Classical and molecular cytogenetics with emphasis in chromosomal evolution in Meliponini

Os Meliponini são um grupo é monofilético, em que as espécies Neotropicais formam um grupo irmão com as espécies Afrotropicais e Indo-Malaia-Australásia. Citogeneticamente, a maioria dos estudos está relacionada à descrição do número de cromossomos nas espécies Neotropicais (n=8 a 22 cromossomos, predominando n=17 e n=18). Para as demais espécies da Tribo, essa descrição está restrita a cinco espécies Afrotropicais (n=17 e n=18) e uma única espécie da região Indo-Malaia- Australásia (n=20). Baseada nos números cromossômicos dessas espécies, a Teoria da Interação Mínima (TIM) passou a ser a mais aceita para explicar a evolução cromossômica em abelhas dessa Tribo. Segundo essa proposta, o ancestral das espécies viventes apresentaria baixo número cromossômico, o qual aumentaria ao longo da evolução por fissões com posterior acúmulo de heterocromatina. Consequentemente os cromossomos dessas espécies apresentaria um braço cromossômico eucromático e outro heterocromático. Uma exceção ao padrão foi observada em Melipona, que possui espécies com baixo e alto teor de heterocromatina. Nesse contexto, os padrões heterocromáticos em Meliponini e a predominância do alto número cromossômico (n=17 e n=18) são características de interesse a serem investigadas nessa Tribo. Assim, os objetivos desse estudo foram: (i) inferir o número cromossômico ancestral entre as espécies de Meliponini, bem como a do grupo irmão Bombini, a fim de propor hipóteses de evolução relacionadas às alterações cromossômicas; (ii) descrever o cariótipo de Austroplebeia australis baseados no número cromossômico, padrão heterocromático, riqueza em pares de base Citosina-Guanina e Adenina-Timina e o mapeamento dos sítios de rDNA, microssatélites GA (15), GAG (10) , CAA (10) CGG (10) e as regiões teloméricas TTAGG (6) ; (iii) caracterizar o cariótipo de Melipona (Melikerria) interrupta com base nos padrões heterocromáticos e as regiões ricas em pares de base Citosina-Guanina (CG) e Adenina-Timina (AT) nos cromossomos, bem como o mapeamento dos sítios de rDNA, microssatélites GA (15), GAG (10) , CAA (10) CGG (10) e as regiões teloméricas TTAGG (6) ; (iv) realizar uma análise comparativa das informações citogenéticas existentes para Melipona e um mapeamento cromossômico das sequências de DNA repetitivas; (v) infereir o padrão heterocromático do ancestral comum das espécies de Melipona, para melhor entender o surgimento da heterocromatina e a diversificação cariotípica do gênero. Os resultados obtidos sugerem: (i) que o cariótipo ancestral entre Meliponini e Bombini possuía n=18 cromossomos e o dos Meliponini n=17 cromossomos, sendo que os números haploides inferiores se originaram por fusões adicionais; (ii) O cariótipo de A. australis possui 2n=36 cromossomos, os quais são constituídos por grande quantidade de heterocromatina. Os padrões de DAPI + - CMA 3+ divergiram do encontrado para a tribo e as sequências de DNA repetitivo hibridizaram apenas em regiões de eucromatina; (iii) Melipona (Melikerria) interrupta apresentou 2n=18 cromossomos, alto teor de heterocromatina, marcações do CMA3 + e DNA ribossomal 18S foram observadas na região intersticial próxima a junção da eucromatina e heterocromatina do primeiro par cromossômico cromossômico; (iv) Melipona possui espécies com número cromossômico conservado (2n=18) e as regiões de heterocromatina são importantes marcadores para separar as espécies do Grupo I e II, assim como o DAPI-CMA 3+ e o 18S. As sondas de DNA repetitivos foram restritas à eucromatina dos cromossomos, com padrões de distribuição distintos entre as espécies de baixo e alto teor de heterocromatina. A sequência TTAGG (6) foi observada nos telômeros dos cromossomos de Melipona; (v) observamos que o ancestral comum de Melipona possuía baixo conteúdo de heterocromatina, o qual aumentou no ancestral comum de Michmelia e independentemente em Melikerria, com diferentes constituições heterocromáticas. Concluímos que o número cromossômico ancestral n=18 se manteve ao longo da evolução em diferentes espécies da Tribo, sendo os eventos de fusão os principais responsáveis pelas variações dos números haploides. O baixo número de cromossomos encontrado em Melipona é uma apomorfia do gênero. Em A. australis, a grande quantidade de heterocromatina é semelhante ao cariótipo das espécies do Grupo II de Melipona. Entretanto, a constituição da cromatina baseada na riqueza de bases AT e CG é mais semelhante ao observado em espécies solitárias. As espécies de Melipona possuem características citogenéticas conservadas, o que possivelmente é resultado do tempo recente de diversificação dessas espécies. O baixo conteúdo heterocromático é o caráter ancestral do gênero e a alta quantidade de heterocromatina