Pleiotropic effects of sex determination genes on sexual aspects of Anastrepha sp.1 affinis fraterculus (Diptera, Tephritidae)

As moscas-das-frutas (Tephritidae) são pragas da fruticultura mundial cuja biologia é amplamente estudada. Um aspecto fundamental é sua determinação sexual. Esta se dá através da expressão sexo-específica dos genes transformer, transformer-2 e doublesex, que se organizam na forma de uma cascata de controle genético. São conhecidos uma série de efeitos relacionados ao silenciamento desses genes, como alterações do fenótipo sexual, no desenvolvimento das gônadas, redução da fecundidade e alterações comportamentais. Entretanto nenhum trabalho que compare os diferentes níveis dessa cascata de forma experimental foi feito até o momento. Este estudo poderia prover evidências sobre como se deu a diversificação dessa cascata ao longo da evolução. Existem duas hipóteses principais: a primeira (a) propõe que genes da base seriam mais pleiotrópicos e por isso mais conservados; enquanto a outra (b) propõe que os genes do topo seriam mais conservados, pois mutações nesses genes teriam maior custo adaptativo. Neste estudo pretendeu-se testar essas hipóteses apresentadas comparando os efeitos do silenciamento dos genes transformer, transformer-2 e doublesex em características reprodutivas de Anastrepha sp.1 aff. fraterculus. Os indivíduos foram tratados com dsRNA dos genes de determinação sexual e foram testados quanto a: (a) fertilidade e fecundidade (fêmeas), (b) tamanho dos ovos produzido, (c) morfologia de gônadas (machos e fêmeas) e (d) comportamento reprodutivo (machos e fêmeas), além de testar a possibilidade de efeito materno. Os resultados indicam maior grau de pleiotropia no gene presente na base da cascata de determinação sexual (doublesex), o que estaria de acordo com a hipótese base-topo. Além disso, os resultados indicam que alterações na expressão desses genes têm o potencial de serem utilizadas em estratégias de controle populacional desse inseto-praga.Fruit flies (Tephritidae) are worldwide fruticulture pests, and their biology is widely studied. A key aspect is their sex determination. This occurs through the sex-specific expression of the transformer, transformer-2 and doublesex genes, which are organized in a genetic control cascade. Several effects related to the silencing of these genes are known, such as changes in the sexual phenotype, on the development of the gonads, reduction in fertility besides behavioral changes. However, there is no study that compares the different levels of this cascade in an experimental approach. This study could provide evidence on how this cascade diversified throughout evolution. There are two main hypotheses: the first (a) proposes that base genes would be more conserved due to greater level of pleiotropy; while the other (b) proposes that the genes at the top would be more conserved, since mutations would have a higher adaptive cost. This study aimed to test these hypotheses presented by comparing the effects of silencing the transformer, transformer-2 and doublesex genes on reproductive traits of Anastrepha sp.1 aff. fraterculus. Individuals were treated with dsRNA from sex determination genes and were tested for: (a) fertility and fecundity (females), (b) size of eggs, (c) gonad morphology (males and females) and (d) reproductive behavior (males and females), as well as testing the possibility of maternal effect. The results indicate greater levels of pleiotropy in the gene present at the base of the sex determination cascade (doublesex), which is in line with bottom-up hypothesis. Furthermore, the results indicate that alterations in the expression of these genes have the potential to be used in population control strategies for this insect pest