GENÉTICA DE POPULAÇÕES DE OMOPHOITA

GENÉTICA DE POPULAÇÕES DE OMOPHOITA OCTOGUTATTA
(COLEOPTERA: CHRYSOMELIDAE) NA REGIÃO SUL DO BRASIL
Ksenia Skorupa Ribeiro dos Santos (PIBIC/Fundação Araucária/UEPG),
Matheus Azambuja dos Santos, Mateus Henrique Santos (Orientador), e-mail:
[email protected].
Universidade Estadual de Ponta Grossa/Departamento de Biologia Estrutural,
Molecular e Genética.
Genética Animal/Caracterização da biodiversidade em espécies do gênero
Omophoita Chevrolat, 1837 (Coleoptera, Chrysomelidae): Utilizando
marcadores citogenéticos e moleculares.
Palavras-chave: Estrutura populacional, Fluxo gênico, Coleópteros.
Resumo:
Coleópteros da tribo Alticini contém o maior número de espécies neotropicais
de insetos. Sobre a distribuição de Omophoita octogutatta Fabricius 1775 há
uma escassez de trabalhos de genética de populações, sendo importante a
compreensão dos padrões de dispersão e níveis de estruturação na espécie. A
partir disso, foram amostrados indivíduos de Ponta Grossa, Ivaí e Guarapuava
– PR, localidades que apresentam altitudes distintas. Os indivíduos amostrados
tiveram seus DNAs extraídos pelo método de Murray e Thompson (1980). Este
foi amplificado (PCR) e os alelos verificados em gel de poliacrilamida. Para
verificar a influência da altitude na estrutura populacional foram realizados
testes de variabilidade e estruturação genética nos programas Arlequin 3.5.2, e
Structure 2.3.4. O teste Fst mostrou estruturação para Ivaí e fluxo gênico entre
Ponta Grossa e Guarapuava. Já a heterozigosidade apresentou os menores
valores para Ponta Grossa, podendo ser um indicativo de Endogamia ou Deriva
Genética. Apesar da estruturação do Fst, os demais testes apresentaram fluxo
gênico, não corroborando a hipótese de estruturação pela altitude. Desta
maneira mais estudos devem ser realizados para compreender quais fatores
são os responsáveis pelos padrões de distribuição da variação genética em O.
octoguttata.
Introdução
A ordem Coleoptera é a mais diversa dos insetos e, dentre as quatro
subordens, Polyphaga abriga cerca de 90% das espécies em 88 famílias.
Chrysomelidae, família de destaque, abriga a tribo Alticini com a maioria dos
representantes na região neotropical. Dos Alticini, Omophoita octogutatta
Fabricius 1775, endêmica da região, vive em bordas de mata e já foi vista
alimentando-se de folhas de algodoeiro. Sobretudo estudos evolutivos e
citogenéticos para esta ordem são escassos (RILEY et al, 2002; TRIPLEHORN
et al, 2005).
De modo geral, as espécies não se apresentam de forma homogênea
nos ambientes, podendo se estruturar e conter diferenciações alélicas entre
regiões (HARTL & CLARK, 2010). A associação de O. octogutatta com bordas
de mata e a escassez de trabalhos fazem desta espécie um ótimo modelo para
compreender a influência do ambiente na dispersão de espécies. Pela genética
de populações podem ser verificadas barreiras à dispersão de O. octogutatta,
como a altitude, entre as regiões de Ponta Grossa, Guarapuava e Ivaí.
Material e métodos
Foi realizada coleta de 10 indivíduos por localidade nas localidades de
Ponta Grossa, Guarapuava e Ivaí – PR. O DNA foi extraído a partir de três
pernas (do lado direito) pelo método de Murray e Thompson (1980) e o restante
de cada indivíduo, armazenados para futuros trabalhos. As amostras foram
diluídas à 40ng/μL. As amplificações por PCR utilizaram 1X tampão; 1,5mM de
MgCl2; 0,2 mM de dNTP; 0,5 μM de primers forward e reverse; 1U Taq DNA
polimerase e 1 μL de DNA molde, para volume final de 20 μL. Os primers, e
seus tamanhos de bandas originais, foram o PnA03 (205-255pb), PnA04 (174180pb), PnD06 9157-184pb), PnH09 (162-165pb) (VERBAARSCHOT et al,
2007) e MVMS-11 (229-247pb) (PATT et al, 2004). Os produtos da PCR foram
submetidos a eletroforese em gel de poliacrilamida 10% e a identificação dos
alelos foi feita utilizando 100 pb antes e depois do tamanho original descrito
anteriormente.
No programa Arlequin 3.5.2 (EXCOFFIER, 2015) foram estimados os
índices de diversidade populacional, número de alelos e a heterozigosidade. A
estrutura populacional foi verificada por Fst de Wright (1931) e Variância
Molecular (AMOVA), onde as populações foram agrupadas por altitude
considerando Ponta Grossa (960m) e Guarapuava (1100m) como Grupo 1, por
apresentarem altitudes similares, e Ivaí (700m) no Grupo 2.
A hierarquização populacional realizou-se pelo modelo Bayesiano no
programa Structure 2.3.4 (PRITCHARD et al, 2000) obtendo gráficos de
estruturação populacional.
Resultados e Discussão
Os géis de poliacrilamida mostraram bandas próximas as descritas por
Verbaarschot et al (2007) e Patt et al (2004). Trabalhos anteriores (SANTOS et
al, 2015) obtiveram amplificação do marcador PnA04 para O. octogutatta,
entretanto, neste trabalho não foi bem sucedida, possivelmente devido a
alterações de equipamentos e reagentes.
Índices de variabilidade: A heterozigosidade em marcadores moleculares é a
probabilidade de o indivíduo ser heterozigoto naquele locus (SÁNCHEZ, 2008).
A heterozigosidade (Tabela II) é a estimativa da variabilidade. Em casos
de endogamia ou deriva genética ela encontra-se reduzida, o que pode explicar
a baixa quantidade em Ponta Grossa.
Estruturação populacional: Os testes Fst estão representados na Tabela I.
Tabela I. Marcadores com estruturação significativa (p<0.05). Diagonal inferior
esquerda: valores de Fst; Diagonal superior direita: significância.
PnA03
Ponta Grossa
Ivaí
Guarapuava
Espécie
Ponta Grossa
Ivaí
Guarapuava
Ponta Grossa
Ivaí
0.00000 +/- 0.00000
0,30497
0.35626
0.04706
1.00000
0.00000
0.00000 +/- 0.00000
1.00000
Guarapuava
0.00000 +/- 0.00000
0.10811 +/- 0.03780
0.99099 +/- 0.00300
0.00000 +/- 0.00000
-
PnA03: Ponta Grossa apresentou estruturação em relação as outras
localidades. Guarapuava e Ivaí apresentaram fluxo gênico ente si.
PnD06, PnH09 e MvMs11: não significativos, indicando fluxo gênico.
Tabela II. Valores de heterozigosidade observada (Ho), esperada (He) e desvio
padrão (d.p.) para as três localidades amostradas.
Localidade/
Primer
PnA03
Ponta
Grossa
0.26667 0.25152 0,12500
0,29444 0.47500
0.59722
0.43333 0.47576
(d.p. de (d.p. de (d.p.
de (d.p. de (d.p.
de (d.p.
de (d.p. de (d.p. de
0.09428) 0.07285) 0.17678) 0,08641) 0.41130) 0.27938) 0.32998) 0.01286)
Ivaí
0.62963 0.49891 0.32778
0.25752 0.44213
0.35112
0.55000 0.31316
(d.p. de (d.p. de (d.p.
de (d.p. de (d.p.
de (d.p.
de (d.p. de (d.p. de
0.06415) 0.02641) 0.30381) 0,17018) 0.33338) 0.19465) 0.63640) 0.30145)
Ho
PnD06
He
Ho
PnH09
He
Ho
MvMs11
He
Ho
He
Guarapuava 0.59259 0.47059 0,41429
0.43333 0.56389
0.41635
0.55000 0.31316
(d.p. de (d.p. de (d.p.