o resultado de sua amplificação a partir da região centromérica, surgindo em momentos independentes nas espécies.The Meliponini were group is monophyletic, which the Neotropical species form a sister group with the species Afrotropical / Indo-Malay-Australasian. Cytogenetically most studies are related to the chromosomes' number description in Neotropical species (n=8 to n=22 chromosomes, predominating n=17 and n=18). For the other Tribe species this description is restricted to five Afrotropical species (n=17 and n=18) besides one from the Indo-Malay-Australasian region (n=20). Based on Meliponini chromosome numbers, the Theory of Minimum Interaction (MIT) became the most accepted to explain the chromosomic evolution in bees this bribe. It proposes that the ancestor of living species would present a low chromosome number that would increase throughout the evolution by fissions with later accumulation of heterochromatin. Consequently the chromosomes present the species as an euchromatic chromosome and another heterochromatic. An exception to the standard was observed in Melipona which has species with low and high heterochromatin content. In this context, the heterochromatic patterns in Meliponini and the predominance of the high number of chromosomes of n=17 and n=18 are characteristics of interest to be investigated in this Tribe. Thus, the objectives of this study were: (i) to infer the ancestral chromosome number among the Meliponini species as well as that of the Bombini sister group, in order to propose evolutionary hypotheses related to chromosomal alterations; (ii) To describe the karyotype of Austroplebeia australis based on chromosome number, heterochromatic pattern, richness in base pairs Cytosine-Guanine and Adenine-Thymine and mapping of rDNA GA (15), GAG (10) , CAA (10) CGG (10) and telomeric regions TTAGG (6) ; (iii) characterize the karyotype of Melipona (Melikerria) interrupta based on heterochromatic patterns and regions rich in pairs of cytosine-Guanine (CG) and Adenine-Thymine (AT) bases on chromosomes, as well as the mapping of rDNA, microsatellites GA (15), GAG (10) , CAA (10) CGG (10) and the telomeric regions TTAGG (6) ; (iv) to perform a comparative analysis of the existing cytogenetic information for Melipona and a chromosomal mapping of the repetitive sequences of DNA; (v) the heterochromatic pattern's inference of the Melipona species' common ancestral, for better understanding the heterochromatin's emergence and the genus karyotypic diversification. The results suggest that: (i) the ancestral karyotype between Meliponini and Bombini had n=18 while Meliponini’s had n=17 chromosomes which the lower haploid numbers were caused by additional fusions; (ii) the A. australis karyotype has 2n=36 chromosomes which are composed of a large amount of heterochromatin. The DAPI + -CMA 3+ patterns diverged from what was found for the tribe and repetitive DNA sequences hybridized only to euchromatin regions; (iii) Melipona (Melikerria) interrupta presented 2n=18 chromosomes, high heterochromatin content, CMA3 + and 18S ribosomal DNA were observed in the interstitial region near the junction of euchromatin and heterochromatin of the first chromosomal chromosomal pair; (iv) Melipona has species with a conserved chromosome number (2n=18) and the heterochromatin regions are important markers for separating the species from Group I and II as well as DAPI-CMA3 + and 18S. Repetitive DNA probes were restricted to chromosomes’ euchromatin with distinct distribution patterns between low and high heterochromatin species. The sequence TTAGG (6) are observade in the telomeres of Melipona; (v) it was observed that the Melipona is common ancestor had low heterochromatin content which increased in the common ancestor of Michmelia and independently in Melikerria with different heterochromatic constitutions. We conclude that the ancestral chromosomic number n=18 was maintained throughout the evolution in different species of the Tribe, being the fusion events the main responsible for the haploid numbers variations. The low number of chromosomes found in Melipona is a genus’ apomorphy. In A. australis the large amount of heterochromatin is similar to the karyotype of Melipona Group II species. However, the chromatin’s constitution based on the richness of AT and CG bases is more similar to that observed in solitary species. The Melipona species have conserved cytogenetic characteristics which possibly is a result of the recent time of these species diversification. The low heterochromatic content is the genus ancestral character and the high amount of heterochromatin is the result of its amplification from the centromeric region which appears at independent moments in the species.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio