Grande parte da flora tropical brasileira é polinizada por abelhas, com destaque àquelas pertencentes à tribo Meliponini (abelhas sem ferrão). A espécie Tetragonisca angustula, conhecida popularmente como jataí, tem sido o alvo principal dos meliponicultores dada a sua abundância, fácil manejo, docilidade e pureza do mel. Contudo as práticas de divisão de ninho nos meliponários podem aumentar a estruturação genética e o isolamento populacional, assim como o endocruzamento. Isso causa a diminuição da heterozigose populacional e da variabilidade genética. Populações naturais desta espécie já foram estudadas, contudo a variabilidade genética de amostras de meliponários ainda não foi avaliada. O objetivo deste trabalho foi analisar a variabilidade genética de Tetragonisca angustula provenientes de nove meliponários, fazendo uma correlação dessa variabilidade com as práticas de meliponicultura. O acesso a variabilidade genética foi realizado por meio da análise de nove lócus de microssatélites e o sequenciamento parcial de dois genes mitocondriais. Um total de 430 indivíduos (um por ninho) foram amostrados em: Pedreira (PED), Amparo (AMP), ambos em São Paulo; Marechal Cândido Rondon (MCR1 e MCR2), São Miguel do Iguaçu (SMI), Santa Helena (SHE1 e SHE2), Entre Rios do Oeste (ERO) e Curitiba (CUR), todos no Paraná. Cem indivíduos (SSB e PNI) coletados na natureza foram usados como controle da variabilidade genética. Os resultados mostraram alta diferenciação genética entre as amostras do Paraná e São Paulo, mas baixa se comparadas \"intra-estado\". Para o DNA mitocondrial (DNAmt) as amostras controle se mostraram diferenciadas em relação aos meliponários. A variabilidade genética nuclear foi alta e a mitocondrial foi baixa para a maioria dos meliponários. Não houve evidências de endocruzamento nos meliponários. A alta variabilidade genética nuclear, ausência de endocruzamento e a baixa diferenciação populacional são explicadas por fluxo gênico através de machos. A moderada diversidade genética mitocondrial em PED e AMP pode ser devido a ausência de práticas de meliponicultura. Em CUR esse mesmo resultado pode ser explicado pelo transporte artificial de colônias para esse meliponário. Para o restante dos meliponários a baixa variabilidade genética mitocondrial pode ser explicada pela prática de divisão de colônias. Esses resultados são importantes para a meliponicultura, pois indicam que as práticas de divisão de ninhos não afetam a variabilidade genética nuclear. Assim os problemas inerentes a baixa variabilidade genética nuclear e a estruturação populacional como endocruzamento e produção de machos diploides são mínimos ou inexistentes. Para isso sugerimos que a implementação do meliponário deva ser feita o mais próximo da mata e o local deve ficar dentro da distribuição da espécie escolhida para garantir o fluxo gênico através de machos / Most of the Brazilian tropical flora is pollinated by bees, especially by those belonging to the tribe Meliponini (stingless bees). Tetragonisca angustula has been aim of Meliponini beekeepers, especially for its well valued honey and easy keeping and abundance. The practices of nest division in meliponaries can increase the genetic structure and population isolation as well as inbreeding, that leads to a decreasing in population heterozygosity and genetic variability. Natural populations of T. angustula have already been studied nonetheless the genetic variability of Meliponaries samples has not been assessed yet. This project aimed to measure the genetic variability of T. angustula maintained in nine meliponaries, correlated it to Meliponini beekeeping practices. The genetic variability will be assessed by nine microsatellite loci analysis and two partial mitochondrial gene sequencing (COI and CytB). A total of 430 individual (one per nest) were sampled in: Pedreira (PED), Amparo (AMP), both in São Paulo state, Marechal Cândido Rondon (MCR1 and MCR2), São Miguel do Iguaçu (SMI), Santa Helena (SHE1 and SHE2), Entre Rios do Oeste (ERO) and Curitiba (CUR), all in Paraná state. A hundred individuals (SSB and PNI) collected from nature were used for comparison. It was found high population differentiation between Paraná and São Paulo samples, but low by \"intra-state\" comparison. High mitochondrial genetic differentiation was found between control samples and meliponaries. The nuclear genetic variability was high and the mitochondrial was low for most of meliponaries. No inbreeding was detected in meliponaries. The high nuclear genetic variability, absence of inbreeding and low population differentiation can be explained by gene flow through males. The moderated mitochondrial genetic diversity in PED and AMP may be related to absence of the Meliponini beekeeping practices. CUR presented the same result that can be explained by artificial transportation of colonies to this meliponary. The low mitochondrial genetic variability detected on rest of the meliponaries may be related to colony division practices. These results are important for meliponiculture, because indicate that colony division practices do not affect the nuclear genetic variability. Thus the issues related to low nuclear genetic variability and population structure as inbreeding and diploid males production are almost absent. For this, we suggest that the meliponary implementation must be done as closest as possible of the forest and this location must be according to geographic distribution of the chosen species, in order to ensure the gene flow through males

Nannotrigona testaceicornis é uma espécie de abelha sem ferrão sendo que seus ninhos são largamente encontrados na zona urbana. Os meliponíneos estão entre os principais polinizadores da flora brasileira, no entanto, muitas espécies estão seriamente ameaçadas de extinção em consequência da perda do habitat e isolamento causados principalmente pelo desmatamento, uso indiscriminado de defensivos agrícolas e grandes queimadas, pois tais alterações resultam em ecossistemas fragmentados, formando mosaicos de vegetação remanescente, mergulhados numa paisagem antropizada. Nesse processo, grandes populações são reduzidas e subdivididas, o que pode acarretar alterações ecológicas e genéticas. Estudos populacionais de espécies de meliponíneos ainda são muito escassos, fazendo-se necessário a ampliação desses estudos para uma melhor compreensão da dinâmica populacional dessas abelhas. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo a realização de um estudo populacional em ninhos amostrados nos estados de São Paulo e Minas Gerais, utilizando-se o mtDNA como ferramenta molecular. As análises através de PCR+RFLP de 05 regiões do mtDNA não revelaram polimorfismos nas populações estudadas, sendo detectado apenas um haplótipo. O estudo através do sequenciamento de um fragmento do gene COI I de sessenta operárias provenientes do campus da USPRP, Ribeirão Preto, Bonfim Paulista, Franca, Campinas, São Paulo, Uberlândia, Várzea da Palma, Viçosa e Caratinga, revelou a presença de cinco haplótipos nas populações amostradas dos quais três eram exclusivos de uma única populaçaõ e um era compartilhado por 70% das populações. A média da diversidade haplotípica (Hd= 0,264), e a diversidade nucleotídica (=0,00386) foram avaliadas revelando uma baixa divergência entre os haplótipos encontrados. As análises estatísticas revelaram que as populações estudadas estão estruturadas em três grupos, sendo esta estruturação um reflexo de eventos antigos em consequência de mudanças climáticas devido às glaciações do Pleistoceno levando a um gargalo populacional e posterior dispersão, juntamente com a barreira geográfica do mosaico de montanhas do complexo da Serra do Espinhaço que isolou duas das populações estudadas (Viçosa e Caratinga) levando à diferenciação das mesmas. / Nannotrigona testaceicornis is a stingless bee species whose nests are widely found in urban regions. The meliponines are among the most important Brazilian flora pollinators, however, many species are in seriously extinction danger due to habitat loss and isolation caused by deforestation, indiscriminate use of agricultural defensives, and great extent burnings. These changes result in fragmented ecosystems, in small extent of land showing residual vegetation, and in a human impacted landscape. In this process, large populations are reduced and subdivided, leading to ecological and genetic changes. Population studies of meliponine species are still scarce, showing the necessity of more investigation to a better understanding of the population dynamics of these bees. In this context, this work aimed to perform a population study in nests sampled in São Paulo and Minas Gerais states, using the mtDNA as a molecular tool. The PCR+RFLP analyses of five mtDNA regions did not show polymorphisms among the studied populations, and just one haplotype was detected. The study through CO I gene fragment sequencing in sixty workers collected in ten different places from the two Brazilian states mentioned above revealed the presence of five haplotypes. Three of them were exclusive to just one population and one was shared by 70% of the studied populations. The average haplotype diversity (Hd= 0.264) and the average nucleotide diversity (=0.00386) were estimated and showed low deviation among the haplotypes. The statistical analyses revealed that the studied populations are structured in three groups. This split may be explained as a consequence of ancient events caused by climatic changes due to Pleistocene glaciations resulting in a population bottleneck and later dispersion; in addition to these, a geographical barrier formed by the Serra do Espinhaço mountain complex, had isolated two of the studied populations (Viçosa and Caratinga), conducing them to differentiation.

O Vale do Ribeira é uma área que ocupa cerca de 10% da região sul do estado de São Paulo e abriga pelo menos 30 remanescentes de quilombos. Dessas, 24 já foram oficialmente reconhecidos ou estão em fase de reconhecimento. Com a finalidade de contribuir para o conhecimento da estrutura populacional e da história de formação dessas comunidades afro-descendentes, estudamos o DNA mitocondrial de 939 indivíduos adultos de doze populações de quilombos: Abobral Margem Esquerda (100), Abobral Margem Direita (41), Galvão (59), São Pedro (65), Pedro Cubas (100), Pilões (49), Maria Rosa (19), André Lópes (110), Nhunguara (123), Sapatu (95), Ivaporunduva (133), Poça (51), além de uma amostra de 104 indivíduos da cidade de São Paulo. As estratégias empregadas para a determinação dos haplogrupos de DNA mitocondrial se basearam em PCR-RFLP (sítio 3592 com a enzima Hpa I), estudo da deleção de 9pb (entre os genes da COII e RNAtLys) e sequenciamento da região hipervariável I do DNA mitocondrial (HVS-I). Nas doze populações de quilombos, importante contribuição ameríndia (com 49,3% de linhagens) e africana (49,2% das linhagens) foram detectadas e poucas linhagens européias foram observadas. Resultados de estudos sobre a origem dos cromossomo Y, realizados nas mesmas comunidades do Vale do Ribeira por nossa equipe contrastam com as análises de DNA mitocondrial, pois indicaram reduzida contribuição ameríndia. Essa assimetria sugere pouca importância do homem indígena e muita importância da mulher indígena na origem dessas comunidades. Os resultados de sequenciamento da HVS-I indicaram a provável origem na região centro-oeste africana (Bantos) para as linhagens africanas, com destaque para o atual território de Angola. Uma possível contribuiçãodas populações indígenas Guarani e Kaigang na origem das linhagens ameríndias foi detectada. Foi possível identificar em quase todas as populações afro-descendentes haplótipos predominantes, tanto de origem africana como ameríndia, candidatos a fundadores, com exceção feita a Maria Rosa, André Lópes, Nhunguara e Poça. Galvão foi a comunidade de quilombo que evidenciou maior efeito de fundador e, consequentemente, onde se observou o menor índice de diversidade haplotípica. Na análise dos dendrogramas, os remanescentes de quilombos de Galvão, São Pedro, Sapatu e Ivaporunduva mostram-se mais próximos das populações ameríndias do que das demais populações da literatura. As demais comunidades remanescentes de quilombos (André Lópes, Poça, Pedro Cubas, Abobral, Nhunguara, Pilões e Maria Rosa) estão geneticamente mais próximas de populações da etnia Banto. A comunidade da Poça se manteve próxima a São Paulo e separada das demais comunidades quilombolas, provavelmente devido à maior presença de material genético europeu nessa comunidade. As proximidades genéticas observadas entre os grupos de populações Galvão e São Pedro; Abobral Margem Esquerda e Margem Direita; São Pedro, Galvão, Sapatu e Ivapotunduva e, finalmente, entre Nhunguara e André Lopes, é confirmada pelos registros históricos, que atestam para proximidade genealógica e geográfica desses grupos. Pilões e Maria Rosa não se apresentaram tão próximas entre si, como esperado, provavelmente devido à redução do tamanho populacional. Finalmente, como esperado pelos registros históricos, os demais afro-descendentes do Brasil e populações africanas da etnia banto formaram um clado, assim como os brasileiros brancos e as populações de origem portuguesa que também formaram um clado. Os nossos resultados apontam para uma formação genética e histórica muito rica e diversa nos remanescentes de quilombos. Especialmente relevante foi a constatação de importante contribuição genética indígena preservada nos quilombos. Essas populações, paradoxalmente, podem fornecer um excelente material para investigar a diversidade genética dos ameríndios. Este fato é é importante, se considerarmos o processo contínuo de depopulação