Ampla variação do genoma mitocondrial e evolução dos genomas de organelas em Stylosanthes Sw
Ampla variação do genoma mitocondrial e evolução dos genomas de organelas em Stylosanthes Sw
<tomaznunes.5@gmail.com>
O gênero Stylosanthes engloba espécies fixadoras de nitrogênio e tolerantes ao déficit hídrico, importantes economicamente por sua utilização como pastagens perenes, adubação verde e recuperação de terras, sendo cultivadas para melhorar pastagens e solos em todo o mundo. O objetivo do trabalho foi fornecer recursos genéticos através de análises filogenéticas e da montagem de genomas mitocondriais e cloroplastidiais completos de seis espécies diferentes de Stylosanthes. Inicialmente foi realizado um novo sequenciamento Illumina HiSeq de reads pareados (paired-end-reads) do DNA genômico de S. capitata, S. pilosa e S. macrocephala, para montar e comparar genomas completos de mitocôndrias e cloroplastos. Dados disponíveis de S. scabra, S. hamata e S. viscosa também foram utilizados para a montagem do genoma mitocondrial. Detecção de SNP e INDEL foram realizadas utilizando genomas de referências. Análises comparativas da estrutura do genoma de organelas e análises filogenéticas de seis espécies diferentes de Stylosanthes revelaram dois grupos intimamente relacionadas: S. scabra, S. hamata e S. capitata; e S. viscosa, S. pilosa e S. macrocephala. O genoma mitocondrial mostrou uma extensa variação de tamanho (350.377 pb em S. macrocephala a 503.967 pb em S. hamata), entretanto, apesar disto não foram encontradas grandes diferenças nas sequências codificadoras. A comparação de SNVs confirmou as relações filogenéticas e, além disso, apoiou a alta similaridade dos genomas de organelas entre S. hamata, S. scabra e S. capitata. Embora a relação entre genomas de S. scabra e S. hamata confirme estudos prévios, a estreita relação com S. capitata refuta evidências anteriores na literatura de que este último era um alotetraplóide originado por S. macrocephala e S. pilosa. Os resultados mostram que o mais provável é que S. capitata também tenha um progenitor materno filogeneticamente próximo a S. hamata. Os dados apontam S. hamata como um importante progenitor materno na especiação alopoliplóide em Stylosanthes. O trabalho permitiu o fornecimento de conhecimentos essenciais para a melhoria da sistemática de Stylosanthes.
The genus Stylosanthes includes nitrogen-fixing and drought tolerant species with considerable economic importance for perennial pasture, green manure and land recovery being cultivated to improve pastures and soils worldwide. Despite its economic importance, allopolyploidy is a key force along Stylosanthes speciation which makes difficult adequate species recognition and breeding efforts on the genus. Our aim was to provide further genetic resources by phylogenetic analyzes and assembling complete mitochondrial and chloroplast genomes of six different Stylosanthes species. We performed new Illumina HiSeq paired-end shotgun sequencing (2x150 bp) of S. capitata, S. pilosa and S. macrocephala genomic DNA, to assemble and compare complete mitochondrion and chloroplast genomes. Available data of S. scabra, S. hamata and S. viscosa were also used for mitochondrion genome assembly. Genome-wide reference-free SNP and INDEL detection were also performed. Comparative analysis of organelle genome structure and phylogenetic analyses of six different Stylosanthes species revealed two groups of closely related species: S. scabra-S. hamata-S. capitata and S. viscosa-S. pilosa-S. macrocephala. Mitochondrial genome showed an extensive genome size variation, varying from 350,377 bp in S. macrocephala to 503,967 bp in S. hamata, despite the large variation in genome size no large difference was found on coding sequences. Comparative SNV calling confirmed the phylogenetic relationships and, furthermore, support the high similarity of organelle genomes among S. hamata, S. scabra and S. capitata. Although relationship between organelle genomes of S. scabra and S. hamata confirms previous studies, the close relationship to S. capitata refutes previous evidence in the literature that the latter was an allotetraploid originated by S. macrocephala and S. pilosa. Here we show that most likely S. capitata has also a maternal progenitor phylogenetically close to S. hamata. The data also points S. hamata as an important maternal progenitor in allopolyploid speciation within Stylosanthes. These findings add to essential knowledge for the improvement and systematics of Stylosanthes.
Dr. Figueredo, Diego de Siqueira.
Cloroplasto.
Alopoliplóide.
Genoma de organela.
Mitocôndria.