Evolução molecular e caracterização do gene defective chorion 1 em Anastrepha fraterculus e Anastrepha obliqua (Diptera, Tephritidae)

dc.contributor.advisor1Brito, Reinaldo Alves de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8253066295947754por
dc.contributor.authorBisio, Mariana de Cássia
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/5100657466794680por
dc.date.accessioned2023-08-29T11:20:00Z
dc.date.available2023-08-29T11:20:00Z
dc.date.issued2023-06-29
dc.description.abstractThe Tephritidae family comprises many fruit fly species with predominance of frugivorous larvae, several of which of great economic importance. The fraterculus group is the most important species group, because it includes some of the most economically important species that cause damage to fruit production in Brazil and worldwide. Some species in this group are closely related, infest several host fruits, have a wide geographical distribution, and show considerable similarity and evolutionary proximity, which renders their identification difficult. Therefore, the investigation of genes with high evolutionary rates, such as the defective chorion 1 (dec-1), may be relevant for a better understanding of their phylogeny and the underlying differentiation forces involved. The gene dec-1 is involved with the production and modification of specific proteins that participate in the egg chorion formation during oogenesis. Evidence about this gene may bring relevant information on the differentiation of Anastrepha species. This work aims to investigate the molecular structure and the evolutionary patterns of dec-1 in order to understand the differentiation process of species in the Anastrepha genus, as well as among Tephritidae. A specific fragment of the dec-1 from two species of Anastrepha (A. fraterculus and A. obliqua) was amplified from samples collected in nature and compared to transcriptome sequences from next-generation data available in our laboratory. Conventional PCR was performed with specific dec-1 primers and fragments were submitted to Sanger sequencing. For structure prediction, dec-1 gene sequence of Anastrepha ludens was used as model. A group of orthologous sequences for this gene from other related flies was retrieved from NCBI and used to test for signatures of natural selection using clade and branch-specific methods with PAML and HyPhy software. In order to characterize the ovarian development, female ovaries of the species A. fraterculus were collected at different developmental periods, measured and submitted to statistical analysis. The ovarian characterization showed that choriogenesis probably occurs in A. fraterculus flies from 10 to 14 days of adult life, a period in which dec-1 gene products would be cleaved into isoforms and protein derivatives. The data collected from the ovaries proved to be informative to base and guide studies about ovarian characterization and reproductive development of A. fraterculus populations. A combination of transcriptome data with classical sequencing procedures allowed the identification of three alternative transcripts in both A. fraterculus and A. obliqua, corroborating the pattern found in other tephritids and recovering three of the six known D. melanogaster transcripts. Overall, there is evidence of purifying selection having a preponderant role both, for gene structure as well as along evolutionary branches. Despite evidence of a significant evolutionary conservation, some codons and branches under positive selection were detected, such as in the branch that separates A.obliqua flies, as well as on the separation of A. fraterculus into three clusters, and on the separation of Tephritidae from other Diptera. Analyses on some positively selected changes revealed seven non-synonymous changes that led to radical amino acid replacements which altered physicochemical properties. These results indicate that positive selection affected these regions during a specific evolutionary time and were fixed in different lineages, perhaps because it conferred some adaptive advantage. Thus, this gene showed some positively selected changes that seem to have been important to differentiate species in the group, suggesting that it might have a possible role in their differentiation process.eng
