Mapeamento genético em _Spondias tuberosa _Arruda usando sequenciamento de células únicas

Objetivou-se com essa pesquisa construir um mapa genético de Spondias tuberosa Arruda, utilizando a técnica de sequenciamento de RNA de célula única (scRNA-seq) para caracterizar eventos de recombinação meiótica e identificar polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs). O umbuzeiro é uma espécie nativa do Brasil, amplamente distribuída nos biomas Caatinga e Cerrado, com relevante importância ecológica, socioeconômica e cultural, principalmente para as comunidades do semiárido. No entanto, devido à exploração extrativista e às condições climáticas adversas, sua variabilidade genética ainda é pouco compreendida, tornando essencial a aplicação de ferramentas genômicas para sua conservação e melhoramento. O material utilizado para coleta de pólen foi propagado de forma vegetativa e cultivado em casa de vegetação no Instituto Max Planck para Pesquisa de Melhoramento de Plantas,Alemanha e o pólen foi coletado para sequenciamento de gametas. O mesmo foi isolado por filtração e citometria de fluxo, garantindo a viabilidade celular antes do sequenciamento. As bibliotecas genômicas foram preparadas com a plataforma 10x Genomics e sequenciadas em instrumento Illumina NovaSeq. O pipeline incluiu o pré-processamento das leituras, mapeamento ao genoma de referência, detecção de SNPs, construção de haplótipos e identificação de eventos de crossing-over, utilizando ferramentas como minimap2, bcftools, SHOREmap e TIGER. Conclui-se que o uso do scRNA-seq se mostrou uma estratégia robusta para mapear eventos de recombinação na espécie. Os resultados indicam uma distribuição heterogênea desses eventos, com regiões de alta densidade gênica apresentando maior frequência de crossing over e baixa concentração de sequências repetitivas (satDNA) e significativa frequência de SNPs, enquanto os coldspots acumulam poucos SNPs e elevada incidência de DNA satélite e TEs. Essa dinâmica sugere que a organização dos genes e a troca de material genético estão intrinsecamente ligadas à diversidade interna da espécie, contribuindo para sua adaptação e evolução. Além disso, a predominância de elementos genômicos exclusivos reforça a existência de funções e origens distintas entre eles.

The objective of this research was to construct a genetic map of Spondias tuberosa Arruda, using the single-cell RNA sequencing technique (scRNA-seq) to characterize meiotic recombination events and identify single nucleotide polymorphisms (SNPs). The umbu tree is a native species of Brazil, widely distributed in the Caatinga and Cerrado biomes, with relevant ecological, socioeconomic and cultural importance, especially for communities in the semi-arid region. However, due to extractive exploitation and adverse climatic conditions, their genetic variability is still poorly understood, making it essential to apply genomic tools for their conservation and improvement. The material used for pollen collection was propagated vegetatively and cultivated in each vegetation at the Max Planck Institute for Plant Breeding Research, Germany and the pollen was collected for gamete sequencing. It was isolated by filtration and flow cytometry, ensuring cell viability before sequencing. The genomic libraries were prepared with the 10x Genomics platform and sequenced in the Illumina NovaSeq. The pipeline included pre-processing of readings, mapping to the reference genome, detection of SNPs, construction of haplotypes and identification of crossing-over events, using tools such as minimap2, bcftools, SHOREmap and TIGER. It is concluded that the use of scRNA-seq proved to be a robust strategy to map recombination events in the species. The results indicate a heterogeneous distribution of these events, with regions of high gene density presenting higher frequency of crossing over and low concentration of repetitive sequences (satDNA) and significant frequency of SNPs, while coldspots accumulate few SNPs and high incidence of satellite DNA and TEs. This dynamic suggests that the organization of genes and the exchange of genetic material are intrinsically linked to the internal diversity of the species, contributing to its adaptation and evolution. In addition, the predominance of unique genomic elements reinforces the existence of distinct functions and origins among them.

Acesso restrito solicitado pelo autor. Provável liberação em  13 mar. 2026.