de (d.p. de (d.p.
de (d.p.
de (d.p. de (d.p. de
0.25660) 0.09056) 0.24032) 0.28480) 0.35525) 0.10565) 0.63640) 0.30145)
Total espécie Ho
0.30953 (d.p. de 0.25918)
He
0.28392 (d.p. de 0.16985)
Os resultados demonstram que apenas Ivaí apresenta estruturação e
que existe um fluxo gênico entre Guarapuava e Ponta Grossa. A AMOVA
apresentou resultados que indicam que a variabilidade está entre os Grupos 1
e 2, mas os valores apresentados não foram significativos para corroborar
estruturação gênica devido à altitude.
O programa Structure não mostrou estruturação entre as localidades
(Gráfico I), indicando que a altitude não representa barreira ao fluxo gênico.
Gráfico I: Análise de estruturação populacional ou fluxo gênico entre todos os
primers das regiões amostradas.
Conclusões
A estruturação foi verificada parcialmente nas análises, demonstrando
que a população de Ivaí apresenta indícios de estruturação. Mesmo isso
podendo ser o resultado de isolamento pela altitude, os demais testes não
corroboram essa hipótese. A variabilidade (heterozigosidade) apresentou
valores baixos para a região de Ponta Grossa, indicando possíveis efeitos de
Endogamia e/ou Deriva Genética. Apesar dos resultados preliminares, não foi
possível concluir que a diferença na altitude é o fator determinante para o
padrão de estruturação, porém, mais trabalhos são necessários para se
verificar o que rege os padrões de distribuição genética em O. octoguttata.
Agradecimentos
À minha família, pelo incentivo de ingresso na pesquisa científica. À
UEPG, Laboratório de Genética Evolutiva e Fundação Araucária que
proporcionaram conhecimento e infraestrutura.
Aos meus colegas que auxiliaram no aperfeiçoamento das técnicas de
laboratório e a todos que auxiliaram na realização deste trabalho.
Referências
EXCOFFIER, L. Arlequin: Na Integrated Software for Population Genetics Data
Analysis. Computational and Molecular Population Genetics, Unibe. 2015.
HARTL, D.& CLARK, A. G. Princípios de Genética de Populações. 4ª ed., 2010.
MURRAY, M. G.; THOMPSON, W. F. Rapid isolation of high molecular weight plant
DNA. Nucleic Acids Research, Oxford, v. 8, n. 19, p. 4321–4326, oct., 1980.
PATT, A. et al. Isolation and characterization of microsatellite loci in Monolepta vincta
Gerstaecker, 1871 (Coleoptera, Chrysomelidae, Galerucinae). Molecular Ecology
Resources, v. 4, p. 572-574, 2004.
PRITCHARD, J. K., STEPHENS, M., DONNELLY, P. Inference of Population Structure
Using Multilocus Genotype Data. Genetics 155: 945-959. 2000.
RILEY, E. G. et al. Chrysomelidae Latreille 1802. American beetles: p. 617-691, 2002.
SANTOS, M. A. et al. Transferibilidade de locus microssatélites entre espécies de
Coleoptera e diversidade populacional em Omophoita octoguttata (Coleoptera,
Chrysomelidae, Alticinae). Ponta Grossa, 2015
SÁNCHEZ, C. F. B. Diversidade entre e dentro de populações simuladas sob deriva
genética. Universidade Federal de Viçosa, MG. 2008.
TRIPLEHORN, C. A. et al. Borror and DeLong's Introduction to the Study of Insects. 7.
ed. Australia: Brooks Cole, 2005
VERBAARCHOT, P. et al. Isolation of polymorphic microsatellite loci from flea beetle
Phyllotreta nemorum L. (Coleoptera: Chrysomelidae). Molecular Ecology
Resources, v. 7, p. 60-62, 2007.
WRIGHT, S. Evolution and genetics of populations. Vol. 2: The theory of gene
frequencies. University of Chicago Press, Londres, p. 511, 1978.