dc.description.resumoA família Tephritidae compreende muitas espécies de moscas-das-frutas com larvas predominantemente frugívoras, diversas das quais de grande importância econômica. O grupo fraterculus é o mais importante grupo de espécies, pois inclui algumas das espécies economicamente mais significativas que causam prejuízos à fruticultura no Brasil e no mundo. Algumas espécies desse grupo são espécies taxonomicamente relacionadas que infestam diversos frutos hospedeiros, possuem ampla distribuição geográfica e mostram considerável similaridade e proximidade evolutiva, o que dificulta sua identificação. Portanto, a investigação de genes com altas taxas evolutivas, como o defective chorion 1 (dec-1), pode ser relevante para uma melhor compreensão da filogenia do grupo, bem como das forças evolutivas envolvidas em sua diferenciação. O gene dec-1 está envolvido com a produção e modificação de proteínas específicas que participam da formação do córion do ovo durante a oogênese e seu estudo pode aumentar nosso conhecimento sobre a diferenciação das espécies de Anastrepha. Este trabalho objetiva investigar a estrutura molecular e os padrões evolutivos de dec-1 para entender o processo de diferenciação de espécies do gênero Anastrepha e entre espécies de Tephritidae. Um fragmento específico do dec-1 de duas espécies de Anastrepha (A. fraterculus e A. obliqua) foi amplificado a partir de amostras coletadas na natureza e comparado com dados de sequências de transcriptomas de última geração disponíveis. A PCR convencional foi realizada com primers específicos do dec-1 e os fragmentos foram submetidos ao sequenciamento Sanger. Para a predição da estrutura, a sequência do gene dec-1 do genoma de Anastrepha ludens foi usada como modelo. Um conjunto de supostos ortólogos para este gene em outras moscas proximamente relacionadas a essas espécies foi recuperado do NCBI para testar assinaturas de seleção natural em clado e ramo específico com os softwares PAML e HyPhy. A fim de caracterizar o desenvolvimento ovariano, ovários de fêmeas da espécie A. fraterculus foram coletados em diferentes idades, medidos e submetidos a análises estatísticas. A caracterização ovariana mostrou que a coriogênese provavelmente ocorre em moscas de A. fraterculus dos dias 10 ao 14 da vida adulta, período no qual o produto da transcrição do gene dec-1 seria clivado em isoformas e derivados proteicos. Os dados coletados dos ovários mostraram ser informativos para fundamentar e guiar estudos acerca da caracterização dos desenvolvimentos ovariano e reprodutivo de populações desta espécie. Uma combinação de dados do transcriptoma com procedimentos clássicos de sequenciamento permitiu identificar três transcritos alternativos em A. fraterculus e A. obliqua, que corroboram o padrão encontrado em outros tefritídeos e recupera três dos seis transcritos conhecidos de Drosophila melanogaster. No geral, os resultados são consistentes com ação predominante de seleção purificadora tanto na estrutura do gene quanto nos ramos estudados. Apesar das evidências de alto grau de conservação, alguns códons e ramificações mostraram sinais significativos de seleção positiva, observados em níveis hierárquicos distintos de separação entre moscas de cada uma das espécies estudadas, e também de sua separação com outros tefritídeos e dípteros. As análises de algumas alterações selecionadas positivamente revelaram que as substituições de aminoácidos levaram a sete alterações radicais em suas propriedades físico-químicas. Esses resultados podem indicar que a seleção positiva afetou essas regiões durante um tempo evolutivo específico e foi fixada por conferir alguma vantagem adaptativa. Assim, este gene demonstrou ter um possível papel no processo de diferenciação em Anastrepha.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.description.sponsorshipId88887.497759/2020-00por
dc.identifier.citationBISIO, Mariana de Cássia. Evolução molecular e caracterização do gene defective chorion 1 em Anastrepha fraterculus e Anastrepha obliqua (Diptera, Tephritidae). 2023. Dissertação (Mestrado em Genética Evolutiva e Biologia Molecular) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/18455.por
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/18455
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCampus São Carlospor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Genética Evolutiva e Biologia Molecular - PPGGEvpor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectdec-1por
dc.subjectAnastrephapor
dc.subjectCaracterização gênicapor
dc.subjectDiferenciaçãopor
dc.subjectGene characterizationeng
dc.subjectDifferentiationeng
dc.subjectCaracterización genéticaspa
dc.subjectDiferenciaciónspa
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS::GENETICA::GENETICA ANIMALpor
dc.titleEvolução molecular e caracterização do gene defective chorion 1 em Anastrepha fraterculus e Anastrepha obliqua (Diptera, Tephritidae)por
dc.title.alternativeMolecular evolution and characterization of defective chorion-1 in Anastrepha fraterculus and Anastrepha obliqua (Diptera, Tephritidae)eng
dc.typeDissertaçãopor

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