The mitochondrial genome of the terrestrial carnivorous plant Utricularia reniformis (Lentibulariaceae): structure, comparative analysis and evolutionary landmarks

• Processo: 17/12518-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2017
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2018
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Vegetal
• Pesquisador responsável: Alessandro de Mello Varani
• Beneficiário: Alessandro de Mello Varani
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias (FCAV). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Jaboticabal. Jaboticabal , SP, Brasil
• Assunto(s): Evolução molecular Técnicas de transferência de genes NADPH desidrogenase Genoma mitocondrial Plantas carnívoras Utricularia reniformis Publicações de divulgação científica Artigo científico
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: gene transfer | Genome evolution | master circle | mitovirus | NAD(P)H-dehydrogenase gene complex | transposable elements | Genômica de plantas carnívoras

Resumo

As plantas carnívoras da família Lentibulariaceae receberam atenção recente não somente por causa de seu interessante estilo de vida, mas também devido ao dinâmico tamanho de seu genoma nuclear. Genomas de Lentibulariaceae abrangem diversas ordens de magnitude e incluem as espécies com os menores genomas de angiospermas, tornando-os um poderoso sistema para o estudo dos mecanismos de expansão e contração genômica. Contudo, pouco se sabe sobre as sequências de DNA mitocondrial (mtDNA) desta família, bem como a respeito das forças evolutivas que modelam este genoma organelar. Relatamos aqui o sequenciamento e a montagem do primeiro mtDNA completo de Lentiburiaceae da espécie terrestre Utricularia reniformis, endêmica do Brasil. O círculo-mestre do genoma mitocondrial, com 857.234pb, codifica 70 genes transcricionalmente ativos (42 codificadores de proteínas, 25 tRNAs e 3 rRNAs), que cobrem até 7% do mtDNA. Genes que codificam uma proteína semelhante à LtrA, relacionada à excisão de íntrons e à mobilidade, e uma endonuclease LAGLIDADG foram identificados em regiões intrônicas, sugerindo mecanismos particulares de manutenção do genoma. Análises por RNA-seq identificaram propriedades com papéis hipotéticos e importantes na regulação e na evolução do genoma: 1) 672kpb (78%) do mtDNA estão cobertos por leituras completas; 2) a maior parte dos 243kpb de regiões intergênicas exibe transcritos; e 3) pelo menos 69 novos sítios de edição de RNA foram encontrados nos genes codificadores de proteína. Atributos genômicos adicionais englobam ORFs hipotéticas (48%), inserções de cloroplastos, incluindo genes de plastídios truncados que foram perdidos no DNA do cloroplasto (5%), repetições (5)%, resquícios de elementos transponíveis relacionados principalmente a retrotransposons LTR (5%) e sequências de mitovírus truncadas (0,4%). Uma análise filogenética baseada em 32 genomas mitocondriais diferentes da ordem Lamiales confirmou que Lentiburiaceae é um grupo monofilético. Em suma, o mtDNA de U. reniformis representa o oitavo maior dentre os mtDNA de plantas descritos até o momento, iluminando tendências genômicas, características evolutivas e história filogenética da família Lentibulariaceae. (AU)