Cytogenomics of pterodon pubescens and comparative cytogenetics with P. emarginatus (leguminosae)

Autor: Albernaz, Victória Borges
Přispěvatelé: Soares, Thannya Nascimento, Souza, Luiz Gustavo Rodrigues, Harand, Andrea Pedrosa, Vianello, Rosana Pereira
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG
Universidade Federal de Goiás (UFG)
instacron:UFG
Popis: O gênero Pterodon Vogel (Leguminosae) possui apenas quatro espécies, das quais P. pubescens (Benth.) Benth. e P. emarginatus Vogel (ambas conhecidas como "sucupira branca") são as mais próximas filogeneticamente. Estas espécies apresentam ampla distribuição geográfica no Brasil e possuem o número cromossômico 2n = 16 com cromossomos pequenos e morfologicamente similares. O objetivo do presente trabalho foi realizar uma análise comparativa do tamanho do genoma, o padrão de bandeamento e a composição de elementos repetitivos nos cromossomos de P. pubescens e P. emarginatus, visando aprofundar os conhecimentos citogenômico e evolutivo destas espécies. Para isso, foi realizada a caracterização citogenética pela análise do número e morfologia cromossômica, bandeamento CMA e DAPI, FISH com DNAr 5S e 35S e determinação do tamanho do genoma por citometria de fluxo. Além disso, utilizamos o sequenciamento do genoma de P. pubescens por NGS (Next Generation Sequencing) usando a plataforma Illumina para caracterizar as frações repetitivas genômicas, utilizando uma plataforma Galaxy/RepeatExplorer-Elixir. Os elementos mais abundantes do genoma de P. pubescens foram localizados nos cromossomos por hibridização fluorescente in situ (FISH) e transferidos para P. emarginatus. As espécies apresentaram cariótipos muito semelhantes com: (i) bandas CMA+/DAPI- na região terminal de dois pares de cromossomos e na região pericentromérica de todos os cromossomos; (ii) dois pares de sítios de rDNA 35S co-localizados com as bandas CMA+ terminais; (iii) um par de sítios de rDNA 5S localizados na região proximal de um par cromossômico. O tamanho do genoma de P. pubescens e P. emarginatus também foi semelhante, 1C = 0,665 pg e 1C = 0,620 pg, respectivamente. A fração repetitiva representou 26,4% do genoma obtido de P. pubescens, sendo que os retrotransposons Ty3-Athila (24,24%), Ty3-Tekay (21,93%) e Ty1-Ale (3,37%) são os elementos mais abundantes. Cinco DNAs satélites de baixa abundância foram identificados: PubSat1-254 (2,09%), PubSat2-76 (2,06%), PubSat3-216 (0,58%), PubSat4-138 (0,23%). A hibridização in situ revelou que todas as sequências repetitivas analisadas estão colocalizadas com as bandas CMA+ proximais em ambas espécies, exceto o retroelemento Ty1-Ale, que também está disperso na eucromatina dos cromossomos de P. pubescens. A similaridade citomolecular observada aqui sugere que os genomas de P. pubescens e P. emarginatus apresentam frações repetitivas altamente semelhantes, o que corrobora sua proximidade filogenética. No entanto, a recente expansão do elemento Ty1-Ale no genoma de P. pubescens sugere algum grau de diferenciação nas frações repetitivas desses genomas. O gênero Pterodon Vogel (Leguminosae) possui apenas quatro espécies, das quais P. pubescens (Benth.) Benth. e P. emarginatus Vogel (ambas conhecidas como "sucupira branca") são as mais próximas filogeneticamente. Estas espécies apresentam ampla distribuição geográfica no Brasil e possuem o número cromossômico 2n = 16 com cromossomos pequenos e morfologicamente similares. O objetivo do presente trabalho foi realizar uma análise comparativa do tamanho do genoma, o padrão de bandeamento e a composição de elementos repetitivos nos cromossomos de P. pubescens e P. emarginatus, visando aprofundar os conhecimentos citogenômico e evolutivo destas espécies. Para