The relevance of chromosome fissions for major ribosomal DNA dispersion in hymenopteran insects

Autor(es)

Menezes, Rodolpho S. T. ^{[1, 2]} ; Cabral-de-Mello, Diogo C. ^[3] ; Milani, Diogo ^[3] ; Bardella, Vanessa B. ^[3] ; Almeida, Eduardo A. B. ^[1]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Sao Paulo, Lab Biol Comparada & Abelhas, Dept Biol, Fac Filosofia Ciencias & Letras FFCLRP, Ribeirao Preto - Brazil

^[2] Univ Fed Santa Maria UFSM, Programa Posgrad Biodiversidade Anim, Ctr Ciencias Nat & Exatas, Santa Maria, RS - Brazil

^[3] Univ Estadual Paulista UNESP, Dept Biol Geral & Aplicada, Inst Biociencias, Rio Claro - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: JOURNAL OF EVOLUTIONARY BIOLOGY; v. 34, n. 9 AUG 2021.
• Citações Web of Science: 1

Resumo

Ribosomal DNA (rDNA) loci are essential for cellular metabolism due to their participation in ribosome biogenesis. Although these genes have been widely cytogenetically mapped, the evolutionary mechanisms behind their variability in number and chromosomal location remain elusive, even in well-known biological groups, such as ants, bees and wasps (Insecta: Hymenoptera). To address this question in Hymenoptera and therefore advance the understanding of rDNA evolution in insects in general, we integrated molecular cytogenetic data, a phylogenomic framework, model-based predictions and genome sequencing. Hence, we assessed the main evolutionary trends shaping the chromosomal distribution of rDNA loci in Hymenoptera. We noticed the conservation of one site of rDNA per haploid genome, suggesting that a single 45S rDNA locus is the putative ancestral pattern for aculeate Hymenoptera. Moreover, our results highlighted a nonrandom distribution of rDNA in Hymenoptera karyotypes, as well as a lineage-specific preferential location. The proximal location of rDNA is favoured in species with multiple loci and in the two families of Hymenoptera that show the highest range of chromosome numbers: Formicidae and Vespidae. We propose that chromosome fissions have played a crucial role in the distribution pattern of rDNA loci through the evolutionary diversification of Hymenoptera. Moreover, our genomic analysis of two species, one with a single locus of rDNA and one with multiple loci, supported that loci multiplication is followed by sequence divergence. Our results provide detailed information about the number and chromosomal position of rDNA in Hymenoptera and, therefore, broaden our knowledge regarding rDNA evolutionary dynamics in insects. (AU)

• Processo FAPESP: 16/21098-7 - Associando evolução cromossômica e diversificação em vespas enxameadoras neotropicais através de uma abordagem filogenômica
• Beneficiário: Rodolpho Santos Telles de Menezes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 19/19069-7 - Investigando a evolução de DNAs satélites em cromossomos holocêntricos de insetos praga
• Beneficiário: Diogo Cavalcanti Cabral de Mello
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 15/02432-0 - Organização e evolução cromossômica de elementos repetitivos em genomas de vespas sociais
• Beneficiário: Rodolpho Santos Telles de Menezes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 18/09666-5 - Sistemática filogenômica, morfologia comparada e biogeografia de abelhas (Hymenoptera: Anthophila)
• Beneficiário: Eduardo Andrade Botelho de Almeida
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 14/11763-8 - Contribuições ao entendimento da estrutura e evolução de sistemas de cromossomos sexuais utilizando como modelos espécies de gafanhotos e grilos
• Beneficiário: Diogo Cavalcanti Cabral de Mello
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular