Mapeamento citogenômico comparativo em representantes de Phaseoleae (Leguminosae), com ênfase no gênero Macroptilium (Benth.) Urb.

Abstract

Rearranjos cromossômicos são um dos principais mecanismos envolvidos no processo de especiação, podendo ser do tipo numérico ou estrutural. Embora comuns em plantas, em muitos grupos os números cromossômicos se mantem conservados, o que dificulta a detecção de possíveis rearranjos estruturais através técnicas citogenéticas convencionais. Com o avanço das técnicas de sequenciamento e montagem genômica, principalmente em grupos com espécies de interesse econômico, a genômica comparativa está auxiliando na detecção desses rearranjos. Os avanços da técnica de hibridização in situ florescente (FISH), por meio de sondas de oligonucleotídeos (oligos) únicos desenvolvidos a partir de sequências genômicas de plantas modelos, têm ampliado as análises comparativas para espécies relacionadas, através da detecção de cromossomos únicos ou segmentos deles. A tribo Phaseoleae (Papilionoideae; Leguminosae) é uma das principais dentro das leguminosas, pelo alto potencial de fixação de nitrogênio no solo e por representantes de grande interesse para a indústria alimentícia, como o feijão-comum (Phaseolus vulgaris), feijão-de-lima (P. lunatus) e feijão macassar (Vigna unguiculata), e por espécies forrageiras, como o siratro (Macroptilium atropurpureum). Apesar de n = 11 ser o número mais encontrado em representantes da tribo, análises de genômica comparativa dentro da família Leguminosae sugerem um cariótipo ancestral com n = 16, além de indicar que, apesar de quebras de sintenia e colinearidade, grandes blocos genômicos foram preservados. Análises citogenômicas entre P. vulgaris e V. unguiculata também confirmam quebras de sintenia e colinearidade, como demonstradas a partir da Oligo- FISH com sondas de pintura e barcode cromossômico. Tendo em vista a disponibilidade de espécies genoma montado na tribo Phaseoleae, o primeiro capítulo determinou criar um sistema de blocos genômicos a partir de genômica comparativa entre os representantes, reconstruindo o cariótipo ancestral de Phaseoleae (APK com n = 11), apontando os principais cromossomos e rearranjos cromossômicos que reduziram o número cromossômico tribo, além de evidenciar constantes reposicionamentos centroméricos. Já o segundo capítulo realizou um estudo citogenômico comparativo entre espécies do gênero Macroptilium, o qual é um gênero recente (~ 3 Ma) e não possui representante com genoma montado. No intuito de identificar possíveis rearranjos intergenéricos e interespecíficos, empregamos abordagens citogenômicas por meio da Oligo-FISH e análises in silico da fração repetitiva. Os resultados da Oligo-FISH para pintura e barcode cromossômico apontaram rearranjos inter- e intragenéricos que permitem agrupar as espécies do gênero em três grupos citogenéticos, os quais não são suportados pela atual filogenia. No entanto, esses grupos citogenéticos são congruentes com a análise in silico da fração repetitiva. Alguns DNA satélites compartilhados entre diferentes grupos citogenéticos, foram amplificados de maneira independente. De maneira geral, os dois capítulos apontam para uma alta dinamicidade na evolução cromossômica dos representantes de Phaseoleae, mesmo com a manutenção do número cromossômico (n = 11) na maioria das espécies e em grupos com recente divergência evolutiva.