Um passo à frente no conhecimento do genoma da mosca praga Drosophila suzukii: identificação de novo e citogenômica comparativa de DNAs satélites em Drosophila suzukii

Abstract

A mosca Drosophila suzukii é uma espécie praga com grande importância econômica devido a sua distribuição mundial e ao seu hábito de oviposição que lhe permite atacar uma grande variedade de frutos. No contexto de DNA repetitivo e da contribuição e importância dessas repetições na evolução e compreensão da constituição genômica das espécies, os estudos voltados a essa fração de DNA em D. suzukii são escassos e restritos à descrição de alguns elementos transponíveis. Com o objetivo de aumentar as informações sobre a organização cromossômica e genômica de D. suzukii com foco na fração do DNA repetido em tandem, caracterizamos os cromossomos de D. suzukii através da análise convencional e bandeamentos cromossômicos. Identificamos DNAs satélites (DNAsat) através das ferramentas RepeatExplorer2 e TAREAN com dados de sequenciamento e utilizamos a Hibridização In Situ Fluorescente (FISH) para caracterizar a distribuição de sequências repetidas em tandem (microssatélites, DNAs satélites, DNA ribossomal 18S e histona H4). Nossos resultados demonstram uma amplificação de heterocromatina no cromossomo II de D. suzukii e revelam uma heterocromatina enriquecida em microssatélites e conteúdo A+T sugerindo que microssatélites podem estar desempenhando um papel na expansão de heterocromatina nessa espécie, exceto no cromossomo Y. Nossos dados utilizando microssatélites e DNAsat demonstram que o cromossomo Y em D. suzukii deve ser constituído majoritariamente por sequências derivadas de elementos transponíveis. No total, foram identificados 15 DNAs satélites que representam cerca de 7.27% do genoma da espécie. A análise desses DNAs satélites revelou que outros elementos de DNA repetitivos como as famílias multigênicas e elementos transponíveis estão envolvidos na origem de DNAs satélites em D. suzukii e reforçou a conservação de DNAs satélites dentro do gênero Drosophila, como o DNAsat 1.688. A distribuição cromossômica de DNAsat, evidenciada por FISH, foi bastante variável tanto na heterocromatina e eucromatina, assim como nas diferentes regiões cromossômicas e no número de cromossomos. Esses dados fornecem a primeira descrição mais detalhada do genoma de D. suzukii e demonstram uma evolução genômica bastante heterogênea para essa espécie envolvendo repetições em tandem.

The fly Drosophila suzukii is a pest species with great economic importance due to its worldwide distribution and its oviposition habit that allows the attack of a wide variety of fruits. Concerning repetitive DNAs their distribution and importance in the evolution and understanding of the genomic constitution of species, studies focused on this DNA fraction in D. suzukii are scarce and restricted to the description of some transposable elements. Here, we aimed to increase information about the chromosomal and genomic organization of D. suzukii, focused on DNA repeated in tandem, we characterized the chromosomes through conventional analysis and chromosomal banding. We identified satellite DNAs (satDNA) through the RepeatExplorer2 and TAREN tools using sequencing data, and we used Fluorescence In Situ Hybridization (FISH) to characterize the distribution of tandem repeated sequences (microsatellites, satellite DNAs, 18S ribosomal DNA, and H4 histone). Our results demonstrate an amplification of heterochromatin on chromosome II of D. suzukii and reveals a heterochromatin enriched in microsatellites and A+T content, suggesting that microsatellites may be playing a role in the expansion of heterochromatin in this species, except for the Y chromosome. Our data using microsatellites and satDNA indicate that the Y chromosome in D. suzukii must consist mostly of sequences derived from transposable elements. This study identified 15 satellites which represent about 7.27% of the species genome. Satellites analysis revealed that other repetitive DNA elements such as multigene families and transposable elements are involved in the origin of satellites in D. suzukii and reinforced the conservation of satellite DNAs within the Drosophila genus, such as satDNA 1688. The chromosomal distribution of DNAsat, evidenced by FISH was quite variable both in heterochromatin and euchromatin, as well as in the different chromosomal regions and in the number of chromosomes. These data provide the first more detailed description of the D. suzukii genome and demonstrate a very heterogeneous genomic evolution for this species concerning tandem repeats.