Registro:
Documento: | Tesis Doctoral |
Disciplina: | biologia |
Título: | Análisis de los polimorfismos para el largo de los fragmentos de restricción de ADN en Dichroplus elongatus y Eyprepocnemis plorans (Orthoptera) y su relación con la evolución de los cromosomas B |
Título alternativo: | Restriction fragment length polymorphisms of DNA analysis in Dichroplus elongatus y Eyprepocnemis plorans (Orthoptera) and its relation with B chromosome evolution |
Autor: | Clemente, Marina |
Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
Filiación: | Departamento de Ciencias Biológicas. Laboratorio de Genética de Poblaciones
|
Publicación en la Web: | 2017-03-01 |
Fecha de defensa: | 1999 |
Fecha en portada: | 1999 |
Grado Obtenido: | Doctorado |
Título Obtenido: | Doctor en Ciencias Biológicas |
Director: | Vilardi, Juan César |
Idioma: | Español |
Palabras clave: | CROMOSOMAS; ADNMT; ADNR; RFLP; FILOGEOGRAFIA; EVOLUCION; COADAPTACION A-B; ORTOPTEROSCHROMOSOME; MTDNA; RDNA; RFLP; PHYLOFEOGRAPHY; EVOLUTION; A-B COADAPTATION; ORTHOPTERA |
Tema: | biología/genética de poblaciones biología/evolución
|
Formato: | PDF |
Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3186_Clemente |
PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n3186_Clemente.pdf |
Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n3186_Clemente |
Ubicación: | Dep.BIO 003186 |
Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Clemente, Marina. (1999). Análisis de los polimorfismos para el largo de los fragmentos de restricción de ADN en Dichroplus elongatus y Eyprepocnemis plorans (Orthoptera) y su relación con la evolución de los cromosomas B. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3186_Clemente |
Resumen:
Los insectos ortópteros ofrecen excelentes oportunidades para estudiardiferentes aspectos de la genética de poblaciones, tales como la divergencia genética,flujo génico, introgresión, selección natural y adaptación. El estudio de la evolución paralela entre ADN genómico, ADNextracromosómico (ADN mitocondrial) y cromosomas supemumerarios o B permiteevaluar la importancia relativa de las diferentes fuerzas evolutivas sobre lavariabilidad genética y cromosómica. Entre los insectos, Dichroplus elongatus y Eyprepocnemis plorans constituyen excelentes modelos para este tipo de estudio yaque en poblaciones naturales de estas especies se detectaron polimorfismos paracromosomas B aparentemente estables. Sin embargo, los mecanismos demantenimiento de estos cromosomas parece diferir entre estas especies. Mientras queen E. plorans el mantenimiento de los cromosomas B se apoya sobre las bases de unmodelo cercano a la neutralidad, en D. elongarus los resultados previos sugieren unposible efecto selectivo. D. elongatus es un saltamontes fitófago que se distribuye ampliamente en la Argentina. Las poblaciones argentinas de esta especie se caracterizan por presentarpolimorfismos paralelos para cromosomas B y segmentos supernumerarios en lospares S10 (SS10), S9 (SS9) y M6 (SS6). Estudios cromosómicos previos revelaronque algunas poblaciones naturales de la provincia de Tucumán presentanpolimorfismos para cromosomas B que afectan la condición de quiasmas ycomprometerían la fertilidad de los portadores. Asimismo, se detectó interacciónentre las distintas formas de heterocromatina. Esta interacción podría afectar lospatrones de distribución de los polimorfismos con respecto a lo esperado por el azar. Estudios isoenzimáticos y citogenétícos previos demostraron que los B y dos locialozímicos estuvieron asociados a variables geográficas o climáticas. Estasobservaciones han abierto nuevos interrogantes acerca de los mecanismos demantenimiento de las diferentes formas de heterocromatina supemumeraria en D.elongatus y cual es la importancia relativa de las diferentes fuerzas evolutivas sobrela diferenciación genética en esta especie. Se analizó la variación genética de D. elongatus a nivel del ADN mitocondrial (ADNmt), con un enfoque filogeográfico. Mediante la técnica de RFLP (polimorfismos para la longitud de fragmentos de restricción) se estudiaron 171individuos provenientes de poblaciones cromosómicamente polimórficas localizadasen las regiones Noroeste y Este de Argentina pertenecientes a las provinciasbiogeográficas: Las Yungas, Espinal y Pampeana. Las 10 enzimas de restricciónutilizadas generaron 59 fragmentos de ADNmt. Se detectaron polimorfismos para losfragmentos producidos por HindIII, HaeII y HinfI. El número de substituciones porsitio entre pares de haplotipos varió entre 0.65 y 3.84%. El fenograrna obtenido por el método de Neigbor-Joining (empleando elnúmero de sustituciones nucleotídicas por sitio) mostró dos grupos principales: unoagrupa a los haplotipos propios de la región Este y el otro agrupa a los haplotipospresentes en la región Noroeste. El árbol filogenético de consenso entre haplotiposmitocondriales permitió postular al haplotipo ancestral. Este ocupa el centro de la redy de él habrian derivado los dos grupos principales de haplotipos (Noroeste y Este). El dendrograma de la divergencia nucleotídica entre poblaciones mostró unagrupamiento de las poblaciones