indígena provocada pela entrada de grupos europeus no continente americano. / At least 30 quilombo remnants are supposed to exist in the Vale do Ribeira region, located in the southern part of São Paulo State. Twenty-four of those African-derived have already been identified and officially recognized as quilombo remnants. In order to shed light on the structure and history of the foundation of these quilombo remnants we investigated the mitochondrial DNA of 939 individuals from twelve populations: Abobral Left Margin (100), Abobral Right Margin (41), Galvão (59), São Pedro (65), Pedro Cubas (100), Pilões (49), Maria Rosa (19), André Lópes (110), Nhunguara (123), Sapatu (95), Ivaporunduva (133), Poça (51). In addition, we investigated 104 individuals sampled from the city of São Paulo. The mitochondrial DNA haplogroups were identified by PCR-RFLP (site 3592 with the Hpa I enzyme), a 9pb deletion (between COII e RNAtLys genes) and sequencing of the first mitochondrial DNA hipervariable region (HVS-I). The twelve African-derived populations investigated showed high frequencies of Amerindian (49,3%) and African (49,2%) lineages and a small European contribution (1,5%). Studies based on Y chromosome haplotypes carried out with the same quilombo populations in our laboratory presented contrasting results with the analyses of mtDNA and showed reduced amerindian contribution. This asymmetry suggests reduced genetic contribution of Amerindian men and an important role of Amerindian women during the foundation process of these populations. The sequencing data indicated a probable geographic origin in Central and Western Africa (Bantu) for the African lineages, especially in the current territory of Angola. A possible Guarani and Kaigang origin for the amerindian lineages was indicated. It was possible to identified in almost all the afro-derived populations, frequent haplotypes considered as candidates to founders, some African and some Amerindian. Exceptions to this rule occurred in Maria Rosa, André Lopes, Nhunguara e Poça populations. Galvão showed the lowest genetic diversity, indicating that this population was the most influenced by founder effect. In the neighbor-joining tree, built with haplotypic frequencies found in the quilombos, São Paulo and other previously reported populations, the quilombos of Galvão, São Pedro, Sapatu and Ivaporunduva were closer to the Amerindian populations. The remaining populations (André Lopes, Poça, Pedro Cubas, Abobral Left Margin, Abobral Right Margin, Nhunguara, Pilões and Maria Rosa) were closer to African Bantu populations. The genetic similarities observed between the population groups of Galvão and São Pedro, Abobral Left Margin and Abobral Right Margin; Nhunguara and André Lopes, and São Pedro, Galvão, Sapatu and Ivaporunduva, were confirmed by historical records that support their geographic and genealogical proximity. Pilões and Maria Rosa, also geographically close, did not cluster together as expected, probably due to a recent population bottleneck. Poça clustered with São Paulo, but kept distant from the remaining quilombo remnants, probably due to the highest relative European ancestral contribution. As expected based on historical records, other Brazilian African-derived populations and African Bantu populations grouped. The same was observed with white Brazilian and Portuguese populations. Our results indicated a diverse genetic background in the foundation of the quilombo populations. Interestingly, these studies have revealed a high matrilineal genetic contribution of Amerindians. The quilombo remnant populations, paradoxically, seem to be an excellent source of material to investigate the genetic diversity of Amerindian populations. This is of great relevance, taking into account the depopulation of Brazilian native populations which happened after the beginning of the occupation process by European colonizers.

O objetivo geral da presente Tese foi estudar a evolução de organismos da Floresta Atlântica (FA), utilizando aves florestais como modelos e sob uma perspectiva filogenética filogeográfica. As espécies estudadas foram três passeriformes: Xiphorhynchus fuscus (Dendrocolaptidae), Dendrocolaptes platyrostris (Dendrocolaptidae) e Schiffornis virescens (Tytyridae). Os marcadores utilizados foram seqüências do DNA mitocondrial e/ou um marcador nuclear. O trabalho foi dividido em seis capítulos. No primeiro é apresentado o problema geral e as principais hipóteses (basicamente refúgios, rios e geotectonismo) que foram exploradas nos capítulos dois a cinco. No segundo capítulo foi utilizado DNAmt para avaliar a estrutura genética populacional de Xiphorhynchus fuscus no sul da FA e testar algumas hipóteses de evolução das populações dessa ave. Os resultados principais do trabalho não sustentaram um modelo geotectônico como explicação para a origem da estrutura genética dessa ave, mas seriam compatíveis com o modelo de refúgios florestais. No terceiro capítulo X. fuscus foi novamente estudado, mas avaliamos a estrutura filogeográfica da espécie em toda sua distribuição e com dois marcadores genéticos independentes (DNAmt e o intron 5 do beta fibrinogênio). Alguns dos objetivos principais do estudo foram testar uma hipótese paleofitogeográfica da FA para a última glaciação e avaliar as implicações dos resultados genéticos para o status taxonômico das quatro subespécies e de X. fuscus. Os resultados genéticos sustentaram parcialmente o modelo paleofitogeográfico testado e mostraram que unicamente X. fuscus atlanticus poderia ser considerada uma espécie plena. O quarto capítulo descreve a variação da plumagem e a estrutura genética populacional (DNAmt) de D. platyrostris. Os resultados sugeriram que não existe uma continuidade recente entre as populações do domínio central da FA e as populações da diagonal aberta (Cerrado, Caatinga e Chaco). Além disso, foi estudada a relação entre a plumagem de D. platyrostris com a história das populações e encontramos que a coloração da plumagem não tem relação com a história das populações. O quinto capítulo apresenta um estudo preliminar da estrutura filogeográfica (DNAmt) de S. virescens. O estudo indicou que não há estruturação filogeográfica profunda S. virescens como encontrada em outros organismos da FA. Uma possível origem deste padrão poderia ser um gargalo populacional e expansão demográfica recente, além de altas taxas de fluxo gênico. Nossos resultados com as três espécies estudadas, assim como os de outros autores, sugerem a existência de um padrão filogeográfico comun para alguns organismos da FA. Além disso, foi sugerido um modelo da FA no qual a distribuição temporal e espacial das florestas é muito dinâmica. O norte e sul da FA seriam as regiões mais instáveis devido à influência de mudanças climáticas locais e globais. Esta dinâmica florestal pode ter contribuído na