isso, foi realizada a caracterização citogenética pela análise do número e morfologia cromossômica, bandeamento CMA e DAPI, FISH com DNAr 5S e 35S e determinação do tamanho do genoma por citometria de fluxo. Além disso, utilizamos o sequenciamento do genoma de P. pubescens por NGS (Next Generation Sequencing) usando a plataforma Illumina para caracterizar as frações repetitivas genômicas, utilizando uma plataforma Galaxy/RepeatExplorer-Elixir. Os elementos mais abundantes do genoma de P. pubescens foram localizados nos cromossomos por hibridização fluorescente in situ (FISH) e transferidos para P. emarginatus. As espécies apresentaram cariótipos muito semelhantes com: (i) bandas CMA+/DAPI- na região terminal de dois pares de cromossomos e na região pericentromérica de todos os cromossomos; (ii) dois pares de sítios de rDNA 35S co-localizados com as bandas CMA+ terminais; (iii) um par de sítios de rDNA 5S localizados na região proximal de um par cromossômico. O tamanho do genoma de P. pubescens e P. emarginatus também foi semelhante, 1C = 0,665 pg e 1C = 0,620 pg, respectivamente. A fração repetitiva representou 26,4% do genoma obtido de P. pubescens, sendo que os retrotransposons Ty3-Athila (24,24%), Ty3-Tekay (21,93%) e Ty1-Ale (3,37%) são os elementos mais abundantes. Cinco DNAs satélites de baixa abundância foram identificados: PubSat1-254 (2,09%), PubSat2-76 (2,06%), PubSat3-216 (0,58%), PubSat4-138 (0,23%). A hibridização in situ revelou que todas as sequências repetitivas analisadas estão colocalizadas com as bandas CMA+ proximais em ambas espécies, exceto o retroelemento Ty1-Ale, que também está disperso na eucromatina dos cromossomos de P. pubescens. A similaridade citomolecular observada aqui sugere que os genomas de P. pubescens e P. emarginatus apresentam frações repetitivas altamente semelhantes, o que corrobora sua proximidade filogenética. No entanto, a recente expansão do elemento Ty1-Ale no genoma de P. pubescens sugere algum grau de diferenciação nas frações repetitivas desses genomas. O gênero Pterodon Vogel (Leguminosae) possui apenas quatro espécies, das quais P. pubescens (Benth.) Benth. e P. emarginatus Vogel (ambas conhecidas como "sucupira branca") são as mais próximas filogeneticamente. Estas espécies apresentam ampla distribuição geográfica no Brasil e possuem o número cromossômico 2n = 16 com cromossomos pequenos e morfologicamente similares. O objetivo do presente trabalho foi realizar uma análise comparativa do tamanho do genoma, o padrão de bandeamento e a composição de elementos repetitivos nos cromossomos de P. pubescens e P. emarginatus, visando aprofundar os conhecimentos citogenômico e evolutivo destas espécies. Para isso, foi realizada a caracterização citogenética pela análise do número e morfologia cromossômica, bandeamento CMA e DAPI, FISH com DNAr 5S e 35S e determinação do tamanho do genoma por citometria de fluxo. Além disso, utilizamos o sequenciamento do genoma de P. pubescens por NGS (Next Generation Sequencing) usando a plataforma Illumina para caracterizar as frações repetitivas genômicas, utilizando uma plataforma Galaxy/RepeatExplorer-Elixir. Os elementos mais abundantes do genoma de P. pubescens foram localizados nos cromossomos por hibridização fluorescente in situ (FISH) e transferidos para P. emarginatus. As espécies apresentaram cariótipos muito semelhantes com: (i) bandas CMA+/DAPI- na região terminal de dois pares de cromossomos e na região pericentromérica de todos os cromossomos; (ii) dois pares de sítios de rDNA 35S co-localizados com as bandas CMA+ terminais; (iii) um par de sítios de rDNA 5S localizados na região proximal de um par cromossômico. O tamanho do genoma de P. pubescens e P. emarginatus