma diferença substancial em relação aos gêneros da subclasse Florrideophycidae, sustentando assim, a divisão de Rhodophyta em duas subclasses pela taxonomia tradicional. Entre os eucariontes, Porphyra divergiu ao mesmo tempo que o nuclemorfo de Cryptomonas. O alto grau de divergência genética encontrada entre espécies de Porphyra, além de indicações do registo fóssil, na literatura, sugerem que o gênero é bastante primitivo dentro das algas vermelhas. Surpreendentemente, a sequência publicada para \"Porphyra umbilicalis\" apresentou mais de 99% de identidade com uma espécie de Palmaria que pertence à subclasse Florideophycidae; neste caso, a biologia molecular serviu para comprovar a identificação errônea do exemplar cuja sequência foi publicada. Durante a análise filogenética, verificou-se a ocorrência de um intron do grupo ICI nos genes rDNA 18S de Porphyra spiralis var. amplifolia. Esse intron ocorre na mesma posição que os introns do grupo IC1 nos rDNA 18S dos fungos Pneumocystis carinii, Protomyces inouyei e da alga verde Chlorella ellipsoidea, e apresenta identidade de sequências nos domínios P1 e P2, fora da região conservada, com o intron de Pn. Carinii. Três variantes, diferindo do tamanho da seqüencia do domínio P1, foram observados em três populações com distribuição geográfica diferente. O variante maior pode se auto-processar (\"self-splice\") in vitro. Quadros abertos de leitura estão presentes nos introns, mas não correspondem a nenhum gene conhecido. Introns estão presentes no rDNA 18S de outras espécies de Porphyra, que também podem apresentar variantes do rDNA 18S sem introns The red algas genus Porphyra has considerable economic importance, and some species are extensively cultivated for human food. The genus is represented by more than 70 species, and occurs worldwide. Its taxonomy, based mainly on morphological characters of the macroscopic phase of its life-cycle is still unsettled. Alternatives to try to understand better the taxonomy and evolutive history of the genus were ascertained. It was verified that characters of the microscopic, filamentous phase, of the life-cycle of Porphyra may be used to complement the traditional taxonomic studies. To try to elucidate the phylogenetic position of Porphyra relative to the other red algae, and within the genus, among isolates from different locations, nuclear-encoded small-subunit ribosomal RNA genes (18S rDNAs) were PCR-amplified, cloned and completely sequenced. Three species of Porphyra from Nova Scotia and two species from Brasil were aligned with 18S sequences of other eukaryotes, including one published sequence of \"Porphyra umbilicalis\" from France. Phylogenetic trees were constructed by parsimony, distance and maximum-likelihood procedures. Analysis of our data revealed that these Porphyra species represented one of the deepest branches so far discovered within red algae. There was a great degree of primary sequence difference between Porphyra (subclass Bangiophycidae), and the other red algae belonging to the subclasses Florideophycidae. These results support the division of red algae into two subclasses by traditional taxonomy. Among eukaryotes Porphyra diverges at the same point as the Cryptomonas nucleomorph. The great among of sequence divergence, and the fossil record suggest that Porphyra, my indeed, be a very primitive red alga. Surprisingly, the 18S RNA sequence of the French \"Porphyra umbilicalis\" does not fit in our Porphyra category; instead, it has more than 99% identity with a species of Palmaria belonging to the subclass Florideophycidae. Therefore it was concluded that \"P. umbilicalis\" with the published sequence was actually a Palmaria palmate that was misidentified. During the phylogenetic analysis it was found that a group IC1 intron occurs in nuclear 18S rRNA genes of Porphyra spiralis var. amplifolia. This intron occurs at the same position of the group IC1 introns in 18S rDNAs of the fungus Pneumocystis carinii, Protomyces inouyei and the green alga Chlorella ellipsoidea, and shares primary-structural identity with the Pn. Carinii intron in domains P1 and P2, outside the conserved core. Three size-variants, differing in amount of optimal sequence in P1, exist and are differentially distributed in geographically distinct populations. The largest variant can self-splice in vitro. Open reading frames are present, but do correspond to known genes. Introns are present in the 18S rDNAs of several other Porphyra species, that may also have intronless rDNA copies |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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