Organização e evolução de DNAs repetitivos em percevejos praga do gênero Edessa - Calegari, Letícia Menegatti [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
A subordem Heteroptera, que inclui os percevejos, possui relevante interesse econômico, especialmente na América do Sul, onde a família Pentatomidae, que inclui o gênero Edessa, contém muitas espécies pragas que causam danos severos às plantações. Estudos voltados para esse gênero carecem de informações sobre a sua arquitetura genômica. Sabendo que a maior porção do DNA nuclear de genomas eucarióticos é constituída por DNAs repetitivos e que frequentemente estão envolvidos na composição dos cromossomos sexuais, no presente trabalho investigou-se o papel evolutivo de DNAs satélite (DNAsat) no genoma de quatro espécies do gênero Edessa, com ênfase nos cromossomos sexuais. Para isso, foram utilizados programas de reconhecimento e análise de DNA repetitivo como o RepeatExplorer e RepeatMasker para análises bioinformáticas e técnicas como Hibridização in situ Fluorescente (FISH) para análise em nível cromossômico. O Repeat Explorer identificou diferentes números de famílias de DNAsat entre as espécies, com E. loxdalii apresentando o maior número (24 famílias) e E. icterica o menor (5 famílias). A abundância global de DNAsat foi, em média, 1.33% para E. icterica, 5.15% para E. loxdalii, 3.17% para E. meditabunda, e 3.62% para E. rufomarginata. Ademais, observamos um aumento de abundância em pelo menos 19% nos machos em relação a fêmea para todas exceto E. meditabunda. A divergência média global das famílias de DNAsat foram todas menores nos machos relativamente às fêmeas, evidenciando a evolução em concerto atuando em cópias advindas do cromossomo Y, exceto para E. icterica, provavelmente devido ao seu menor número de famílias e maior número de cópias ancestrais no macho sobre a fêmea. Embora em E. meditabunda não tenhamos observado esse aumento global de abundância significante no macho, três famílias (de 12) apresentaram aumento expressivo no genoma do macho, demonstrando a presença de DNAsat no mesmo, como já mencionado para outras espécies e grupos de insetos. Através de FISH, verificou-se que as famílias de DNAsat mais abundantes nos machos (Emed03 1083, Emed04-158, Emed05-662) estavam presentes no cromossomo Y, e uma mais abundante nas fêmeas (Emed11-313) estava no cromossomo X. Foi identificado pela primeira vez um cromossomo B em E. icterica, onde duas famílias de DNAsat foram evidenciadas tanto no cromossomo B quanto no Y (Eict01-157 e Eict05-113), sugerindo uma possível origem do cromossomo B a partir do cromossomo Y. Outras duas famílias (Eict03-158 e Eict04-134) estavam em cromossomos autossômicos. Em E. loxdalii, duas famílias (Elox05-1084 e Elox08-619) foram sinalizadas no cromossomo Y, uma família (Elox18-729) mais abundante nas fêmeas foi encontrada no cromossomo X, e outra família (Elox09-262) estava em um autossomo. Em E. rufomarginata, apenas uma das famílias de DNAsat (Eruf01-159) mostrou sinal no cromossomo Y compartilhado com um autossomo. A família Eruf05-191 apresentou sinal no cromossomo X. A família Eruf07-100, que tinha 2x mais cópias no genoma dos machos, mostrou sinal apenas em um autossomo. Apesar das diferenças nos dados de abundância e divergência entre as quatro espécies, o padrão de satélites predominantemente presentes nos cromossomos sexuais (Y) se manteve.

The suborder Heteroptera, which includes stinkbugs, has relevant economic interest, especially in South America, where the family Pentatomidae, which includes the genus Edessa, contains many pest species that cause severe damage to crops. Studies on this genus lack information about its genomic architecture. Knowing that the largest portion of the nuclear DNA of most eukaryotic genomes is constituted by repetitive DNAs and they are often involved in the composition of sex chromosomes, this study investigates the evolutionary role of Satellite DNAs (DNAsat) in the genome of four species of the Edessa genus with emphasis on sex chromosomes. For this, we use repetitive DNA recognition and analysis programs such as RepeatExplorer and RepeatMasker for bioinformatics comparative analysis and techniques such as Fluorescent in situ hybridization (FISH) for analysis at the chromosomal level. Repeat Explorer showed different numbers of DNAsat families among the species, the highest of them being found in E. loxdalii (24 families) and the lowest in E. icterica (5 families). The global abundance of DNAsat was, on average, 1.33% for E. icterica, 5.15% for E. loxdalii, 3.17% for E. meditabunda, and 3.62% for E. rufomarginata. Furthermore, we observed an increase in abundance of at least 19% in males relative to females for all, except for E. meditabunda. The global average divergence of the DNAsat families were all lower in males compared to females, evidencing evolution in concert acting on copies originating from the Y chromosome, except for E. icterica, probably due to its lower number of families and greater number of ancestral copies in males than in females. Although in E. meditabunda we did not observe this global increase in abundance in the male, three families (out of 13) showed a significant increase in the male genome, demonstrating the presence of DNAsat composition, as previously mentioned for other species and groups of insects. Through FISH, it was verified that the most abundant DNAsat families in males (Emed03 1083, Emed04-158, Emed05662) were present on the Y chromosome, and a more abundant one in females (Emed11-313) was on the X chromosome. A B chromosome was identified for the first time in E. icterica, where two DNAsat families were found on both the B and Y chromosomes (Eict01-157 and Eict05-113), suggesting a possible origin of the B chromosome from the Y chromosome. Other two families (Eict03-158 and Eict04-134) were on autosomal chromosomes. In E. loxdalii, two families (Elox05-1084 and Elox08-619) were signaled on the Y chromosome, one family (Elox18-729) more abundant in females was found on the X chromosome, and another family (Elox09262) was on an autosome. In E. rufomarginata, only one of the DNAsat families (Eruf01-159) presented a signal on the Y chromosome shared with an autosome. The Eruf05-191 family showed a signal on the X chromosome. The Eruf07-100 family, which had 2x more copies in the male genome, only showed a signal on one autosome. Despite the differences in abundance and divergence data between the four species, we noticed that the pattern of satellites predominantly harbored on sex chromosomes (Y) remains the same.
Organization and evolution of repetitive DNAs in Edessa stinkbugs pest species
Keywords: Genética; Citogenética animal; Cromossomos sexuais; Repetitive DNA; Edessa; Sex chromosomes; Cytogenomics