de acuerdo con su distribución geográfica. El gradode heterogeneidad del ADNmt entre las poblaciones de las regiones del Noroeste y Este fueron altamente significativo. Dentro de la región Este se observóhomogeneidad entre las poblaciones pertenecientes a la provincia biogeográfica del Espinal, pero heterogeneidad entre las pertenecientes a la provincia biogeográfica Pampeana. Se observó también heterogeneidad significativa entre diferentes zonas dela provincia de Las Yungas (región Noroeste). Estos resultados sugieren que lospatrones de distribución del ADNmt en D. elongatus podrian deberse: l) Aislamientopor distancia entre las provincias biogeográficas y 2) Factores ecológicos dentro delas mismas. Se estudió la variación en el ADNr en las mismas poblaciones analizadas anivel del ADNmt de D. elongatus con el fin de comparar los patrones de distribucióndetectada a ambos niveles y evaluar las diferentes fuerzas evolutivas asociadas a ladiferenciación genética detectada, incluyendo, en el caso del ADNr, la importanciarelativa de la evolución concertada. Se analizaron a través de RFLP, 156 individuosde las 13 poblaciones. Se utilizó una sonda de 0.8kb del espaciador no transcripto (NTS) del saltamontes Calediu captiva. Se analizaron los patrones de restricciónproducidos por cinco enzimas (BamHI, EcoRI, PstI, HindIII y XbaI) detectándose untotal de 21 fragmentos. Todos ellos, excepto los de BamHI, mostraron variación intrae interpoblacional. PstI reveló tres fragmentos cuya combinación originó cincopatrones ampliamente distribuidos. HindIII produjo 5 fragmentos, que originaron 10patrones, algunos de los cuales son privados de Las Yungas. Las digestiones con XbaI produjeron 2 fragmentos, uno de ellos polimórfico. El mayor número de bandasy los tamaños más pequeños se produjeron al digerir el ADN con EcoRI donde seencontraron 9 bandas. Se analizó la variación intrapoblacional e interpoblacional através de los indices de distancia: i) Lynch (1990), basado en la presencia y ausenciade bandas y ii) Hedrick (1983), empleando la intensidad de las bandas. Laspoblaciones que presentaron mayor variabilidad intraindividual e intrapoblacionalpertenecen a Las Yungas. Los árboles obtenidos por Neighbor-Joining a partir de losíndices de Lynch y Hedrick son muy semejantes y evidencian dos grandes grupos. Elprimero de ellos reúne a la mayoría de las poblaciones de la provincia Pampeana, alas de la región sudeste de Las Yungas y una población del Espinal. El otro nuclea alresto de las poblaciones del Espinal y la población restante de la provincia Pampeana. Un rasgo interesante es la alta distancia genética entre las poblaciones dela región oeste de Las Yungas entre sí y con respecto al resto de las poblaciones. El alto nivel de variación intraindividual, intra e interpoblacional implicaríaque los mecanismos de evolución concertada serian poco eficientes en esta especie. Los patrones de distribución del ADNr no se corresponden con los hallados para el ADNmt sugiriendo que la deriva y la migración no podrían explicar por sí solas lavariabilidad detectada para el ADNr, similarmente a lo encontrado para laheterocromatina supemumeraria, sugiriendo la posibilidad de que existan factoresadaptativos que podrían afectar la variación de la heterocromatina supemumeraria ydel ADNr limitando los efectos de los factores estocásticos. E. plorans se distribuye a lo largo de la costa mediterránea en Europa. En elsur de España las poblaciones naturales presentan un complejo polimorfismo paracromosomas B. Se han identificado hasta cuarenta tipos de cromosomas B, los cualesno solamente se generan por recombinación sino también como consecuencia de unaalta tasa de mutación. El número de tipos de B predominante en las poblacionesnaturales de E. plorans es comparativamente bajo pero es marcado el hecho de quecada uno de ellos dominan en diferentes regiones a lo largo de la costa sur de España. Se propuso a B1 como el tipo original. A este cromosoma lo reemplazó B2 en laprovincia de Granada y este de Málaga, mientras que B5 lo hizo en la zona central de Málaga dejando una isla de B1 entre ambas áreas. No hay razones obvias que expliquen la sustitución de un B por otro. Sepropuso un modelo cíclico para la evolución de los cromosomas B de E. plorans quesostiene que coadaptación y evolución de genes supresores en el complemento Aeliminaría el mecanismo de acumulación de los B. El sistema alcanzaría un estadocercano a la neutralidad hasta que una nueva variante recupere el mecanismo deacumulación y todo el proceso comenzaría nuevamente. Este modelo sugeriría quefactores preexistentes en el genoma A podrían favorecer o no a un determinado tipode B. Si esto es cierto, entonces debería existir alguna diferenciación genética en E.plorans entre las regiones donde predominan diferentes variantes de B. En este trabajo se analizaron los patrones de restricción del ADNmt de E.plorans como marcador para detectar diferenciación genética entre poblaciones quedifieren en el tipo de cromosoma B. Se analizaron 197 individuos provenientes de 12poblaciones que comprenden el área en estudio. La digestión del ADN