Análise do desenvolvimento e estudo do polimorfismo de inversão cromossômica de Drosophila polymorpha (Diptera, Drosophilidae) e sua relação com genes de choque térmico (HSPs) induzidos por estresse físico/químico

Abstract

O objetivo geral deste trabalho foi estudar o ciclo de vida, o polimorfismo de inversão cromossômica e a possível relação dos arranjos com genes de estresse (hsps). O material de estudo foi coletado em três diferentes unidades de conservação (UCs) de Santa Catarina: Parque estadual da Serra do Tabuleiro, Reserva Biológica da Canela Preta e Reserva Biológica do Aguaí. Primeiramente foi feito o estudo do desenvolvimento de D. polymorpha, registrando a duração média do seu ciclo de vida bem como a maturidade sexual dos machos e fêmeas. A determinação dos elementos de Müller em D. polymorpha foi realizada por homologia de bandas com a espécie D. unipunctata. A fim de determinar os arranjos mais frequentes nas regiões de coleta, foi feito o estudo do polimorfismo de inversão cromossômica. Os arranjos 2RA e 2RD, já descritos anteriormente, apresentaram alta frequência nas populações. Estes arranjos provavelmente estão fixados nestas populações e possivelmente estão sendo mantidos pela ação da seleção natural. Com o auxílio de mapa cromossômico de D. polymorpha mais atualizado, a localização de um ponto de quebra de cada uma das inversões 2RA e 2RD foi reanotada. Também descrevemos uma nova inversão no cromossomo X de Drosophila neocardini (Grupo cardini). A expressão de puffs nos cromossomos politênicos de larvas de D. polymorpha, quando submetidas a estresse, permitiu estimar os possíveis genes hsps induzidos, quando comparando sua localização nos elementos de Müller em outras espécies. Esta análise revelou conservação entre D. polymorpha e D. unipunctata, que partilham grande reorganização gênica ao longo dos elementos quando comparadas a D. melanogaster. A análise comparativa dos elementos por homologia de bandas não verificou a ocorrência de puffs em resposta aos estresses testados (choque térmico, anoxia e privação alimentar) muito próximos ou dentro das regiões de inversão. Também não verificamos diferenças marcantes entre a expressão dos mesmos entre os indivíduos com ou sem os arranjos estudados. No entanto, o gene hsp70 não está tão distante das inversões no braço cromossômico 2R, e talvez fosse interessante testar sua expressão com métodos moleculares uma vez que mudanças na expressão de hsps tem sido importantes na adaptação de outras espécies.<br>

Abstract: The general objective of this work was to study the life cycle and chromosomal inversion polymorphisms, and their possible relation with heat shock genes. The object of our study was collected in three different conserved areas in the Santa Catarina: Parque Estadual da Serra do Tabuleiro, Reserva Biológica da Canela Preta e Reserva Biológica do Aguaí. The life cycle of D. polymorpha was described, as was the age at which sexual maturity is reached for both males and females. In order to be able to determine Müller's elements for D. polymorpha, a chromosomal homology between D. polymorpha and D. unipunctata was performed. A chromosomal polymorphism was carried out in order to establish the most frequent chromosomal arrangements in D. polymorpha from the collection sites. The arrangements 2RA and 2RD showed high frequencies in the populations. These arrangements are possibly being maintained due to natural selection. They also may have preserved the new gene configuration since they can provide a suitable combination of environmental conditions in which this species is located. Furthermore, during the study of chromosomal polymorphisms, the breakpoints of inversions 2RA and 2RD were re-evaluated. Also, a new paracentric inversion was described in chromosome X in Drosophila neocardini (cardini group). The expression of puffs in the polytene chromosomes allowed for the comparative analyses of their location and hsp genes location when they are induced in different species. The analysis showed conservation between D. polymorpha and D unipunctata elements. Also, these species have in common the extensive reorganization of their elements when compared to D. melanogaster. The comparative analysis of Müller's elements through banding homology did however not confirm occurrence of puffs in response to stressors (heat shock, hypoxi, starvation) near or inside inversion loops, neither did it produce noticeable differences between their gene expression in individuals with or without the arrangements. The hsp70 gene shows a certain proximity to the inversion loops in the chromosome 2R, and the possible intervention in its expression is not totally discarded. Its expression should be tested by means of molecular tools since changes in hsps expressions have been relevant in the adaptation reported in other species.