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Type: Tese
Title: Mapeamento cromossômico de DNA satélite e comportamento meiótico no complexo Poliploide Lippia alba (Mill.) N. E. Br.
Author: Reis, Aryane Campos
First Advisor: Viccini, Lyderson Facio
Referee Member: Brasileiro-Vidal, Ana Cristina
Referee Member: Martins, Eliana Regina Forni
Referee Member: Matos, Elyabe Monteiro de
Referee Member: Campos, José Marcello Salabert de
Resumo: Lippia alba (Verbenaceae), é uma espécie herbácea tropical com grande plasticidade fenotípica e genômica, amplamente utilizada na medicina popular. Recentemente, a espécie foi descrita como um novo complexo autopoliploide contendo cinco números cromossômicos (2x=30, 2x=30+8, 3x=45, 4x=60 e 6x=90), e esforços têm sido feitos a fim de entender sua origem e evolução. No presente trabalho, foram descritos perfis cariotípicos mais detalhados da espécie, por meio de mapeamento cromossômico utilizando sondas espécie-específicas e análises do comportamento meiótico e de viabilidade polínica. A partir do sequenciamento genômico de baixa cobertura (IIlumina MiSeq), foram desenvolvidos novos marcadores citogenéticos (denominados CL66 e CL98) os quais foram utilizados para o mapeamento cromossômico em acessos representando os cinco citótipos do complexo. Para a análise meiótica, seis estágios da divisão (metáfase I; anáfase I + telófase I; metáfase II; anáfase II + telófase II) foram quantificados, e aproximadamente, 100 células foram avaliadas para cada estágio. Os mesmos acessos foram avaliados quanto à viabilidade polínica (1.000 grãos de pólen foram quantificados para cada indivíduo). Os resultados da Hibridização Fluorescente in situ (FISH) revelaram que ambas as repetições satélite estão localizadas na porção terminal dos cromossomos. Em geral, a repetição CL98 mostrou um padrão uniforme nos diferentes acessos. Foram observados dois, três, quatro e seis cromossomos marcados em diploides, triploides, tetraploides e hexaploide, respectivamente, revelando que o número de cromossomos marcados variou proporcionalmente, de acordo com o nível de ploidia do acesso. Por outro lado, a repetição CL66 apresentou-se polimórfica. Variações foram observadas entre os acessos, principalmente, entre os indivíduos diploides. Com relação às análises meióticas, alto percentual de irregularidade foi observado nos citótipos poliploides. Entretanto, alguns acessos 2x também mostraram consideráveis erros durante a microsporogênese. Entre as irregularidades encontradas, destacam-se: pareamento cromossômico anormal; segregação cromossômica desigual; cromossomos perdidos; tríades e políades. Os resultados da viabilidade polínica corroboraram os dados da meiose. A partir do conjunto de dados obtidos foi possível concluir que 1) a metodologia para o desenvolvimento de marcadores cromossômicos específicos para L. alba mostrou-se eficiente; 2) as repetições satélite exibiram diferentes comportamentos (estável e dinâmico) no genoma de L. alba; 3) a ocorrência de microsporogênese irregular em diploides, associada à viabilidade polínica, sugerem que os acessos 2x sejam elementos importantes na formação do complexo poliploide e 4) a ampla variação cariotípica observada na espécie pode ser consequência de múltiplos e independentes eventos de duplicação genômica, aliado a rearranjos cromossômicos. Possivelmente, L. alba encontra-se em processo de estabilização do seu cariótipo tornando a espécie, um importante modelo para estudos de poliploides naturais nos trópicos.
Abstract: Lippia alba (Verbenaceae) is a tropical aromatic shrub with extensive phenotypical and genomic plasticity widely used in traditional medicine. Recently, the species was described as a new natural autopolyploid complex with five distinct chromosome numbers (2x=30, 2x=30+8, 3x=45, 4x=60 and 6x=90). Strides have been done in order to understand the cytotypes origin and species evolution. In this study, a detailed karyotype of L. alba using Fluorescence in situ Hybridization (FISH) with species-specific probes was described. We also report the meiosis behavior and pollen viability in sixty accessions. Using massive parallel sequencing (IIlumina MiSeq platform) new cytogenetic landmarks (CL66 and CL98) were chosen for probing all cytotypes described for the species. For meiotic analysis, the percentage of abnormalities was quantified, evaluating around 100 cells in six stages (metaphase I; anaphase I + telophase I; metaphase II; anaphase II + telophase II). Around 1,000 pollen per accession were used to estimate pollen viability. FISH results revealed that both satDNA arrays are located preferentially on terminal sites of the chromosomes. In general, the CL98 repeat showed a uniform pattern in different accessions. We observed 2, 3, 4, and 6 marked chromosomes respectively in diploid, triploid, tetraploid and hexaploid accessions revealing that the number of depicted chromosomes varied proportionally according to the ploidy level. On the other hand, the CL66 repeat was polymorphic. Great variations were observed among the accessions mainly within the diploids. In general, the meiotic analysis revealed higher index of abnormalities in polyploid cytotypes. However, some 2x accessions also showed considerable irregularities during the microsporogenesis. Desynapsis, unequal segregation, lost chromosomes, triads and polyads were the most common irregularities observed. Pollen viability analysis corroborated the meiosis data. It was possible to conclude that 1) the development of specific landmarks for L. alba was efficient; 2) the karyotypic profiles of both satDNA revealed different behavior; 3) microsporogenesis analysis and pollen viability of 2x accessions suggest that diploids are the key point for the origin of the polyploid complex and 4) independent and multiples events of genome duplication associated to chromosome rearrangements may have generated great karyotypic variation in the species. L. alba karyotype is possibly under stabilization process making the species an important model to study natural polyploids in the tropics.
Keywords: Autopoliploidia
Citótipo
Hibridização fluorescente in situ
Sequenciamento paralelo em massa
Poliploidia
Autopolyploidy
Cytotype
Fluorescence in situ hybridization
Massive
Parallel sequencing
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICB – Instituto de Ciências Biológicas
Program: Programa de Pós-graduação em Ciências Biológicas: Imunologia e Doenças Infecto-Parasitárias/Genética e Biotecnologia
Access Type: Acesso Embargado
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/5677
Issue Date: 3-Mar-2017
Appears in Collections:Doutorado em Ciências Biológicas - Imunologia e Doenças Infecto - Parasitárias/Genética e Biotecnologia (Teses)



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