evolução dos padrões filogeográficos observados, com a evolução independente de linhagens em diferentes regiões ou refúgios. Além disso, nossos resultados e os de outros autores sugerem que a atividade geotectônica não teria sido importante na evolução recente de organismos da FA, e que alguns rios do bioma (ex. rio Doce) atuariam como barreiras secundárias e não como barreiras primárias. / This dissertation explores the evolution of Atlantic Forest (AF) organisms. Specifically, we used endemic forest birds as models and a phylogenetic phylogeographic perspective. Studied bird species are all passerines: Xiphorhynchus fuscus (Dendrocolaptidae), Dendrocolaptes platyrostris (Dendrocolaptidae) and Schiffornis virescens (Tytyridae). We used mitochondrial and nuclear DNA (mtDNA and ncDNA, resepectivelly) sequences. The dissertation was divided in six chapters. The first one explained objectives of the dissertation and presented hypotheses and problems that were addressed in the following chapters two to five. The sixth chapter presents a general discussion. We used in the second chapter mtDNA to evaluate the phylogeographic pattern of X. fuscus in southern AF. The main results indicated that a geotectonic model for the evolution of local populations was not supported and that the observed genetic pattern was compatible with the theory of refuges. In the third chapter we studied again X. fuscus, but using samples from all the species´ distribution and sequences of two independent markers (mtDNA and the the intron 5 of the beta-fibrinogen gene). Some of the main objectives of the chapter were to test a published model about the distribution of AF in the last 20,000 years and to use genetic data to address the taxonomic status of the four subspecies of X. fuscus, particularly of the endangered X. fuscus atlanticus. Results supported partially the model of forest distribution in the past and to consider X. fuscus atlanticus as a good species. In the fourth chapter we analyzed plumage and genetic (mtDNA) variation in the woodcreeper D. platyrostris. Results suggested a lack of recent genetic continuity between the Atlantic Forest central domain and the open vegetation biomes Cerrado and Caatinga. Besides, we found that plumage color variation in D. platyrostris was not related to population history, as evaluated by neutral markers. In the fifth chapter we studied the phylogeographic pattern (mtDNA) of S. virescens. Results indicated that S. virescens lack a significant phylogeographic pattern, contrarily to what was observed in several other AF organisms. Possible explanations for this pattern may be a population bottleneck followed by a demographic expansion and current high gene flow rates. Our results, in combination with results of others, permitted to describe a common phylogeographic pattern for several AF organisms. Also, we suggested a model of the AF where forest distribution is very dynamic. Specifically, the northern and southern AF regions were proposed to be the regions with the most unstable area and continuity of forests. Perhaps, this forest dynamism contributed to the evolution of the observed common phylogeographic pattern. Furthermore, our results, in combination with other similar studies, suggested for the studied birds that geotectonic activity at southeastern AF did not affect population evolution, and that some AF rivers (i.e., Doce river) act as secondary barriers instead of primary barriers.

Espécies de medusozoários com ciclos de vida muito diferentes habitam distintos mares e oceanos ao redor do mundo. Em uma escala regional, algumas espécies de hidrozoários estão amplamente distribuídas no Atlântico Sul-ocidental, (litorais do Brasil e Argentina), com populações habitando ambientes heterogêneos e estruturados. A relação entre a distribuição das espécies e a maior parte dos fatores ambientais é pouco conhecida. Deste modo, o objetivo de nosso estudo é pesquisar os padrões de distribuição e a estrutura genética populacional de duas espécies de hidrozoários do Atlântico Sul-ocidental em relação a: (1) as diferentes histórias naturais e (2) as distintas estruturas de massas d\'água do ambiente marinho. As espécies estudadas foram Olindias sambaquiensis (meroplanctônica, ciclo de vida: ovo ⊲ plânula ⊲ pólipo ⊲ medusa ⊲ ovo) e Liriope tetraphylla (holoplanctônica, ciclo de vida: ovo ⊲ plânula ⊲ medusa ⊲ ovo). Dados sobre a ecologia e história natural de tais espécies foram coletados e análises filogeográficas foram conduzidas utilizando os marcadores mitocondriais 16S e CO1. Nossos resultados revelaram um padrão filogeográfico similar para ambas as espécies. As populações brasileiras são basais e têm uma maior diversidade nucleotídica que as populações argentinas, as quais ocupam uma posição apical. O Rio da Prata não é uma barreira efetiva e introgressão possivelmente ocorre em ambas as espécies, podendo estar relacionada à circulação das massas d\'água. A estrutura genética encontrada para Olindias sambaquiensis pode estar relacionada com seu hábito demersal e afinidade com massas d\'água costeiras, e para Liriope tetraphylla com seu ciclo reprodutivo e auto-recrutamento. / Medusozoan species, with quite different life-cycles, inhabit different seas and oceans around the world. In a regional scale, some hydrozoan species are widespread along the Southwestern Atlantic Ocean (Brazilian and Argentinean shores), with populations distributed along a heterogeneous and structured environment. The relation between the distribution of the species and most of the biological and environmental factors is still largely unknown. Therefore, the aim of this study is to investigate the distributional patterns and genetic structure of populations of two hydrozoan species of SW Atlantic Ocean in relation to: (1) the different life histories and (2) the water masses structures of the marine environment. The species studied were the meroplanktonic Olindias sambaquiensis (life cycle: egg ⊲ planula ⊲ polyp ⊲ medusa ⊲ egg) and the holoplanktonic Liriope tetraphylla (life cycle: egg ⊲ planula ⊲ medusa ⊲ egg). We gathered data on the ecology and natural history of the species, and carried out phylogeographic analyses using CO1 and 16S DNA markers. Our results have shown similar phylogeographical patterns and genetic structures for both species. The Brazilian populations are basal and have a higher nucleotidic diversity than the apical Argentinean populations. The Rio de La Plata river is not an effective barrier, and introgression possibly occurs for both species and might be related to the circulation of the water masses. Biologically, the genetic structure found for Olindias sambaquiensis must be related to its demersal habit and close affinity to coastal water masses, and that found for Liriope tetraphylla must be related to its reproductive cycle and auto-recruitment.

As abelhas da tribo Meliponini apresentam distribuição pantropical. São encontradas mais de 400 espécies pertencentes a 50 gêneros, sendo que mais de 300 estão presentes nas Américas. Os meliponíneos são responsáveis por grande parte da polinização das plantas nativas. A destruição das florestas tem ameaçado seriamente as abelhas sem ferrão, isolando-as em fragmentos e expondo-as ao endocruzamento e aos efeitos de perda de variabilidade genética. No presente estudo, foram empregadas análises moleculares (PCR-RFLP, análise de locos de microssatélites e o sequenciamento de um trecho do gene COI) e morfométrica (Análise da Morfometria Geométrica das asas) no intuito de se verificar a variabilidade em uma pequena população de Frieseomelitta varia residente no campus da USP de Ribeirão Preto (n=33). Para comparação, foram coletados e analisados indivíduos de áreas externas ao campus, ao longo da distribuição natural da espécie (n=36) e também de duas outras espécies F. trichocerata (n=30) e F. doederleini (n=3). Os resultados mostraram maior variabilidade mitocondrial e nuclear para o campus da USP em relação às amostras externas. Pelo menos nove matrilinhagens originaram a população do campus. O grande número de alelos encontrados nas amostras do campus pode ser explicado pela introdução de ninhos, por alta variabilidade já existente nos ninhos fundadores e/ou fluxo gênico via machos. Os resultados moleculares e morfológicos mostram grande similaridade entre F. varia e F. trichocerata, e em contraste, grande distância entre F. varia e F. doederleini, indicando que F. trichocerata deve ser considerada como uma variação geográfica (ecótipo) de F. varia. / The stingless bees present a pantropical distribution. There are more than 400 species belonging to 50 genera. More than 300 are present in the Americas. These bees have a remarkable role in the pollination of native plants. Forest destruction has threatened stingless bees populations by isolating them in forest fragments and exposing them to the effects of inbreeding and loss of genetic variability. In the present study we applied molecular (PCR-RFLP, microsatellite loci analysis and COI sequencing) and morphometric (Geometric Morphometry of Wings) analysis to verify the genetic variability of a small population of Frieseomelitta varia (n=33) resident in the campus of USP - Ribeirão Preto. For comparison, individuals collected across the species natural geographic range and also samples of two other species, F. trichocerata(n=30) and F. doederleini (n=3), were analyzed. The results showed greater mitochondrial and nuclear variability for the samples from the campus in relation to the species overall. Nine matrilines, at least, gave rise to the current campus colonies. The large microsatellite allele number can be explained by recurrent nests introduction, or by high variability already present in the founder nests and/or current gene flow mediated by males. The molecular and morphometric data show high similarity between F. varia and F. trichocerata, and in contrast, high distance between F. varia and F. doederleini, indicating that F. trichocerata should be considered as a geographic variation (ecotype) of F. varia.

O DNA está constantemente exposto a danos causados tanto por agentes endógenos quanto exógenos. Estes podem causar diferentes tipos de lesões incluindo modificações de bases e do açúcar, além de quebras de fitas simples ou duplas. As quebras de duplas fitas, quando comparadas às demais, constituem as mais citotóxicas e podem resultar em deleções no DNA e instabilidade genética. Deleções no DNA mitocondrial (mtDNA) causam diversas doenças e estão envolvidas no processo de envelhecimento. No núcleo, as quebras de duplas fitas no DNA podem ser reparadas por recombinação homóloga (HR), ligação de pontas não homólogas (NHEJ) e anelamento de fita simples (SSA). No entanto, em mitocôndrias de células de mamíferos, o reparo de quebras de duplas fitas ainda não foi completamente caracterizado. Experimentos in vitro usando extratos mitocondriais de células de roedores mostraram que estes são capazes de reparar essas quebras, no entanto pouco é sabido sobre quais proteínas são responsáveis por cada etapa de reparo, bem como sua implicação na manutenção da integridade do genoma mitocondrial. Sendo assim, nesse trabalho investigamos a localização e função mitocondrial das proteínas ATM, Rad51, Rad52, Ku70/86 e DNA-PKCs, que são sabidamente envolvidas em reparo de quebras de duplas fitas no núcleo. Para identificar essas proteínas em mitocôndrias de células de mamíferos, mitocôndrias foram isoladas a partir de células da linhagem HEK293T, usando centrifugação diferencial seguida por gradiente de Percoll. Para as proteínas de recombinação homóloga, ATM e Rad51, imunodetectamos isoformas semelhantes em todos os compartimentos celulares. Já para a proteína Rad52 o mesmo anticorpo imunodetectou duas bandas distintas na mitocôndria ao passo que no núcleo foram quatro. Além disso, verificamos que baixos níveis de proteína Rad52, induzidos pela expressão de shRNA (short hairping RNA) específico, resultam em diminuição do número de cópias de mtDNA bem como acúmulo de deleções no genoma mitocondrial. Para as proteínas de NHEJ, DNA-PKCs e a subunidade Ku70, identificamos isoformas semelhantes em todos os compartimentos celulares. Já para a subunidade 86 do heterodímero Ku70/86 o anticorpo detectou, somente em mitocôndrias, uma banda menor de 50 kDa, a qual difere na região N-terminal da subunidade detectada no núcleo (86 KDa). Experimentos de co-imunprecitação de proteínas mostraram que essa isoforma menor compõe o heterodímero mitocondrial juntamente com a subunidade 70 (mtKu70/50) e que esse interage com DNA ligase III mitocondrial. Nossos resultados também mostraram que a estabilidade proteica de mtKu70/50 é regulada por ATM. Tratamento das células com peróxido de hidrogênio, que induz quebras de duplas fitas, aumentou a associação do heterodímero mtKu70/50 com o mtDNA, de forma independente de aumento da concentração proteica intra-mitocondrial. Já a diminuição dos níveis proteicos de Ku, induzida através