Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Botânica, Programa de Pós-Graduação em Botânica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-12-05T12:10:51Z No. of bitstreams: 1 2016_ElizaFabriciodeMeloBellarddoNascimento.pdf: 1510859 bytes, checksum: f46e5594f50b95ae5eda3cd325437b0e (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-13T17:15:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_ElizaFabriciodeMeloBellarddoNascimento.pdf: 1510859 bytes, checksum: f46e5594f50b95ae5eda3cd325437b0e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-13T17:15:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_ElizaFabriciodeMeloBellarddoNascimento.pdf: 1510859 bytes, checksum: f46e5594f50b95ae5eda3cd325437b0e (MD5) / O amendoim (Arachis hypogaea L.) é uma espécie alotetraplóide recente com dois subgenomas oriundos da hibridação entre as espécies silvestres diplóides, A. duranensis (genoma A) e A. ipaënsis (genoma B), seguida por uma duplicação cromossômica espontânea (3.500 a 9.400 anos atrás). O genoma de A. hypogaea é estimado em 2,8 Gb e composto em sua maioria por sequências repetitivas. Com o objetivo de compreender alterações no genoma que se seguiram após a poliploidização dos cromossomos de A. hypogaea, um híbrido alotetraploide sintético (A. ipaënsis x A. duranensis)4x, e as espécies genitoras diploides foram citogeneticamente comparados. Os cariótipos dos alotetraploides partilham muitas semelhanças derivadas de seus genitores diploides: o número e a morfologia geral dos cromossomos; a intensidade e posição de bandas heterocromáticas DAPI+ em regiões centroméricas; número de sítios de DNAr 5S; e a distribuição geral de DNA repetitivo. No entanto, um dos sítios de DNAr 5S no alotetraploide sintético mudou de posição em relação aos seus genitores. Embora para A. hypogaea, os sítios de DNAr 45S foram equivalentes à soma do encontrado nas espécies diploides, no alotetraploide sintético dois sítios foram perdidos. De maneira geral, após GISH, os cromossomos de ambos os alotetraploides mostraram hibridização preferencial com seus genomas diploides correspondentes. No entanto, pelo menos um par de cromossomos do alotetraploide sintético apresentou padrões de hibridização em mosaico, como indicativos de recombinação entre os subgenomas. Este estudo fornece provas claras de que o genoma do alotetraploide sintético é mais instável do que o genoma de A. hypogaea. Fato considerado inesperado, já que derivam das mesmas espécies genitoras. Por alguma razão, a estrutura dos cromossomos de A. hypogaea é inerentemente mais estável, ou tem sido, pelo menos parcialmente estabilizado através de alterações genéticas e seleção. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Peanut (Arachis hypogaea L.) is a recent allotetraploid with two subgenomes derived from hybridization between the diploid wild species, A. duranensis (A genome) and A. ipaënsis (B genome), followed by spontaneous chromosomal duplication (3,500 to 9,400 years ago). The genome of A. hypogaea has a high repetitive content and estimated size of 2.8 Gb. With the aim of understanding genome changes that followed polyploidy, the chromosomes of A. hypogaea, an induced allotetraploid hybrid (A. ipaënsis x A. duranensis)4x, and the diploid progenitor species were cytogenetically compared. The karyotypes of the allotetraploids share many similarities derived from the progenitor diploids: the number and general morphology of chromosomes; the intensity and position of DAPI+ heterochromatic bands in centromeric regions; 5S rDNA loci number; and overall distribution of repetitive DNA. However, one of the 5S rDNA loci in the induced allotetraploid had changed position relative to its progenitors. Whilst for A. hypogaea, the 45S rDNA loci were equivalent to the sum of those present in the diploid species, in the induced allotetraploid, two loci have been lost. Generally, the chromosomes of both tetraploids showed preferential hybridization to their corresponding diploid genomes. However, at least one pair of chromosomes of the induced allotetraploid had mosaic hybridization patterns, indicative of recombination between subgenomes. This study provides clear evidence that the genome of the induced allotetraploid is more unstable than the genome of A. hypogaea. This could be considered unexpected because they derive from the same progenitor species. For some reason the chromosome structure of A. hypogaea is inherently more stable, or, it has been at least partially stabilized through genetic changes and selection. Key words: peanut; genome content; heterochromatic banding; rDNA; LTR-retrotransposons, GISH; FISH; chromosomes.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas,Departamento de Biologia Celular, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-10-20T17:59:49Z No. of bitstreams: 1 2014_BrunaVidigaldosSantos.pdf: 21406285 bytes, checksum: ed3bc2e1ee793721bbd92e0962dcb8fc (MD5) / Approved for entry into archive by Tania Milca Carvalho Malheiros(tania@bce.unb.br) on 2014-10-20T18:13:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_BrunaVidigaldosSantos.pdf: 21406285 bytes, checksum: ed3bc2e1ee793721bbd92e0962dcb8fc (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-20T18:13:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_BrunaVidigaldosSantos.pdf: 21406285 bytes, checksum: ed3bc2e1ee793721bbd92e0962dcb8fc (MD5) / O amendoim (Arachis hypogaea L.) é um alotetraploide com origem recente e cujogenoma tem aproximadamente 2,8 Gb, composto majoritariamente por sequências repetitivas.Este estudo relata uma investigação do componente repetitivo presente nas espécies parentaisdo amendoim, A. duranensis, provável doador do genoma A e A. ipaënsis, provável doador dogenoma B, por meio de análises das suas sequências genômicas completas, bem como declones selecionados da biblioteca BAC de A. duranensis. Nos clones, foram identificados dezretrotransposons LTR distintos, enquanto que nas sequências genômicas completas, 81famílias de retrotransposons LTR foram identificadas em A. duranensis e 89 em A. ipaënsis,ocupando aproximadamente 28,5% e 27,6% do genoma A e B, respectivamente. Dessasfamílias, 37 representam a maior parte do conteúdo repetitivo nos dois genomas, sendo que oselementos FIDEL e Feral são os mais frequentes. Esses resultados mostram que uma partesubstancial do componente altamente repetitivo desses genomas é explicada por um númerorelativamente pequeno de retrotransposons LTR, seus fragmentos e LTRs-solo. A maioria dasdatas de transposição estimadas para esses retrotransposons foi posterior a 3,5 milhões deanos atrás, data estimada da divergência dos genomas A e B, indicando que essesretrotransposons LTR tiveram um papel notável na organização desses genomas. Análises dehibridização in situ por fluorescência (FISH), utilizando sondas obtidas a partir dassequências dos genes que codificam a transcriptase reversa de cada família de retrotransposonLTR, mostraram sinais de hibridização detectáveis múltiplos e dispersos em vários, mas nãoem todos os cromossomos dos subgenomas A e B de amendoim, com marcaçãopredominantemente ao longo dos braços dos cromossomos. Comparações entre sequênciashomeólogas dos genomas A e B indicaram alta semelhança no conteúdo gênico, porémgrandes diferenças no conteúdo repetitivo, mostrando que os retrotransposons identificadosneste estudo, juntamente com outros elementos repetitivos têm desempenhado um papelimportante na remodelação do genoma ao longo da evolução, especialmente em regiõesintergênicas. A construção e validação de pools 3-D construídos para os clones das bibliotecasBAC representativas dos genomas A (A. duranensis) e B (A. ipaënsis) foram realizadas. Essaferramenta possibilitou a identificação e isolamento de genes de interesse em Arachis, tais como, expansina e dessaturase de ácidos graxos. __________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Peanut (Arachis hypogaea L.) is an allotetraploid of recent origin with a genome of about 2.8 Gb and high repetitive content. This study reports an analysis of the repetitive component present of the progenitor species from peanut, A. duranensis, likely donor of A genome and A. ipaënsis of B genome, using their whole genome sequences and selected clones from the BAC library of A. duranensis. Ten LTR retrotransposons were identified in these clones whilst 81 families in A. duranensis and 89 in A. ipaënsis complete genomes, representing about 28.5% of the A genome and 27.6% of B genome, respectively. Only 37 families represent most of the repetitive content of the two genomes, and the most abundant retrotransposon are FIDEL and Feral. It is here shown that a substantial proportion of the highly repetitive component of these genomes is accounted for by relatively few LTR retrotransposons, their fragments and solo-LTR. These retroelements are predominantly of recent evolutionary origin, most apparently post-dating the evolutionary estimated date of the A and B genomes divergence of the cultivated peanut, about 3.5 million years ago. This indicates that these LTR retrotransposons contributed to the divergence of these genomes. Analysis by fluorescence in situ hybridization using probes obtained from the genes sequencing codifying for the reverse transcriptase of each family of LTR retrotransposons of A and B genomes produced multiple and dispersed hybridization signals on several, but not all chromosomes of A-B peanut subgenomes, mainly along the chromosomes arms. Comparisons between homeologues sequences of A and B genomes showed high similarity in gene content, but differences in the repetitive content showing that the retrotransposons identified in this study, and another repetitive elements have played an important role in these genomes remodeling, especially in intergenic regions, over evolutionary time. The construction and validation of 3-D pools for clones of the A-B genomes BAC libraries were made. This tool allowed the identification and isolation of genes of interest in Arachis such as expansins and fatty acid desaturase.

Considerable variation exists both within and between species in nuclear DNA content. Despite there being no obvious functional role for much of this DNA, many studies have reported phenotypic correlations with genome size at various taxonomic levels. This suggests that DNA plays a functional role beyond the traditionally understood mechanisms. One such example of a phenotypic correlation with DNA content is present in the genus Silene, where a negative correlation between DNA content and flower size exists within and between species. This relationship is consistent with the direction of sexual dimorphism in DNA content (caused by heteromorphic sex-chromosomes) and flower size in the most studied species in the genus: S. latifolia. This thesis takes a comparative approach between two closely related species in the genus (S. latifolia and S. marizii), which differ markedly in their nuclear DNA content, in order to investigate the nature and phenotypic impacts of variation in DNA content. A phenotypic survey from a number of S. marizii populations reveals that the pattern of DNA content variation in this species is very different to that in S. latifolia. In particular, phenotypic correlations with DNA content appear be much weaker, whilst sexual dimorphism in DNA content, when present, appears to occur in either direction. A survey of interspecific hybrids suggests that this may be due to an enlarged S. marizii X-chromosome and that DNA content in hybrids may be biased with regard to their parents. Repetitive elements may be significant constituents of plant genomes. A study of Ty1-copia class retrotransposons in the two species reveals that they are present as a large and highly heterogeneous population. Phylogenetic analysis of these elements suggests a substantial degree of genetic isolation between the two species. Finally, an assessment of the flow-cytometric method, used to estimate DNA content, reveals substantial error associated with the method, but only limited evidence for stoichiometric effects.