Declínio dos dinossauros e sucesso dos poliploides: consequências genômicas da paleopoliploidia na subfamília Bombacoideae (Malvaceae) no final do Cretáceo

Abstract

A poliploidia (também conhecida como Whole Genome Duplication - WGD) e a amplificação/desamplificação de DNAs repetitivos (repeats) são os principais mecanismos responsáveis pela evolução do genoma em plantas. Muitas linhagens de angiospermas têm evidências de antigas WGD, a maioria estimada em 66 milhões de anos, sugerindo um sucesso dos poliploides após as mudanças globais que levaram à extinção dos dinossauros no final do Cretáceo. Nesse sentido, pouco é conhecido sobre a evolução das frações repetitivas dos genomas em linhagens que passaram por eventos antigos de poliploidia (paleopoliploidia). O clado Malvatheca (Malvaceae) representa um modelo interessante para estudar tal relação, pois a subfamília Bombacoideae apresenta números cromossômicos altos (2n = 86 a 2n = 276) e uma provável origem paleopoliploide. Por outro lado, a subfamília Malvoideae apresenta números cromossômicos mais baixos e eventos pontuais de neopoliploida. Nesse contexto, a análise dos elementos repetitivos nessas subfamílias ajuda a elucidar o impacto da paleopoliploidia na evolução dos repeats. Aqui, caracterizamos a fração repetitiva genômica de 14 espécies de Bombacoideae e 11 Malvoideae e inferimos relações filogenéticas com base em três conjuntos de dados: plastomas, abundância/similaridade dos repeats e domínios específicos de proteínas de elementos transponíveis. As filogenias baseadas na abundância e na similaridade de repeats não apresentaram topologias inteiramente congruentes com a filogenia de plastoma, sugerindo que esse método pode falhar com grupos antigos ou de origem paleopoliploide. Além disso, para a filogenia baseada em abundância de repeats, os tamanhos dos ramos foram mais longos em Malvoideae e mais curtos em Bombacoideae, indicando um possível efeito da diploidização sobre a fração repetitiva deste grupo. No geral, domínios proteicos de diferentes elementos transponíveis não mostraram um padrão claro, com alguns elementos evoluindo aleatoriamente, enquanto outros evoluíram de acordo com as relações filogenéticas, sendo possível separar bem elementos pertencentes a representantes das duas subfamílias, sem efeito claro da paleopoliploidia. Por fim, foi encontrada uma correlação significativa entre número cromossômico e diversidade de repeats, denotando um possível efeito da poliploidia sobre a variedade de linhagens de elementos repetitivos. Desta forma, nossos resultados mostram que a paleopoliploidia exerce um efeito mais forte sobre a diversidade de elementos repetitivos do que sobre a variação da abundância ou sobre as sequências que os compõem. Este estudo fornece insights sobre a evolução da fração repetitiva em grupos paleopoliploides e destaca o potencial dos repeats para entender a sistemática e a evolução das plantas.