também foi semelhante, 1C = 0,665 pg e 1C = 0,620 pg, respectivamente. A fração repetitiva representou 26,4% do genoma obtido de P. pubescens, sendo que os retrotransposons Ty3-Athila (24,24%), Ty3-Tekay (21,93%) e Ty1-Ale (3,37%) são os elementos mais abundantes. Cinco DNAs satélites de baixa abundância foram identificados: PubSat1-254 (2,09%), PubSat2-76 (2,06%), PubSat3-216 (0,58%), PubSat4-138 (0,23%). A hibridização in situ revelou que todas as sequências repetitivas analisadas estão colocalizadas com as bandas CMA+ proximais em ambas espécies, exceto o retroelemento Ty1-Ale, que também está disperso na eucromatina dos cromossomos de P. pubescens. A similaridade citomolecular observada aqui sugere que os genomas de P. pubescens e P. emarginatus apresentam frações repetitivas altamente semelhantes, o que corrobora sua proximidade filogenética. No entanto, a recente expansão do elemento Ty1-Ale no genoma de P. pubescens sugere algum grau de diferenciação nas frações repetitivas desses genomas. The genus Pterodon Vogel (Leguminosae) has only four species, of which P. pubescens (Benth.) Benth. and P. emarginatus Vogel (both known as "white sucupira") are the closest phylogenetically. These species have a wide geographical distribution in Brazil and have chromosome number 2n = 16 with small and morphologically similar chromosomes. The objective of the present work was to carry out a comparative analysis of the genome size, the banding pattern and the composition of repetitive elements in the chromosomes of P. pubescens and P. emarginatus, aiming to enhance the cytogenomic and evolutionary knowledge of these species. For this, cytogenetic characterization was performed by analyzing the number and chromosomal morphology, CMA and DAPI banding, hybridization with DNAr 5S and 35S and determining the genome size by flow cytometry. In addition, we used P. pubescens genome sequencing by NGS (Next Generation Sequencing) using the Illumina platform to characterize repetitive genomic fractions, using a Galaxy/RepeatExplorer-Elixir platform. The most abundant elements of the P. pubescens genome were located on the chromosomes by fluorescent in situ hybridization (FISH) and transferred to P. emarginatus. The species showed very similar karyotypes with: (i) CMA+/DAPI- bands in the terminal region of two chromosome pairs and pericentromeric region of all chromosomes; (ii) two pairs of 35S rDNA sites co-located with the terminal CMA+ bands; (iii) a pair of 5S rDNA sites located in the proximal region of a chromosomal pair. The genome size of P. pubescens and P. emarginatus was also similar, 1C = 0.665 pg and 1C = 0.620 pg, respectively. The repetitive fraction represented 26,4% of the P. pubescens sequenced genome, with Ty3-Athila Ty3-Athila (24,24%), Ty3-Tekay (21,93%) and Ty1-Ale (3,37%) retrotransposons being the most abundant elements. Low abundance satellite DNAs were identified: PubSat1-254 (2,09%), PubSat2-76 (2,06%), PubSat3-216 (0,58%), PubSat4-138 (0,23%). In situ hybridization reveal that all analyzed repeats were enriched in proximal CMA+ heterochromatin in both species, except for the Ty1-Ale retroelement, which was also dispersed also in the euchromatin of P. pubescens chromosomes. The cytomolecular similarity observed here suggests that the genomes of P. pubescens and P. emarginatus have highly similar repetitive fractions, which corroborates their phylogenetic proximity. However, the recent expansion of the Ty1-Ale element in the P. pubescens genome suggests some degree of differentiation in the repetitive fractions of these genomes. Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás
Databáze: OpenAIRE
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