Understanding the evolution of satellite DNAs at intraspecific level by analysis of the library in the holocentric pest aphid Acyrthosiphon pisum (Hemiptera)
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Data
2021-11-29
Autores
Santos, Lucas Albuquerque dos
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
A evolução da biblioteca de DNA satélite é um campo de pesquisa muito relevante, pois a composição e o arranjo dessas sequências têm impacto na arquitetura do genoma e seu papel funcional ainda é pouco conhecido. Existe uma dificuldade em estudar esse tipo de material genético. Devido às limitações tecnológicas, o sequenciamento genômico moderno tende a subestimar a quantidade de DNA repetitivo e isso desafia uma análise mais precisa. No entanto, um excelente trabalho tem sido desenvolvido com a disseminação de sequenciamentos de alta cobertura, permitindo uma investigação mais aprofundada das espécies e comparação entre os grupos. Este trabalho propõe uma contribuição envolvendo a investigação da hipótese da biblioteca de DNA satélite e sua evolução em concerto em nível intraespecífico usando 16 populações da espécie de pulgão praga agrícola Acyrthosiphon pisum. Esta espécie, que carrega cromossomos holocêntricos, é caracterizada por sua especialização em diferentes plantas hospedeiras, tornando-se um modelo chave para análise populacional e diferenciação genética. Aqui, usamos a plataforma RepeatExplorer para prospectar famílias de DNA de satélite em genomas de A. pisum disponíveis no banco de dados NCBI. Construímos uma biblioteca com sequências confiáveis e comparamos a abundância e divergência dessa biblioteca em cada genoma e também em 3 outras espécies de afídeos com o software RepeatMasker. Descobrimos que a maioria das famílias de satélites são compartilhadas entre os biótipos e espécies irmãs, mas com variedade marcada em abundância e homogeneização. Também analisamos a abundância desta biblioteca em montagens cromossômicas de leitura longa de uma linhagem e encontramos um maior acúmulo de famílias de satélites no cromossomo X. Nossos resultados contribuem com a literatura recente no entendimento da evolução da biblioteca de DNA satélite em geral e neste importante modelo. Palavras-chave: DNA repetitivo, diferenciação genômica, cromossomo holocêntrico, bioinformática
The evolution of the satellite DNA library is a very relevant research field, as the composition and arrangement of these sequences have an impact on the genome's architecture and their functional role is still poorly understood. There is a difficulty in studying this type of genetic material. Due to technological limitations, modern genomic sequencing tends to underestimate the amount of repetitive DNA and this challenges more accurate analysis. However, excellent work has been developed with the dissemination of high coverage sequencing, allowing a deeper investigation into the species and comparison between groups. This work proposes a contribution involving the investigation of the satellite DNA library hypothesis and its evolution in concert at an intraspecific level using 16 populations of the agricultural pest aphid species Acyrthosiphon pisum. This species, which carries interesting holocentric chromosomes, is characterized by its specialization to different host plants, making it a key model for population analysis and genetic differentiation. Here we use the RepeatExplorer platform to prospect satellite DNA families in A. pisum genomes available in the NCBI database. We built a library with reliable sequences and compared the abundance and divergence of that library in each genome and also in 3 other aphid species with the RepeatMasker software. We found that most families of satellites are shared between the biotypes and the sister species, but with marked variety in abundance and homogenization. We also analyzed the abundance of this library in long read chromosomal assemblies of a biotype and found a greater accumulation of satellite families on the X chromosome. Our results contribute to recent literature in understanding the evolution of the satellite DNA library in general and in this important model. Key-words: repetitive DNA, genomic differentiation, holocentric chromosome, bioinformatics
The evolution of the satellite DNA library is a very relevant research field, as the composition and arrangement of these sequences have an impact on the genome's architecture and their functional role is still poorly understood. There is a difficulty in studying this type of genetic material. Due to technological limitations, modern genomic sequencing tends to underestimate the amount of repetitive DNA and this challenges more accurate analysis. However, excellent work has been developed with the dissemination of high coverage sequencing, allowing a deeper investigation into the species and comparison between groups. This work proposes a contribution involving the investigation of the satellite DNA library hypothesis and its evolution in concert at an intraspecific level using 16 populations of the agricultural pest aphid species Acyrthosiphon pisum. This species, which carries interesting holocentric chromosomes, is characterized by its specialization to different host plants, making it a key model for population analysis and genetic differentiation. Here we use the RepeatExplorer platform to prospect satellite DNA families in A. pisum genomes available in the NCBI database. We built a library with reliable sequences and compared the abundance and divergence of that library in each genome and also in 3 other aphid species with the RepeatMasker software. We found that most families of satellites are shared between the biotypes and the sister species, but with marked variety in abundance and homogenization. We also analyzed the abundance of this library in long read chromosomal assemblies of a biotype and found a greater accumulation of satellite families on the X chromosome. Our results contribute to recent literature in understanding the evolution of the satellite DNA library in general and in this important model. Key-words: repetitive DNA, genomic differentiation, holocentric chromosome, bioinformatics
Descrição
Palavras-chave
DNA repetitivo, Diferenciação genômica, Cromossomo holocêntrico, Bioinformática, Repetitive DNA, Genomic differentiation, Holocentric chromosome, Bioinformatics