Filogenômica e caracterização genômica de espécies dos gêneros de algas vermelhas continentais Kumanoa, Paludicola e Sheathia (Batrachospermales, Rhodophyta)
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Data
Orientador
Necchi Junior, Orlando 
Coorientador
Lemes da Silva, Nádia Martins
Pós-graduação
Biodiversidade - IBILCE
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
As informações atualmente disponíveis da organização genômica das algas vermelhas de água doce da ordem Batrachospermales são esparsas, principalmente, por esse ser o grupo mais diverso em termos de morfologia, caracteres reprodutivos e número de táxons entre as ordens de algas vermelhas exclusivamente de água doce. O estudo realizou análise filogenômica e caracterização genômica de plastomas e mitogenomas de espécies dos gêneros Kumanoa, Paludicola e Sheathia, selecionados por apresentarem maior número de espécies da ordem, filogeneticamente distantes e ampla distribuição geográfica. Os objetivos foram: 1) descrever as características dos genomas plastidiais e mitocondriais de espécies dos três gêneros que constituem clados bem divergentes na filogenia conhecida da ordem; 2) inferir relações filogenéticas com base no conjunto de genes dos genomas desses representantes com os já descritos para outros gêneros; 3) conhecer a diversidade genômica de espécies selecionadas dos três gêneros. As hipóteses testadas foram: 1) o posicionamento filogenético distante entre cada um dos três gêneros será confirmado pelo fato de serem distantes filogeneticamente com base nas informações anteriormente disponíveis; 2) as maiores diferenças serão observadas entre os genomas dos três gêneros do que dentro de cada gênero por serem relativamente distantes filogeneticamente pelos critérios comparativos das características dos genomas organelares. Evidenciamos que nos genomas organelares de todas as Batrachospermales são altamente conservados, sem perdas gênicas relevantes, com poucos rearranjos, seguindo a tendência de outros grupos da classe Florideophyceae. No entanto, algumas características relevantes foram reveladas neste estudo: conjunto de dados dos mitogenomas mostrou que para todos os parâmetros da estrutura genômica houve maior variação entre os gêneros do que dentro de cada um deles corroborando a hipótese de que as maiores diferenças seriam observadas entre os genomas dos três gêneros do que dentro de cada um. Além disso, houve maior proximidade nas médias da estrutura genômica dos gêneros Kumanoa e Paludicola do que em Sheathia. Destaca-se ocorrência de uma pequena região divergente nas espécies de Kumanoa, configurando uma exceção relevante em relação aos demais representantes da ordem podendo representar um marcador genômico de valor taxonômico. Nos plastomas, importante ressaltar ausência do gene apcF em todos os táxons sequenciados de Batrachospermales podendo ser interpretada como uma perda em todos representantes da ordem ou alternativamente há possibilidade do gene ter sido transferido para o núcleo, mas há necessidade de maior aprofundamento para avaliar esta possível perda gênica de todos membros da ordem. Entre os três gêneros de interesse deste estudo, não foram encontradas correlações significativas nos parâmetros descritivos da estrutura genômica. Em Paludicola, somente o comprimento da região intergênica teve maior amplitude na estrutura do plastoma, mas para demais parâmetros evidenciada menor amplitude em comparação aos outros dois gêneros. Análises filogenéticas baseadas em dados concatenados de nucleotídeos dos genomas organelares mostrou dois clados dentro das Batrachospermales (denominados grupos 1 e 2), também recuperados em estudos anteriores. Os gêneros Kumanoa e Paludicola foram classificados no grupo 1, mas relativamente distantes, enquanto o gênero Sheathia foi incluído no grupo 2. Estas análises filogenéticas de membros da ordem Batrachospermales, corroboraram a hipótese do posicionamento filogenético distante dos três gêneros.
Resumo (inglês)
Current available information on the genomic organization of the freshwater red algae belonging to the order Batrachospermales remains scarce, largely due to to the group remarkable diversity in morphology, reproductive features, and taxonomic richness among the exclusively freshwater red algal orders. In this study, we conducted phylogenomic analyses and genomic characterization of plastid and mitochondrial genomes of species from the genera Kumanoa, Paludicola, and Sheathia, which were selected for their higher number of species in the order, phylogenetic distance, and wide geographic distribution. The aims of this investigation were: 1) to describe the plastid and mitochondrial genome features of species from the three genera, which represent highly divergent clades in the known phylogeny of the order; 2) to infer phylogenetic relationships based on their gene sets in comparison with those already described for other genera; 3) to assess the genomic diversity of selected species from the three genera. The hypotheses tested were: 1) the distant phylogenetic placement of the three genera will be corroborated given their phylogenetic distance based on the known phylogeny of the order; 2) higher differences will be observed among the genomes of the three genera than within each genus, reflecting their relatively distant phylogenetic affinities based on the comparative analyses of organellar genome characteristics. Our results showed that the plastid and mitochondrial genomes of all Batrachospermales are highly conserved, exhibiting no significant gene loss and only few rearrangements, consistent with the other groups of the class Florideophyceae. Nevertheless, some relevant features were revealed. The mitogenome dataset showed that all genomic structure parameters exhibited higher variation among gener than within them. Moreover, the mean genomic structure values of the genera Kumanoa and Paludicola were closer than those of Sheathia. A particular distinct feature was the presence of a small divergent region in the Kumanoa species stands out, which was an important within the order that may represent a genomic marker of taxonomic value. A notable finding of this study is the absence of the apcF gene in the plastomes of all sequenced taxa of Batrachospermales. The lack could represent a gene loss event shared by all members of the order, or alternatively, suggest that apcF was transferred to the nuclear genome. In Paludicola, the only parameter showing a wider range was the length of the intergenic region, whereas the ranges for other parameters were lower compared to Kumanoa and Sheathia. Phylogenetic analyses based on concatenated organellar nucleotide sequences revealed two clades within Batrachospermales (designated as groups 1 and 2), consistent with previous studies. The genera Kumanoa and Paludicola were classified in group 1, although not as closely related to each other, while Sheathia belonged to group 2. These results corroborated the hypothesis of the distant phylogenetic relationship among the three genera within the order Batrachospermales.
Descrição
Palavras-chave
Algas vermelhas de água doce, Batrachospermales, Estrutura genômica, Filogenômica, Mitogenoma, Plastoma, Freshwater red algae, Genome structure, Genomics, Mitochondrial genomes, Phylogenomics, Plastid genome
Idioma
Português
Citação
CAIRES, Yasmin Maria da Silva Lopes. Filogenômica e caracterização genômica de espécies dos gêneros de algas vermelhas continentais Kumanoa, Paludicola e Sheathia (Batrachospermales, Rhodophyta). Dissertação (Mestrado em Biodiversidade). 2025 – Universidade Estadual Paulista (Unesp), Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas (Ibilce), São José do Rio Preto, 2025.