mitocondrial de E. plorans con nueve enzimas derestricción reveló una baja variabilidad. Solamente EcoRI produjo tres patronesdiferentes, denominados morfo I, II y III. En los demos del área central está presenteel B1 y el morfo II del ADNmt. Al sudoeste del área central, los demos vecinosmuestran una zona híbrida entre el B1 y el B5 y entre los morfos I y II. Sin embargo,el morfo I presenta una amplia distribución en el área de estudio y en algunos casoses predominante o es el único encontrado en las poblaciones donde existen otrostipos de Bs. Considerando al ADNmt como un marcador no relacionado con los Bs,deberían existir ciertas diferencias entre la distribución del ADNmt y las áreasdefinidas por los cromosomas B. Sin embargo, estos resultados sugieren que laevolución de los cromosomas B en E. plorans no sería independiente del genomabásico y que la sustitución de un B por otro podría estar acompañada en algunosdemos por cam Consulte el resumen completo en el documento.
Abstract:
The orthopteran insects offer excellent opportunities to study many aspects ofthe population genetics, such as genetic divergence, gene flow, introgression, naturalselection and adaptation. The study of parallel evolution among nuclear DNA, extrachromosomic DNA (mitochondrial DNA) and B chromosomes allow evaluating the relative importanceof the different evolutive forces on the genetic and chromosomal variability. Amonginsects, Dichroplus elongatus and Eyprepocnemis plorans are excellent models forthese studies because stable polymorphisms for B chromosomes were detected innatural populations of these species. However, the maintenance of thesechromosomes differs between these Species. While in E. plorans the maintenance of B chromosomes is explained by a “near neutral” model, in D. elongatus the previousresults suggest a possible selective effect. D. elongatus is a phytophagous grasshopper widely distributed in Argentina. Some Argentinean populations exhibit parallel polymorphisms for B chromosomeand supernumerary segments in chromosomes S10 (SS10), S9 (SS9) and M6 (SS6). In populations of Tucumán province, the polymorphisms for B chromosomes wouldaffect the quiasma conditions and fertility of the carriers. Besides, an interactionamong the different forms of supernumerary heterochromatin was detected. Thisinteraction may affect the random distribution of these polymorphisms. Simultaneousisoenzymatic and citogenetic studies revealed that B’s and two loci are associatedwith climatic and geographic variables. These results have opened new questionsabout the mechanisms of maintenance of the different forms of supernumeraryheterochromatin and the relative importance of the different evolutive forces on thegenetic differentiation in this species. The genetic variation and phylogeography of D. elongatus was studied at themitochondrial DNA (mtDNA) level. A total of 171 individuals from Northwest (Las Yungas biogeographic province) and East (Espinal and Pampeana biogeographicprovinces) Argentinean populations were analyzed using restriction fragment lengthpolymorphism (RFLP). With 10 restriction endonucleases, 59 mtDNA fragmentswere generated. Polymorphisms for HindIII, HaeIII and HinfI were found. Thenumber of substitutions per site between pairs of haplotypes ranged from 0.65 to 3.84per cent. The Neighbor-Joining phenogram (using the number of nucleotidesubstitutions per site) yielded two main groups; one clusters together the privatehaplotypes of the East region and the other the private haplotypes of the Northwest. Phylogenetic consensus unrooted tree among mtDNA haplotypes allowed us topropose the ancestral haplotype. This haplotype occupies the central position of thenetwork. Three groups of haplotypes would have derived from the ancestral one. The UPGMA dendrogram from nucleotide divergence among populationsshowed that populations are roughly grouped according to their geographicdistribution. There was a significant heterogeneity of the mtDNA distribution whenpopulations from the East and Northwest regions were compared. In the East region,homogeneity was observed among populations from “Espinal” province, butsignificant differences were detected within “Pampeana” province. Heterogeneitywas also observed between different borders of “Las Yungas” province (Northwestregion). The distribution patterns of mtDNA variation observed in D. elongatus may beexplained by isolation by distance when referring to the main biogeographicprovinces. In “Las Yungas” and “Pampeana” provinces ecological factors seem tohave contributed to the genetic differentiation among populations. The patterns of rDNA variation were analysed in the same natural populationsof D. elongatus. The results were compared with those obtained from mtDNA data. The relative importance of different evolutive forces and the concerted evolutionwere considered to discuses the observed distribution. A total of 156 individualsfrom 13 populations were analyzed using RFLP. The 0.8kb cloned sequence from a 26s nontranscribed Spacer (NTS) from the Caledia captiva rDNA was used as probe. A total of 21 restriction fragments were obtained by simple digestion with fiveenzymes (BamHI, EcoRI, PstI, HindIII and XbaI). All the enzymes, except BamHI,exhibit intra and interpopulation variation. PstI revealed three restriction fragmentsand five patterns wider distributed. HindIII digestions showed five restrictionfragments and 10 patterns, some of them were private of Las Yungas. XbaIdigestions revealed two fragments, one of them polymorphic. EcoRI produced thegreatest number of bands and the smallest fragments. The intra and interpopulation variation was analyzed by two distance indices: i) Lynch (1990) using presence and absence of bands and ii) Hedrich (1983) using bandintensities. The highest values of intraindividual and intrapopulation variability wereobserved in the populations of Las Yungas. Both Neighbor-Joining trees are verysimilar and yield two main groups: one clusters together some populations of Pampeana province, the two southeastern populations of Las Yungas and onepopulation of Espinal. The other clusters together the remained populations of Pampeana and Espinal provinces. An interesting point is the high genetic distancebetween the two northwestern populations of Las Yungas and the high differentiationof both populations from the remaining ones. The high level of intraindivual, intra and interpopulation variation wouldimply that the mechanisms of concerted evolution are not efficient in this species. The rDNA distribution does not agree with the mtDNA distribution, suggesting thatgenetic drift and migration could not explain the detected rDNA variability. Similarly to supernumerary heterochromatin, these results suggest that adaptivefactors may affect the supernumerary heterochromatin and rDNA variation limitingthe effects of stochastic factors. The grasshopper E. plorans shows a very complex polymorphism for Bchromosomes distributed along the Mediterranean coasts in the Iberian Peninsula. There are more than 40 different B chromosome described variants, which areoriginated not only from recombination but also from high mutation rate. Thenumber of B types predominant in natural populations of E. plorans is comparativelylow but it is remarkable the fact that they dominate in different regions along thesouthern coast of Spain. It has been proposed that the original type, B1 was replacedby B2 in the Granada province and eastern Málaga, B5 did the same in central Málaga, leaving a relict “island” of B1 between those two areas. There are noobvious reasons that explain the substitution of one B by other. A cycle model to the B chromosome evolution in E. plorans was proposed. Co-adaptation and suppressorgenes’ evolution in A chromosome neutralizes the B drive. The system wouldbecome inn a “near neutral” status until a new variant recovers the accumulationmechanism and the whole process starts over. This model implies that pre-existingfactors in the genome may or may not favor a given B. If it were true, then in E.plorans some genetic differentiation should exist among the regions where different B variants predominate. We analyzed the restriction patterns of mtDNA of E. plorans as a marker fordetecting any genetic differentiation among populations that differ in the Bchromosomes. A total of 197 individuals from 12 populations that encircle thestudied area were analyzed. The digestion of the mtDNA of E. plorans with 9 restriction enzymes revealeda low variability as only EcoRI produced 3 distinguishable patterns named morphs I, II and III. The demes from the central area show the B1 type and also the morph II ofmtDNA. In the southwestern neighboring demes, a hybrid zone is shown between B1and B5 types and between morph I and II of mtDNA. However, the morph I had awider distribution and is predominant of even the only one found in most othersamples where other B’s exist. Taking into account that mtDNA is a marker nonrelatedwith B’s, some differences should be expected between mtDNA distributionand the B-defined areas. However, the present results suggest that the evolution of Bchromosomes of E. plorans was not independent from the basic genome and thesubstitution of one B by other, in some demes, might be accompanied by changes inthe mtDNA. In contrast, in D. elongatus neutral markers as mtDNA may not explainthe distribution of heterochromatin variants.
Citación:
---------- APA ----------
Clemente, Marina. (1999). Análisis de los polimorfismos para el largo de los fragmentos de restricción de ADN en Dichroplus elongatus y Eyprepocnemis plorans (Orthoptera) y su relación con la evolución de los cromosomas B. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3186_Clemente
---------- CHICAGO ----------
Clemente, Marina. "Análisis de los polimorfismos para el largo de los fragmentos de restricción de ADN en Dichroplus elongatus y Eyprepocnemis plorans (Orthoptera) y su relación con la evolución de los cromosomas B". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 1999.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3186_Clemente
Estadísticas:
Descargas totales desde :
Descargas mensuales
https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n3186_Clemente.pdf