Ensamblado y análisis comparativo de los genomas de las especies D. borborema, D. antonietae y D. koepferae (clúster Drosophila buzzatii, grupo repleta)

Institución otorgante:

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Fecha:

2020-10-01

Tipo de documento: 

info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
 

Formato:

application/pdf

Idioma:

spa

Temas:

FILOGENOMICA - GENOMICA COMPARATIVA - ADAPTACION - SALTO DE HOSPEDADOR - PHYLOGENOMICS - COMPARATIVE GENOMICS - ADAPTATION - HOST SHIFT

Descripción:

En este trabajo se presentan los resultados de la secuenciación, ensamblado, anotación estructural, anotación funcional y análisis comparativo de los genomas de especies cactofílicas que conforman el cluster Drosophila buzzatii: D. antonietae, D. borborema, D. koepferae (dos cepas) y D. buzzatii. Este es un grupo de siete especies cercanamente emparentadas del grupo repleta. Todas viven en ambientes áridos, desérticos y semidesérticos de América del Sur, y son capaces de alimentarse de una variada dieta consistente en microorganismos, mayormente levaduras y bacterias, asociados a los tejidos de cactus en descomposición. Entre las cactáceas que explotan como sitios de cría se pueden reconocer dos tipos principales: los cactus columnares de la subfamilia Cactoideae (por ejemplo, los géneros Cereus Trichocereus) y las tunas o peras espinosas de la subfamilia Opuntioidea (principalmente del género Opuntia). Los primeros son los hospedadores primarios de D. antonietae, D. borborema y D. koepferae, en tanto que las tunas son los hospedadores primarios de D. buzzatii, condición considerada como ancestral. Estos dos tipos de cactus difieren notablemente en varios aspectos de su biología, ecología y, particularmente, en su composición química. En este contexto se enmarca el objetivo general de este trabajo, que se propone identificar, desde una perspectiva genómico-comparativa, factores genéticos asociados a la utilización diferencial de recursos naturales química y nutricionalmente diferentes en el sistema modelo Drosophila-cactus. Esta tesis comienza con una introducción a los antecedentes de la genómica y ecología de este grupo de especies que motivaron la realización de misma, junto con los objetivos propuestos y una breve descripción de los restantes capítulos. Posteriormente, se desarrollan dos enfoques analíticos realizados a partir de la secuenciación de cuatro genomas de novo y el re-análisis del genoma disponible de D. buzzatii. Por un lado, se presenta un estudio mitogenómico comparativo, donde se reportan los mitogenomas de estas especies y el de una especie adicional, D. seriema, también miembro del cluster buzzatii, en conjunto con los resultados de la evolución molecular y las relaciones filogenéticas inferidas a partir de los mitogenomas. Por otro lado, se expone un enfoque combinado de estudios filogenómicos y de genómica comparativa, que se dividió en tres partes. Primero, se reportan las métricas y estadísticas estándares de contigüidad y completitud de los ensamblados generados con una metodología de novo: la longitud total, el número de contigs/scaffolds, el valor de N50 y los porcentajes de completitud de distintos conjuntos de genes ortólogos de copia única que se encuentran conservados en diferentes linajes (grupos BUSCO). En segundo lugar, se muestran los resultados de la anotación estructural y funcional, tales como el número de repeticiones, genes, transcriptos y proteínas anotadas, y se compara la calidad de las mismas con las anotaciones disponibles para otras especies. En tercer lugar, se presenta la filogenia más completa reconstruida hasta el momento para este grupo de especies, la cual obtuvo valores de soporte máximos para todos los nodos y que es contradictoria con la hipótesis filogenética generada con los mitogenomas. A continuación, se reporta el conjunto de genes ortólogos exclusivos del grupo de especies cactófilas, que se obtuvieron a partir de un análisis comparativo que incluyó a las especies del cluster buzzatii, a D. mojavensis (que forma parte del complejo mulleri, que es el grupo hermano del complejo buzatii) y a especies externas no cactofílicas, del mismo subgénero Drosophila y del subgénero Sophophora. Otras comparaciones permitieron identificar, además, conjuntos de genes exclusivos del cluster buzzatii y de las especies que explotan cactus columnares. Las funciones asociadas a estos dos conjuntos de genes fueron coherentes con las supuestas características necesarias para la utilización de recursos naturales química y nutricionalmente diferentes, y que podrían estar asociadas a la preferencia de distintas plantas hospedadoras. Adicionalmente, se presenta un estudio de evolución molecular de la familia de proteínas citocromo P450 (CYP450), conocida por estar relacionada con mecanismos de detoxificación, donde se muestra la expansión y contracción de la misma en relación con el cluster mojavensis. Por último, en base a todos los resultados obtenidos, en las conclusiones generales se destacan los principales aportes de este trabajo.

Identificador:

https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6789_Moreyra