Made available in DSpace on 2016-06-02T20:20:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4015.pdf: 10035531 bytes, checksum: 9f66b1eda402485df89e3da690e02c59 (MD5) Previous issue date: 2011-12-19 / Universidade Federal de Minas Gerais / The fishes from the Erythrinidae family present a wide karyotypic variation with several karyomorphs already identified for some species, including the presence of different sex chromosome systems. In Erythrinus erythrinus a well-differentiated X1X2Y system occurs in karyomorph D, as well as undifferentiated sex chromosomes in other karyomorphs of this species. In Hoplias malabaricus, single and multiple sex chromosome systems, as well as undifferentiated, can also be found. Among these, there is a well-differentiated XY system in karyomorph B, a nascent XY system in karyomorph C and a X1X2Y system in karyomorph D. The purpose of this thesis was to analyze the genomic differentiation occurred between E. erythrinus and H. malabaricus karyomorphs, with a particular focus on the sex chromosomes. To this end, besides the classical chromosomal analysis, repetitive DNA sequences and microdissected sex chromosomes were used as probes for fluorescence in situ hybridization (FISH) procedures. The evolutionary pathways for the sex chromosome systems of H. malabaricus and E. erythrinus karyomorphs were investigated. Allopatric populations of E. erythrinus karyomorphs A and D were analyzed and showed significant differences in relation to their karyotypes, where chromosomal rearrangements and genomic changes stood out as significant events during the evolutionary process. The genomic dispersion of transposable elements Rex3 associated with the 5S ribosomal DNA, as well as the differentiation of a multiple X1X2Y sex chromosome system were prominent events in the differentiation of karyomorph D. The role of repetitive elements in the process of differentiation of sex chromosomes was also analyzed. In this sense, we performed a comparative study of the distribution of twelve microsatellites (mono-, di-and trinucleotide) in the XY and X1X2Y systems, present in karyomorphs B and D of H. malabaricus, respectively. The differential distribution of microsatellites along the chromosomes in both systems were demonstrated, possibly as a direct reflection of their modes of origin, with a significant accumulation of repeats on the X chromosome of the XY system, in contrast to that found in the X1X2Y sex chromosomes system. The processes acting in the differentiation of sex chromosomes are not yet completely understood. However, the accumulation of repetitive DNA sequences may represent an early step in the differentiation of simple sex chromosomes systems (XY and ZW), highlighting the role of these sequences in their differentiation, and contributing to the reduction of recombination between the undifferentiated ancestor sex pair. On the other hand, in multiple systems, the chromosomal rearrangements implicated in the origin of these systems, appear to represent the primary factors responsible for the reduction of recombination without the need for additional genomic modifications. The comparative mapping of different repetitive DNA sequences in meiotic and mitotic chromosomes pointed for an independent differentiation process of the X1X2Y sex chromosomes in E. erythrinus and H. malabaricus. Additionally, sex chromosomes probes, isolated by microdissection, were used in experiments of whole chromosome painting (wcp), proving to be a powerful tool for the study of sex chromosomes evolution. It was shown that the chromosomes of the X1X2Y system have evolved independently in H. malabaricus and E. erythrinus where different autosomes were firstly converted to a slightly different XY sex pair in each species, followed by dinstinct chromosomal rearrangements in the origin of these systems. In turn, the chromosome painting also showed the independent origin for the XY system of H. malabaricus karyomorphs B and C. Again, distinct autosomal pairs present in the ancestor karyomorphs were converted into the XY chromosomes, now present in karyomorphs B and C. It has been well characterized the direct relationship between the XY system of karyomorph C and the origin of the X1X2Y system present in karyomorph D. Thus, even between congeneric species (E. erythrinus and H. malabaricus), as well as between karyomorphs of the same nominal species (H. malabaricus), the sex chromosomes have evolved independently, demonstrating the great plasticity of this evolutionary process in fishes. / Os peixes da família Erythrinidae apresentam uma ampla variação cariotípica, com diversos cariomorfos já identificados para algumas espécies, incluindo diferentes sistemas de cromossomos sexuais. Em Erythrinus erythrinus, um sistema X1X2Y bem diferenciado ocorre no cariomorfo D, assim como cromossomos sexuais indiferenciados em outros cariomorfos desta espécie. Em Hoplias malabaricus, sistemas de cromossomos sexuais simples e múltiplos, bem como indiferenciados, podem ser também encontrados. Entre estes, destaca-se um sistema XY bem diferenciado no cariomorfo B, um sistema XY nascente no cariomorfo C e um sistema X1X2Y no cariomorfo D. A proposta desta tese foi analisar a diferenciação genômica entre cariomorfos de E. erythrinus e H. malabaricus, com um enfoque especialmente voltado para os cromossomos sexuais. Para tanto, além das análises cromossômicas clássicas, foi realizado o mapeamento citogenético de seqüências de DNAs repetitivos, assim como a obtenção de sondas por microdissecção de cromossomos sexuais e a hibridização fluorescente in situ (FISH) nos cromossomos. Procurou-se testar o caminho evolutivo, quanto à origem independente ou em comum entre os sistemas de cromossomos sexuais dos cariomorfos de H. malabaricus e de E. erythrinus. Populações alopátricas dos cariomorfos A e D de E. erythrinus foram analisadas evidenciando diferenças significativas em relação ao cariótipo, onde rearranjos cromossômicos e alterações genômicas destacaram-se como eventos significativos durante o processo evolutivo. A dispersão genômica dos elementos transponíveis Rex3, associados ao DNA ribossomal 5S, bem como a diferenciação de um sistema de cromossomos sexuais múltiplos X1X2Y, foram eventos de destaque na diferenciação do cariomorfo D. Foi também analisado o papel de elementos repetitivos no processo de diferenciação dos cromossomos sexuais. Neste sentido, foi realizado um estudo comparativo da distribuição de doze microssatélites (mono-, di- e trinucleotídeos) nos sistemas XY e X1X2Y, presentes nos cariomorfos B e D de H. malabaricus, respectivamente. Foi demonstrada a distribuição diferencial de microsatélites ao longo dos cromossomos em ambos os sistemas, possivelmente como reflexo direto dos seus modos de origem, com um acúmulo significativo no cromossomo X do sistema XY, em contraste com o que se verifica nos cromossomos sexuais do sistema X1X2Y. Os processos que atuam na diferenciação dos cromossomos sexuais ainda não estão completamente esclarecidos. No entanto, o acúmulo de seqüências repetitivas de DNA pode representar um dos primeiros passos na diferenciação dos sistemas simples de cromossomos sexuais (XY e ZW), destacando o papel dessas seqüências na sua diferenciação, podendo contribuir para a redução da recombinação entre o par sexual ancestral indiferenciado. Por outro lado, nos sistemas múltiplos, os próprios rearranjos cromossômicos, implicados na origem desses sistemas, parecem representar fatores primários para redução da recombinação, sem a necessidade de modificações adicionais no genoma. O mapeamento comparativo de diversas seqüências repetitivas de DNA em cromossomos mitóticos e meióticos apontou para um processo de diferenciação independente dos cromossomos sexuais X1X2Y em E. erythrinus e H. malabaricus. Adicionalmente, sondas de cromossomos sexuais, isolados por microdissecção, foram empregadas em experimentos de pintura cromossômica total (wcp), mostrando-se uma ferramenta esclarecedora para a elucidação desse processo. Foi demonstrado que os cromossomos do sistema X1X2Y evoluíram de forma independente em H. malabaricus e E. erythrinus, onde diferentes autossomos foram primeiramente convertidos em um par sexual XY pouco diferenciado em cada espécie, seguindo-se rearranjos cromossômicos diferenciados na origem desse sistema. Por sua vez, a pintura 1 cromossômica também mostrou a origem independente para o sistema XY dos cariomorfos B e C de H. malabaricus. Novamente, distintos pares autossômicos de cariomorfos ancestrais foram convertidos nos cromossomos XY, agora presentes nos cariomorfos B e C. Foi bem caracterizado o relacionamento direto do sistema XY nascente do cariomorfo C com a origem do sistema X1X2Y do cariomorfo D. Assim sendo, tanto entre espécies cofamiliares (E. erythrinus e H. malabaricus), assim como entre cariomorfos de uma mesma espécie nominal (H. malabaricus), os cromossomos sexuais apresentam evolução independente, evidenciando a grande plasticidade desse processo evolutivo entre os peixes.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:25:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 isamara.pdf: 1125655 bytes, checksum: 8f7b2f7606310b4ddb2713e9e4043ec0 (MD5) Previous issue date: 2012-02-13 / Chemical contamination removal in soil and water depends on microbiological community that is able to degrade these compounds. There is a great evolutionary interest on studying microorganisms that metabolize the xenobiotic ones, since they have relatively been seen as new in the last five decades. Little is known about structure variation of microbiological community of soil due do the absence and presence of s-triazine herbicides.Unlike crop dependent methods that require time to detect bacteria, molecular techniques have been developed to identify individual species in mixed populations under natural enviromments. Fluorescence in situ Hibiridization (FISH) technique overcomes some difficulties that are found out in other molecular techniques, as it does not need DNA isolation and amplification steps and allows the identification of specific genes in intact cells. Thus, this study aimed at comparing the absence/presence of atrazine effect on bacteriological community structure in soil according to the phylogenetic aspect. Target probes were used on subdivisions of alpha, beta and gamma Proteobacteria, gram-positive bacteria with high G+C content, ammonia oxidizing bacteria, nitrite oxidizing bacteria and Planctomycetes. It was also used an AtzB1 specific probe to check the atzB gene presence, which makes part of s-triazine degradation. Bacteriological amount was determined by direct counting on epifluorescence microscopy, while the corresponding values to each probe were expressed in percentages of the total count with DAPI for each sample. According to this study, positive cells were found out for all probes used in both soils, but the abundance of all groups was lower in soil contaminated with atrazine herbicide, thereby demonstrating its negative influence. Planctomycetes was the most affected group with 57% lower abundance in contaminated soil. The nitrite oxidizing bacteria was the second most affected group followed by β-Proteobacteria. It was also detected the gene atzB presence, so, it can be inferred that there are potentially degrading s-triazine bacteria in both soils. / A remoção da contaminação química no solo e água é dependente principalmente da presença de uma comunidade microbiana capaz de degradar tais compostos. A existência de microorganismos capazes de metabolizar xenobióticos é de um considerável interesse evolucionário, uma vez que estes compostos são relativamente novos no planeta nas últimas cinco décadas. Pouco se sabe sobre a variação da estrutura da comunidade microbiana do solo em função da ausência e presença dos herbicidas s-triazínicos. Diferentemente dos métodos dependentes de cultivo, que requerem tempo para a detecção de bactérias, técnicas moleculares vem sendo desenvolvidas para o reconhecimento de espécies individuais em populações mistas em ambientes naturais. A técnica de Hibridização Fluorescente in situ (FISH) supera algumas dificuldades encontradas com outras técnicas moleculares, pois dispensa as etapas de isolamento e amplificação de DNA e permite a identificação de genes específicos em células intactas. Em virtude disso, o presente trabalho teve como objetivo comparar o efeito da ausência/presença de atrazina na estrutura da comunidade bacteriana do solo no aspecto filogenético. Foram utilizadas sondas alvo para as subdivisões de Proteobactéria alfa, beta e gama, bactérias Gram-positivas com alto teor de G + C e Betaproteobactérias oxidantes de amônia, Bactérias oxidantes de Nitrito e Planctomicetos. Também foi utilizada uma sonda específica AtzB1 para verificar a presença do gene atzB que está envolvido na degradação das s-triazínas. A abundância bacteriana foi determinada através de contagem direta em microscopia de epifluorescência, e os valores correspondentes a cada sonda foram expressos em porcentagem da contagem total com DAPI para cada amostra. No presente estudo células positivas para todas as sondas utilizadas foram encontradas em ambos os solos, porém a abundância de todos os grupos foi menor no solo contaminado com o herbicida atrazina, demonstrando dessa forma a influência negativa do mesmo, sendo o grupo mais afetado o dos Planctomicetos com uma abundância 57% menor em solo contaminado. O segundo grupo mais afetado foi o das bactérias oxidantes de nitrito seguido pelo grupo das β-Proteobactérias. Foi também detectado no presente estudo a presença do gene atzB demonstrando que em ambos os solos existem bactérias potencialmente degradadoras de s-triazinas.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 isamara.pdf: 1125655 bytes, checksum: 8f7b2f7606310b4ddb2713e9e4043ec0 (MD5) Previous issue date: 2012-02-13 / Chemical contamination removal in soil and water depends on microbiological community that is able to degrade these compounds. There is a great evolutionary interest on studying microorganisms that metabolize the xenobiotic ones, since they have relatively been seen as new in the last five decades. Little is known about structure variation of microbiological community of soil due do the absence and presence of s-triazine herbicides.Unlike crop dependent methods that require time to detect bacteria, molecular techniques have been developed to identify individual species in mixed populations under natural enviromments. Fluorescence in situ Hibiridization (FISH) technique overcomes some difficulties that are found out in other molecular techniques, as it does not need DNA isolation and amplification steps and allows the identification of specific genes in intact cells. Thus, this study aimed at comparing the absence/presence of atrazine effect on bacteriological community structure in soil according to the phylogenetic aspect. Target probes were used on subdivisions of alpha, beta and gamma Proteobacteria, gram-positive bacteria with high G+C content, ammonia oxidizing bacteria, nitrite oxidizing bacteria and Planctomycetes. It was also used an AtzB1 specific probe to check the atzB gene presence, which makes part of s-triazine degradation. Bacteriological amount was determined by direct counting on epifluorescence microscopy, while the corresponding values to each probe were expressed in percentages of the total count with DAPI for each sample. According to this study, positive cells were found out for all probes used in both soils, but the abundance of all groups was lower in soil contaminated with atrazine herbicide, thereby demonstrating its negative influence. Planctomycetes was the most affected group with 57% lower abundance in contaminated soil. The nitrite oxidizing bacteria was the second most affected group followed by β-Proteobacteria. It was also detected the gene atzB presence, so, it can be inferred that there are potentially degrading s-triazine bacteria in both soils. / A remoção da contaminação química no solo e água é dependente principalmente da presença de uma comunidade microbiana capaz de degradar tais compostos. A existência de microorganismos capazes de metabolizar xenobióticos é de um considerável interesse evolucionário, uma vez que estes compostos são relativamente novos no planeta nas últimas cinco décadas. Pouco se sabe sobre a variação da estrutura da comunidade microbiana do solo em função da ausência e presença dos herbicidas s-triazínicos. Diferentemente dos métodos dependentes de cultivo, que requerem tempo para a detecção de bactérias, técnicas moleculares vem sendo desenvolvidas para o reconhecimento de espécies individuais em populações mistas em ambientes naturais. A técnica de Hibridização Fluorescente in situ (FISH) supera algumas dificuldades encontradas com outras técnicas moleculares, pois dispensa as etapas de isolamento e amplificação de DNA e permite a identificação de genes específicos em células intactas. Em virtude disso, o presente trabalho teve como objetivo comparar o efeito da ausência/presença de atrazina na estrutura da comunidade bacteriana do solo no aspecto filogenético. Foram utilizadas sondas alvo para as subdivisões de Proteobactéria alfa, beta e gama, bactérias Gram-positivas com alto teor de G + C e Betaproteobactérias oxidantes de amônia, Bactérias oxidantes de Nitrito e Planctomicetos. Também foi utilizada uma sonda específica AtzB1 para verificar a presença do gene atzB que está envolvido na degradação das s-triazínas. A abundância bacteriana foi determinada através de contagem direta em microscopia de epifluorescência, e os valores correspondentes a cada sonda foram expressos em porcentagem da contagem total com DAPI para cada amostra. No presente estudo células positivas para todas as sondas utilizadas foram encontradas em ambos os solos, porém a abundância de todos os grupos foi menor no solo contaminado com o herbicida atrazina, demonstrando dessa forma a influência negativa do mesmo, sendo o grupo mais afetado o dos Planctomicetos com uma abundância 57% menor em solo contaminado. O segundo grupo mais afetado foi o das bactérias oxidantes de nitrito seguido pelo grupo das β-Proteobactérias. Foi também detectado no presente estudo a presença do gene atzB demonstrando que em ambos os solos existem bactérias potencialmente degradadoras de s-triazinas.

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No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2017-03-03 / Lippia alba (Verbenaceae), é uma espécie herbácea tropical com grande plasticidade fenotípica e genômica, amplamente utilizada na medicina popular. Recentemente, a espécie foi descrita como um novo complexo autopoliploide contendo cinco números cromossômicos (2x=30, 2x=30+8, 3x=45, 4x=60 e 6x=90), e esforços têm sido feitos a fim de entender sua origem e evolução. No presente trabalho, foram descritos perfis cariotípicos mais detalhados da espécie, por meio de mapeamento cromossômico utilizando sondas espécie-específicas e análises do comportamento meiótico e de viabilidade polínica. A partir do sequenciamento genômico de baixa cobertura (IIlumina MiSeq), foram desenvolvidos novos marcadores citogenéticos (denominados CL66 e CL98) os quais foram utilizados para o mapeamento cromossômico em acessos