Caracterização genômica de sequências repetitivas em espécies diploides e poliploides do gênero _Stylosanthes_ Sw.

Caracterização genômica de sequências repetitivas em espécies diploides e poliploides do gênero Stylosanthes Sw.

Autor(a)
Oliveira, Maria Alice Silva.
<marialice.oliveira96@gmail.com>
Ano de publicação
2020
Data da defesa
20/02/2020
Curso/Outros
Mestrado Agricultura e Ambiente (PPGAA)
Número de folhas
72
Tipo
Dissertação
Local
UFAL, Campus Arapiraca, Unidade Educacional ARAPIRACA
Resumo

O genoma nuclear corresponde a maior fração de DNA em eucariotos, e nele estão inseridas as sequências de DNA repetitivo, que podem corresponder em até 90% desse genoma. As sequências repetitivas são grandes aliadas nos estudos evolutivos, ajudando na compreensão da organização e do comportamento evolutivo dos genomas eucarióticos. O advento do sequenciamento de nova geração facilitou a obtenção de uma grande quantidade de sequências e com preços mais acessíveis, possibilitando a descoberta das sequências repetitivas. Dentre as metodologias que surgiram com esse advento está o programa RepeatExplorer, uma ferramenta de alto potencial na descoberta dessas sequências. O gênero Stylosanthes Sw. está inserido na família Leguminosae e apesar de possuir alto valor econômico e ambiental ainda possui uma baixa caracterização genética, devido a ocorrência de espécies híbridas e alta complexidade sistemática. É um gênero diverso e com ampla distribuição, sendo o Brasil o seu principal centro de origem e diversidade. O presente estudo buscou compreender a organização do genoma nuclear de nove espécies do gênero Stylosanthes Sw., incluindo dois complexos alopoliploides de interesse econômico (Complexo S. scabra e Complexo S. capitata), através da análise genômica das sequências repetitivas, buscando caracterizar a abundância dessas sequências e entender as relações filogenômicas entre diploides e alopoliploides. Os reads genômicos das espécies S. hamata, S. viscosa e S. scabra foram obtidos do estudo de Marques et al. (2018), disponíveis no NCBI, e para as demais espécies foi feito o sequenciamento pela GenOne Soluções em Biotecnologia, Rio de Janeiro, Brasil. Os reads das nove espécies foram inseridos no software Geneious, onde foram pareados, convertidos em formato fasta e selecionados. As sequências obtidas foram concatenadas e inseridas no programa RepeatExplorer, sendo caracterizadas individualmente e comparativamente, através da versão RepeatExplorer2 e da ferramenta TAREAN. Foi realizada ainda uma análise filogenética a partir do satelitoma de cada espécie, utilizando o programa AAF. As análises do RepeatExplorer revelaram que as nove espécies de Stylosanthes estudadas possuem mais de 50% do seu genoma formado por sequências repetitivas, sendo a classe de elementos transponíveis da ordem LTR a mais abundante. A abundância de DNA satélite variou entre as espécies, e o agrupamento dos reads em gráficos de leitura revelou boa conservação das sequências, representando baixa diversificação no processo evolutivo. A análise filogenética possibilitou a montagem de uma árvore com relações de parentesco entre as espécies esclarecidas e sustentando estudos anteriores. Diferentemente do que nos mostra a literatura, nosso estudo revelou uma estreita relação entre as espécies S. hamata e S. seabrana, podendo se tratar de sinonímias em processo de especiação. As diferenças encontradas entre os resultados e o que consta na literatura reforça a necessidade de estudos mais aprofundados que revisem a taxonomia e filogenética do grupo, principalmente no âmbito molecular. 

Abstract

The nuclear genome corresponds to the largest fraction of DNA in eukaryotes, and is inserted as repetitive DNA sequences, which can correspond to up to 90% of this genome. As repetitive sequences are great allies in evolutionary studies, they help to understand the organization and the evolutionary behavior of eukaryotic genomes. The advancement of next generation sequencing facilitates the use of a large number of sequences and more affordable prices, enabling the discovery of repetitive sequences. Among the methodologies that emerged with this advent is the RepeatExplorer program, a tool with high potential in the discovery of these sequences. The genus Stylosanthes Sw. is part of the Leguminosae family and despite having high economic and environmental value it still has a low genetic characterization, due to the occurrence of hybrid species and high systematic complexity. It is a diverse genre with wide distribution, with Brazil as its main center of origin and diversity. The study sought to understand the organization of the nuclear genome of nine species of the genus Stylosanthes Sw., including two allopolyploid complexes of economic interest (Complex S. scabra and Complex S. capitata), through the genomic analysis of repetitive sequences, seeking to characterize the abundance of these sequences and understand the phylogenomic relationships between diploids and allopolyploids. The genomic reads of the species S. hamata, S. viscosa and S. scabra were obtained from the study by Marques et al. (2018), available at NCBI, and for the other species sequencing was done by GenOne Solutions in Biotechnology, Rio de Janeiro, Brazil. The reads of the nine species were inserted into the Geneious software, where they were paired, converted into a fasta format and selected. The obtained sequences were concatenated and inserted in the RepeatExplorer program, being characterized individually and comparatively, through the RepeatExplorer2 version and the TAREAN tool. A phylogenetic analysis was also carried out using the satellite of each species, using the AAF program. The RepeatExplorer analyzes revealed that the nine studied Stylosanthes species have more than 50% of their genome formed by repetitive sequences, with the class of transposable elements of the LTR order being the most abundant. The abundance of satellite DNA varied between species, and the grouping of reads in reading charts revealed good conservation of the sequences, representing low diversification in the evolutionary process. Phylogenetic analysis made it possible to assemble a tree with kinship relationships between the enlightened species and supporting previous studies. Unlike what the literature shows us, our study revealed a close relationship between the species S. hamata and S. seabrana, which may be synonymous in the process of speciation. The differences found between the results and what appears in the literature reinforces the need for more in-depth studies that review the taxonomy and phylogenetics of the group, especially in the molecular scope.

Orientador(a)
Dr. Silva, André Seco Marques da.
Banca Examinadora
Dr. Almeida, Cícero Carlos de Souza.
Dr. Leite, Jakson.
Palavras-chave
DNA repetitivo.
Alopoliploidia.
Bioinformática.
Filogenômica.
Áreas do Conhecimento/Localização
Coleção Propriedade Intelectual (CPI) - BSCA.
Categorias CNPQ
5.00.00.00-4 Ciências agrárias.
Visualizações
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Observações


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