de shRNA, resultou em diminuição do número de cópias de mtDNA e acumulo de danos nesse genoma. Extratos mitocondriais de células knockdown para Ku apresentaram menor atividade de reparo NHEJ em um ensaio in vitro, sugerindo que o acúmulo de danos nestas células é provavelmente devido a deficiências na via de NHEJ. Em conjunto, nossos dados sugerem que tanto HR quanto NHEJ operam em mitocôndrias. Além disso, a via de NHEJ mitocondrial utiliza o heterodímero mitocondrial Ku70/50 o qual está envolvido na manutenção do mtDNA. Ademais, nossos resultados mostram uma grande conservação molecular e funcional entre as vias de reparo de NHEJ e HR no núcleo e na mitocôndria, o que reforça sua importância para a manutenção da estabilidade genômica mitocondrial e, provavelmente a função mitocondrial. / DNA is constantly exposed to damaging agents from both endogenous and exogenous sources. These can cause different types of DNA lesions that include base and sugar modifications and single and double strand breaks. DNA doublestrand breaks (DSBs) are among the most cytotoxic DNA lesions, which can result in deletions and genetic instability. Deletions in the mitochondrial DNA (mtDNA) cause numerous human diseases and drive normal aging. DSBs in the nuclear DNA are repaired by non-homologous DNA end joining (NHEJ), homologous recombination (HR) or Single Strand Annealing (SSA). Yet, repair of DSBs in mammalian mitochondria has not been fully characterized. Mitochondrial extracts from rodent cells are proficient in ligating DNA ends in vitro, but little is known about which proteins are responsible for each enzymatic step and its implication in mitochondrial genome maintenance. Thus, we investigated mitochondrial localization and function of DSBR (double strand break repair) proteins ATM, Rad51, Rad52, the Ku70/86 heterodimer and DNA-PKCs.To identify DSBR proteins in mammalian mitochondria, highly purified mitochondria from HEK293T cells were isolated using differential centrifugation followed by Percoll gradient. For HR proteins, we detected similar isoforms for ATM and Rad51 proteins in all cellular compartments. Two mitochondriaspecific isoforms of Rad52 were detected, while the same antibody detected four isoforms in the nucleus. In addition, lower Rad52 protein levels, induced by specific shRNA expression, result in decreased mtDNA copy number and accumulation of deleted mitochondrial genomes. For NHEJ proteins, similar isoforms of DNA-PKcs and the Ku70 subunit were detected in all cellular compartments. On the other hand, antibodies against the Ku86 subunit detected a smaller band in mitochondrial extracts (50 KDa), lacking the N-terminal region of the canonical isoform detected in the nucleus (86 KDa). The mitochondrial Ku70/50 heterodimer interacts with mitochondrial DNA ligase III, suggesting a role in DSBR. Moreover, stability of the mtKu heterodimer is regulated by ATM. Hydrogen peroxide treatment, which induces DSBs, increases mtKu70/50 association with the mtDNA and cells with reduced Ku levels, also induced by shRNA transfection, have lower mtDNA copy number and accumulate mtDNA damage. Moreover, mitochondrial extracts from Ku knockdown cells show lower NHEJ repair activity in an in vitro assay, suggesting that damage accumulation in these cells is likely due to deficiencies in NHEJ. Together, our data suggest that both HR and NHEJ operate in mitochondria. Also, mtNHEJ requires the Ku heterodimer and is involved in mtDNA maintenance. Moreover, our results indicate that there is a significant molecular and functional conservation between NHEJ and HR repair pathways in the nucleus and in mitochondria, which reinforces their importance for maintenance of mitochondrial genomic stability and, likely mitochondrial function.

Energetic efficiency is important for health (e.g. genesis of obesity in humans), socio-economically important for meat production systems (e.g. feed cost to produce high quality protein) and important for the environment (e.g. use of natural resources and production of green house gases for meat production). Mitochondria are organelles that play an essential role in cellular metabolism and homeostasis related to energy utilization. These processes involve several proteins to ensure continuous availability of energy to the cells. The Shc proteins play a key role in substrate oxidation and energy metabolism. Additionally, the mitochondrial uncoupling proteins (UCPs) participate in physiological processes that may account for variation in energy expenditures in tissues. However, the mechanisms behind energy expenditure in animals are largely unknown. Thus, in order to study the energy metabolism and mitochondria function, studies using a nutritional, biochemical and molecular approaches were conducted with mice and cattle. The purpose of the first study was to determine if Shc proteins influence the metabolic response to acute (5-7 days) feeding of a high fat diet (HFD). To this end, whole animal energy expenditure and substrate oxidation were measured in the Shc knockout (ShcKO) and wild-type (WT) male mice consuming either a control or HFD diet. The activities of enzymes of glycolysis, the citric acid cycle, electron transport chain (ETC), and &beta;-oxidation were investigated in liver and skeletal muscle. The study showed that ShcKO increases (P < 0.05) energy expenditure (EE) adjusted for either total body weight or lean mass. This change in EE could explain the decrease in weight gain observed in ShcKO versus WT mice fed an HFD. Thus, our results indicate that Shc proteins should be considered as potential targets for developing interventions to mitigate weight gain on HFD by stimulating EE. Although decreased levels of Shc proteins influenced the activity of some enzymes in response to high fat feeding, such as increasing the activity of acyl-CoA dehydrogenase, it did not produce concerted changes in enzymes of glycolysis, citric acid cycle or the ETC. However, the physiological significance of these changes in enzyme activities remains to be determined. The purpose of experiment 2 was to study the association among heat