representando os cinco citótipos do complexo. Para a análise meiótica, seis estágios da divisão (metáfase I; anáfase I + telófase I; metáfase II; anáfase II + telófase II) foram quantificados, e aproximadamente, 100 células foram avaliadas para cada estágio. Os mesmos acessos foram avaliados quanto à viabilidade polínica (1.000 grãos de pólen foram quantificados para cada indivíduo). Os resultados da Hibridização Fluorescente in situ (FISH) revelaram que ambas as repetições satélite estão localizadas na porção terminal dos cromossomos. Em geral, a repetição CL98 mostrou um padrão uniforme nos diferentes acessos. Foram observados dois, três, quatro e seis cromossomos marcados em diploides, triploides, tetraploides e hexaploide, respectivamente, revelando que o número de cromossomos marcados variou proporcionalmente, de acordo com o nível de ploidia do acesso. Por outro lado, a repetição CL66 apresentou-se polimórfica. Variações foram observadas entre os acessos, principalmente, entre os indivíduos diploides. Com relação às análises meióticas, alto percentual de irregularidade foi observado nos citótipos poliploides. Entretanto, alguns acessos 2x também mostraram consideráveis erros durante a microsporogênese. Entre as irregularidades encontradas, destacam-se: pareamento cromossômico anormal; segregação cromossômica desigual; cromossomos perdidos; tríades e políades. Os resultados da viabilidade polínica corroboraram os dados da meiose. A partir do conjunto de dados obtidos foi possível concluir que 1) a metodologia para o desenvolvimento de marcadores cromossômicos específicos para L. alba mostrou-se eficiente; 2) as repetições satélite exibiram diferentes comportamentos (estável e dinâmico) no genoma de L. alba; 3) a ocorrência de microsporogênese irregular em diploides, associada à viabilidade polínica, sugerem que os acessos 2x sejam elementos importantes na formação do complexo poliploide e 4) a ampla variação cariotípica observada na espécie pode ser consequência de múltiplos e independentes eventos de duplicação genômica, aliado a rearranjos cromossômicos. Possivelmente, L. alba encontra-se em processo de estabilização do seu cariótipo tornando a espécie, um importante modelo para estudos de poliploides naturais nos trópicos. / Lippia alba (Verbenaceae) is a tropical aromatic shrub with extensive phenotypical and genomic plasticity widely used in traditional medicine. Recently, the species was described as a new natural autopolyploid complex with five distinct chromosome numbers (2x=30, 2x=30+8, 3x=45, 4x=60 and 6x=90). Strides have been done in order to understand the cytotypes origin and species evolution. In this study, a detailed karyotype of L. alba using Fluorescence in situ Hybridization (FISH) with species-specific probes was described. We also report the meiosis behavior and pollen viability in sixty accessions. Using massive parallel sequencing (IIlumina MiSeq platform) new cytogenetic landmarks (CL66 and CL98) were chosen for probing all cytotypes described for the species. For meiotic analysis, the percentage of abnormalities was quantified, evaluating around 100 cells in six stages (metaphase I; anaphase I + telophase I; metaphase II; anaphase II + telophase II). Around 1,000 pollen per accession were used to estimate pollen viability. FISH results revealed that both satDNA arrays are located preferentially on terminal sites of the chromosomes. In general, the CL98 repeat showed a uniform pattern in different accessions. We observed 2, 3, 4, and 6 marked chromosomes respectively in diploid, triploid, tetraploid and hexaploid accessions revealing that the number of depicted chromosomes varied proportionally according to the ploidy level. On the other hand, the CL66 repeat was polymorphic. Great variations were observed among the accessions mainly within the diploids. In general, the meiotic analysis revealed higher index of abnormalities in polyploid cytotypes. However, some 2x accessions also showed considerable irregularities during the microsporogenesis. Desynapsis, unequal segregation, lost chromosomes, triads and polyads were the most common irregularities observed. Pollen viability analysis corroborated the meiosis data. It was possible to conclude that 1) the development of specific landmarks for L. alba was efficient; 2) the karyotypic profiles of both satDNA revealed different behavior; 3) microsporogenesis analysis and pollen viability of 2x accessions suggest that diploids are the key point for the origin of the polyploid complex and 4) independent and multiples events of genome duplication associated to chromosome rearrangements may have generated great karyotypic variation in the species. L. alba karyotype is possibly under stabilization process making the species an important model to study natural polyploids in the tropics.