Estudos genômicos e evolutivos em abelhas

• Processo: 16/24669-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2017
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2019
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Animal
• Pesquisador responsável: Maria Cristina Arias
• Beneficiário: Maria Cristina Arias
• Instituição Sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: São Paulo
• Bolsa(s) vinculada(s): 18/03839-5 - Capacitação técnica em biologia molecular e bioinformática, BP.TT; 17/14330-3 - Capacitação técnica em Biologia Molecular e Bioinformática, BP.TT
• Assunto(s): Evolução molecular Genômica Genômica funcional Transcriptoma DNA mitocondrial Sequenciamento de nova geração Comportamento social animal Insetos sociais Abelhas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Comportamento Social | DNA mitocondrial | Heteroplasmia | NextGen | NUMTs | Transcriptoma | Genética e Evolução

Resumo

Existem cerca de 20.061 espécies de abelhas descritas no mundo. Esses insetos são de extrema relevância para a espécie humana, pois são responsáveis pela polinização de plantas nativas e outras de interesse comercial. Estudos sobre a biologia geral das abelhas têm sido conduzidos há séculos, e algumas espécies são conhecidos modelos biológicos, como Apis mellifera e Bombus terrestris. Apesar dos inúmeros trabalhos publicados, questões sobre a biologia geral, incluindo aspectos comportamentais, fisiológicos, moleculares e evolutivos ainda abrigam lacunas. Atualmente, com o advento de novas tecnologias, como Next Sequencing Generation, essas questões têm sido revisitadas, assim como novas questões têm empregado essas abordagens. Este auxílio regular à pesquisa é composto por quatro projetos organizados dentro de duas linhas de pesquisa principais nas quais já estamos atuando: (1) genômica estrutural e (2) genômica funcional. Na linha genômica, o projeto 1 tem como objetivo entender a evolução e implicações práticas da presença de numts e heteroplasmia. A presença dessas sequências pode levar a conclusões errôneas em estudos filogenéticos, filogeográficos e populacionais. A espécie Bombus morio será investigada quanto à presença de heteroplasmia e 24 espécies para numts. O genoma mitocondrial para cada uma dessas espécies será obtido. O projeto 2 apresenta uma proposta de montagem de genoma para duas espécies de abelhas, uma solitária Tetrapedia diversipes, para a qual já geramos dados de transcriptoma, e uma eussocial, Melipona bicolor. Os genomas serão caracterizados quanto ao conteúdo e organização numa abordagem evolutiva. Esses dados também serão importantes para estudos evolutivos do comportamento social. Além disso, temos questões específicas para cada uma dessas duas espécies. Para Tetrapedia diversipes pretendemos melhorar a anotação de genes diferencialmente expressos (dados já obtidos) entre larvas em diapausa e não diapausa. Para Melipona bicolor pretendemos lançar os primeiros insights genômicos sobre a poliginia, comportamento estudado nesse nível somente na formiga Solenopsis invicta. Esses dois últimos projetos fazem parte de uma iniciativa brasileira, liderada por pesquisadores da USP/Ribeirão Preto, que visa a obtenção do genoma de abelhas nativas. Na linha genômica funcional, o projeto 1 tem por objetivo comparar o perfil de expressão gênica entre as subcastas nutriz e forrageira de Tetragonisca angustula (eussocial) e Bombus terrestris (primitivamente eussocial). Serão gerados os transcriptomas e posterior análise de expressão diferencial entre as subcastas de cada espécie e entre as espécies. Pretendemos avaliar genes que estão envolvidos nestes comportamentos e quão conservada é a expressão. O projeto 2 é uma extensão de um projeto de Doutorado em andamento, no qual a evolução do comportamento social está sendo investigada. Os genes já identificados com diferentes níveis de expressão serão testados em 10 espécies de abelhas de tribos diferentes, escolhidas com base em suas posições filogenéticas. A validação da expressão desses genes será um indicativo da existência de um toolkit gênico relacionado ao comportamento social. Os projetos envolvem vários alunos de iniciação científica, pós-graduação e uma pós-doc. (AU)

Publicações científicas

(7)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

FERREIRA SANTOS, PRISCILA KARLA; ARIAS, MARIA CRISTINA; KAPHEIM, KAREN M.. Loss of developmental diapause as prerequisite for social evolution in bees. BIOLOGY LETTERS, v. 15, n. 8, AUG 2019. (16/24669-5, 13/12530-4)

ARAUJO, NATALIA DE SOUZA; ARIAS, MARIA CRISTINA. Mitochondrial genome characterization of Melipona bicolor: Insights from the control region and gene expression data. Gene, v. 705, p. 55-59, JUL 15 2019. (16/24669-5, 13/12530-4)

FRANCOSO, ELAINE; ZUNTINI, ALEXANDRE RIZZO; RICARDO, PAULO CSERI; NALDI SILVA, JOAO PAULO; BRITO, RUTE; OLDROYD, BENJAMIN P.; ARIAS, MARIA CRISTINA. Conserved numts mask a highly divergent mitochondrial-COI gene in a species complex of Australian stingless bees Tetragonula (Hymenoptera: Apidae). MITOCHONDRIAL DNA PART A, v. 30, n. 7, p. 806-817, OCT 3 2019. (16/24669-5, 14/25023-6)

FRANCOSO, ELAINE; ZUNTINI, ALEXANDRE RIZZO; RICARDO, PAULO CSERI; ARAUJO, NATALIA DE SOUZA; SILVA, JOAO PAULO NALDI; BROWN, MARK J. F.; ARIAS, MARIA CRISTINA. The complete mitochondrial genome of Trigonisca nataliae (Hymenoptera, Apidae) assemblage reveals heteroplasmy in the control region. Gene, v. 881, p. 7-pg., 2023-07-15. (14/25023-6, 16/24669-5)

FRANCOSO, ELAINE; ZUNTINI, ALEXANDRE RIZZO; RICARDO, PAULO CSERI; SANTOS, PRISCILA KARLA FERREIRA; ARAUJO, NATALIA DE SOUZA; SILVA, JOAO PAULO NALDI; GONCALVES, LEONARDO TRESOLDI; BRITO, RUTE; GLOAG, ROSALYN; TAYLOR, BENJAMIN A.; et al. Rapid evolution, rearrangements and whole mitogenome duplication in the Australian stingless bees Tetragonula (Hymenoptera: Apidae): A steppingstone towards understanding mitochondrial function and evolution. International Journal of Biological Macromolecules, v. 242, p. 9-pg., 2023-05-05. (14/25023-6, 16/24669-5)

RICARDO, PAULO CSERI; FRANCOSO, ELAINE; ARIAS, MARIA CRISTINA. Fidelity of DNA polymerases in the detection of intraindividual variation of mitochondrial DNA. MITOCHONDRIAL DNA PART B-RESOURCES, v. 5, n. 1, p. 108-112, 2020. (16/24669-5, 13/12530-4)

RICARDO, PAULO CSERI; FRANCOSO, ELAINE; ARIAS, MARIA CRISTINA. Mitochondrial DNA intra-individual variation in a bumblebee species: A challenge for evolutionary studies and molecular identification. MITOCHONDRION, v. 53, p. 243-254, JUL 2020. (16/24669-5, 14/25023-6, 13/12530-4)