production, blood parameters and mitochondrial DNA (mtDNA) copy number in Nellore bulls with high and low residual feed intake (RFI). The RFI values were obtained by regression of dry mater intake (DMI) in relation to average daily gain and mid-test metabolic body weight. Thus, 18 animals (9 in each group) were individually fed in a feedlot for 98 days. The heart rate (HR) of bulls was monitored for 4 consecutive days and used to calculate the estimated heat production (EHP). Electrodes were fitted to bulls with stretch belts and oxygen consumption was obtained using a facemask connected to the gas analyzer and HR was simultaneously measured for 15 minutes period. Daily EHP was calculated multiplying oxygen pulse (O2P) by the average HR, assuming 4.89 kcal/L of O2. Blood parameters such as hematocrit, hemoglobin, and glucose were assayed between 45 and 90 days. Immediately after slaughter, liver, muscle and adipose tissues (subcutaneous and visceral fat) were collected and, subsequently, mtDNA copy number per cell was quantified in tissues by quantitative real-time PCR. The proteome of hepatic tissue and levels of mitochondrial UCPs were also investigated. We found similar EHP and O2 consumption between RFI groups, while low RFI bulls (more efficient in feed conversion) shown lower HR, hemoglobin and hematocrit percentage (P < 0.05), confirming previous data from our group. In addition, 71 protein spots in liver were differentially expressed (P < 0.05) and no differences were detected for UCPs levels between RFI groups. Finally, there was no association between amounts of mtDNA and the RFI phenotypes, suggesting that mitochondrial abundance in liver, muscle, and adipose tissue was similar between efficient and inefficient groups. However, additional studies to confirm this hypothesis are needed. / A eficiência energética é importante para a saúde humana (gênese da obesidade), sistemas de produção de carne (custo dos alimentos para produzir proteínas de alta qualidade) e para o meio ambiente (uso de recursos naturais e mitigação de gases de efeito estufa). As mitocôndrias são organelas que desempenham papel central no metabolismo e homeostase relacionada a utilização da energia. Nas células, diversas proteínas são importantes para melhorar a eficiência energética. Como exemplos, as proteínas de sinalização Shc são fundamentais na oxidação de substratos e metabolismo energético e, nas mitocôndrias, existem as proteínas desacopladoras (UCPs), que participam do gasto energético e produção de calor. Entretanto, os mecanismos que controlam o gasto energético nos animais ainda é bastante desconhecido. Assim, para estudar o metabolismo energético e a função das mitocôndrias foram conduzidos dois estudos utilizando-se estratégias nutricionais, bioquímicas e moleculares com camundongos (1) e bovinos (2). Objetivou-se, no estudo 1, determinar se as proteínas Shc influenciam a resposta metabólica à alimentação contendo dieta rica em gordura (HFD) por 7 dias. Enzimas da via glicolítica, ciclo de Krebs, cadeia transportadora de elétron (CTE) e &beta;-oxidação foram analisadas no fígado e músculo de camundongos com baixa expressão de Shc (knockout ou ShcKO) e comuns (wild-type ou WT) submetidos à uma dieta controle ou à HFD. O gasto energético foi medido por câmara calorimétrica de respiração nos animais. O genótipo ShcKO apresentou maior gasto energético (P < 0.05) ajustado para o peso corporal total ou massa magra. Essa mudança poderia explicar o menor ganho de peso observado no genótipo ShcKO comparado ao WT quando consumindo a HFD. Esses resultados sugerem que as proteínas Shc podem contribuir no desenvolvimento de estratégias para mitigar o ganho de peso. Embora a redução dos níveis de Shc (ShcKO) tenha modificado a atividade de enzimas da &beta;-oxidação em resposta a HFD, tal condição não produziu mudanças semelhantes na via glicolítica, ciclo de Krebs ou CTE. Por isso, mais estudos são necessários para compreender a significância fisiológica dessas alterações. No experimento 2, objetivou-se estudar a associação entre produção de calor, variáveis sanguíneas e número de cópias de DNA mitocondrial (mtDNA) em bovinos Nelore agrupados pelo consumo alimentar residual (CAR). O CAR foi obtido por regressão do consumo de matéria seca em relação ao ganho de peso diário e peso metabólico do teste de desempenho (fase de crescimento). Assim, 18 bovinos (9 alto CAR versus 9 baixo CAR) foram confinados em baias individuais por 98 dias (fase de terminação). Os batimentos cardíacos (BC) dos bovinos foram monitorados por quatro dias consecutivos e, então, utilizados para o cálculo da produção de calor estimada (PCe). O consumo e pulso de oxigênio (O2) foram obtidos por meio de analisador de gás conectado à uma máscara facial, com medição simultânea dos BC por 15 minutos. A PCe diária foi calculada por multiplicação do pulso de O2 pela média dos BC, assumindo-se a constante 4.89 kcal/L de O2. Foram analisadas variáveis sanguíneas como hematócrito, hemoglobina e glicose (alto vs. baixo CAR). Imediatamente após o abate dos animais, amostras de fígado, músculo e tecido adiposo foram coletadas para determinação do mtDNA por PCR em tempo real. Adicionalmente, o proteoma do tecido hepático e os níveis de UCPs nos tecidos foram também investigados. Não houve diferença para PCe e consumo de O2 (P > 0.05) entre os grupos experimentais, entretanto, os animais baixo CAR (mais eficientes em conversão alimentar) demonstraram menor BC, concentração de hemoglobina e percentagem de hematócrito (P < 0.05), confirmando resultados previamente observados em nossos estudos. No fígado, 71 spots proteicos foram diferentes (P < 0.05) entre os grupos alto e baixo CAR, mas nenhuma diferença foi observada para os níveis de UCPs no músculo, fígado ou tecido adiposo. Por fim, não existiu diferença (P > 0.05) entre o número de cópias do mtDNA por célula entre os fenótipos estudados, sugerindo que o número de mitocôndrias e possivelmente a fosforilação oxidativa foi semelhante entre os grupos de animais eficientes e ineficientes. Contudo, são necessários estudos adicionais para confirmar essa hipótese.

Past sightings of red-tailed (Cercopithecus ascanius) x blue monkey (Cercopithecus mitis) hybrids in Uganda indicates the potential for hybridization between C. Ascanius and C. mitis individuals. Apart from Gombe Stream National Park, there is no of evidence suggestive of C. ascanius x C. mitis monkey hybridization at investigated East African locations. Phylogenetic analysis was examined using Mitochondrial DNA (mtDNA) sequence data of twelve C. mitis stuhlmanni samples (from two populations) in Kibale National Park (KNP), Uganda to test for any evidence of hybridization. Strict mono- phylogeny among two new C. mitis haplotypes were detected. Genetic diversity measurements support neither interspecific or intraspecific hybridization among C. mitis individuals from populations within Kibale National Park. To intensify the implications of this study further examination should include an increase in sample size(s), mtDNA comparison of C. mitis subspecies from additional populations at East African locations, and assessment of nuclear and genomic DNA. / Includes bibliography. / Thesis (M.S.)--Florida Atlantic University, 2018. / FAU Electronic Theses and Dissertations Collection

La domestication des bétails représente une étape importante dans l'histoire de l'humanité. Le mouton était l'un des premiers animaux à être domestiqués dans le croissant fertile. Ces événements de domestication, probablement initiés au début du Néolithique, ont génétiquement construit les races contemporaines du Moyen-Orient mais aussi du monde entier. L'élevage de moutons, principalement mouton de la race Awassi, représente une activité économique essentielle du Liban ; cependant, jusqu'à présent, il n'existe que très peu de données génétiques sur cette race. De nos jours, les outils moléculaires disponibles nous permettent de définir en détail la diversité génétique des populations de moutons et de retracer leur histoire évolutive. Par conséquent, l'objectif principal de mon projet de thèse était de caractériser génétiquement la race Awassi du Liban. Pour cette étude, 277 échantillons d'ADN génomique prélevés des moutons Awassi du Liban (n = 254) et de la Syrie (n = 23) ont été analysés. Au début, nous avons utilisé cinq rétrovirus endogènes (rétrovirus endogène de moutons de Jaagsiekte-enJSRV) qui sont polymorphiques par insertion dans les génomes du mouton domestique (enJSRV-18, -7, -15, -16 et -22) et ont été précédemment considérés comme très informatifs principalement pour distinguer génétiquement les moutons primitifs des races plus modernes (c.-à-d. le dernier issu de l'épisode migratoire impliquant des moutons avec des traits de production améliorés). En utilisant cette approche, nos résultats montrent une prédominance du type R2 (enjSRV-18 seulement) confirmant que le mouton Awassi du Liban est une race moderne. Comme prévu, le rétrotype R4 (à la fois enJSRV-18 et enJSRV-7), une caractéristique commune des populations de moutons du bassin méditerranéen, se trouve également dans le génome des moutons d'Awassi du Liban et plus accentué dans les troupeaux Syriens. Il est intéressant de noter que les populations de moutons d'Awassi situés dans le nord-est du Liban et ayant ainsi un accès plus restreint à la mer Méditerranée que les autres populations (c'est-à-dire en raison de la chaîne de montagne centrale qui coupe le pays sur deux), présentent une faible fréquence de R4. Bien que l'origine des animaux utilisés pour établir les troupeaux analysés au cours de cette étude soit inconnue, nos résultats fournissent également certaines preuves que le mode d'élevage (ouvert ou fermé) peut influencer les rétrotypes observés et en particulier le R4. De manière surprenante, au cours de cette étude, nous avons également dévoilé la présence de soi-disant "Solo-LTR" (c'est-à-dire généré par une recombinaison homologue) pour un autre enJSRV (enJSRV-6) qui prédomine dans deux troupeaux d'une région particulière du Liban (Nabatieh). Et comme approche complémentaire, deux marqueurs mitochondriaux ont été utilisés, le cytochrome b (Cyt-b) et D-Loop, pour étudier l'origine maternelle de cette race et sa relation phylogénétique au sein de la famille Ovis aries. Dans notre étude, le Cyt-b se révèle plus discriminant que le D-Loop. Des mouton d'Awassi analysé, quatre haplogroupes (HPG) du Moyen-Orient ont été trouvés avec l'analyse du Cyt-b : HPG A, B, C et E, ce dernier étant peu fréquent. De même, l’analyse de la super-séquence, alignement Cyt-b_D-Loop, a permis l’identification de l’HPG D, un HPG extrêmement rare et limité jusqu’à présent aux moutons à queue grasse tel que l’Awassi. Enfin, une expansion passée de la population est observée pour les HPG A, B et C (mais pas pour HPG E) avec les distributions incompatibles et des tests de neutralité négatifs significatifs. Dans l'ensemble, les résultats obtenus au cours de cette étude fournissent une caractérisation génétique complète ainsi que quelques idées sur la structure phylogéographique des populations de moutons de la race Awassi au Liban. / Livestock domestication represents a milestone in the history of mankind. Sheep was one of the first animals to be domesticated in the Fertile Crescent. These domestication events, probably initiated in the early Neolithic, have genetically built the contemporary races of the Middle East but also of the whole world. Sheep farming, mainly sheep of Awassi breed, represents an essential economic activity of Lebanon; however, so far, only very few genetic data exist on this breed. Nowadays, the molecular tools available allow us to define in details the genetic diversity of sheep populations and to trace their evolutionary history. Hence, the main objective of my PhD project was to genetically characterize the Awassi breed of Lebanon. For this study, 277 genomic DNA samples collected from Awassi sheep of Lebanon (n=254) and Syria (n=23) were analyzed. Initially, we used five endogenous retroviruses (endogenous Jaagsiekte sheep retrovirus-enJSRV) that are insertionally polymorphic within the genomes of domestic sheep (enJSRV-18, -7, -15, -16 and -22) and have been previously shown to be very informative mainly to genetically distinguish between primitive sheep from more modern breeds (i.e. the latter originating from the migratory episode involving sheep with improved production traits). Using this approach, our results show a predominance of the R2 retrotype (enJSRV-18 only) confirming that the Awassi sheep of Lebanon is a modern breed. As expected, the R4 retrotype (both enJSRV-18 and enJSRV-7), a common feature of the sheep populations present within the Mediterranean area, is also found in the Awassi sheep of Lebanon and to more extend in those of Syria. Interesting, the populations of Awassi sheep located in the northeast of Lebanon and thus having a more restricted access to the Mediterranean Sea than the other populations (i.e. due to the central mountain chain cutting the country in two) present R4 weaklier. Even though the origin of the animals used to establish the herds analyzed during this study is unknown, our results also provide some evidences that the mode of rearing (open or closed) may influence the observed retrotypes and in particular R4. Surprisingly, during this study, we also unveiled the presence of so-called “Solo-LTR” (i.e. generated by homologous recombination) for another enJSRV (enJSRV-6) that are predominant in two herds of a particular region of Lebanon (Nabatieh). As a complementary approach, two mitochondrial markers were used, the cytochrome b (Cyt-b) and D-Loop, to investigate the maternal origin of this breed and its phylogenetic relationship within the Ovis aries family. In our study, the Cyt-b turns out to be more discriminative than the D-Loop. From the Awassi sheep analyzed, four haplogroups (HPGs) of the Middle-East were found with Cyt-b analysis: HPG A, B, C and E, the latter being the least frequent. Also, the super-sequence analysis, Cyt-b_D-Loop alignment, allowed the identification of HPG D, an extremely rare HPG, limited till now to fat-tailed sheep such as Awassi. Finally, a past population expansion is observed for the HPG A, B and C (but not for HPG E) with mismatch distributions and significant negative neutrality tests. Overall, the results obtained during this study provide a comprehensive genetic characterization as well as some insights into the phylogeographic structure of the sheep populations of the Awassi breed in Lebanon.