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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2020.tde-04062020-160041
Document
Auteur
Nom complet
Luiz Augusto Cauz dos Santos
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
Piracicaba, 2020
Directeur
Jury
Vieira, Maria Lucia Carneiro (Président)
Berg, Cassio van Den
Oliveira, Mariana Cabral de
Percequillo, Alexandre Reis
Titre en anglais
Chloroplast genome evolution in Passiflora
Mots-clés en anglais
Passiflora
Chloroplast genome
Genome rearrangements
Phylogenomics
Resumé en anglais
Chloroplast genomes (cpDNAs or plastomes) are highly conserved in Angiosperms. Although rearrangements have been observed in some lineages, the mechanisms that lead to rearrangements are still poorly elucidated. Our research group initially reported the structural organization of the plastome of Passiflora edulis (Passifloraceae) and rearrangments were identified. It is particularly worth noting that Passiflora presents different patterns of chloroplast inheritance and cytonuclear incompatibility. In order to investigate cpDNA evolutionary history in Passiflora and its possible implications for infrageneric taxonomic classification, a total of 35 complete chloroplast genomes were obtained, sampling for species of subgenera Astrophea, Decaloba, Deidamioides and Passiflora. The organization of the cpDNAs was uncommon, with large variation in size (~60 kb between shortest and longest), and highly rearranged genome structures. In addition, although large inverted repeat (IR) expansions were identified, the exact opposite (loss of an IR) was detected for the first time in Passiflora. This is indeed a rare event in angiosperms. A repertory of rearrangements, such as inversions and losses of genes was also found, making Passiflora one of the few groups with complex chloroplast genome evolution. Interestingly, a high number of rearrangements was detected in subgenus Decaloba, in which biparental chloroplast inheritance occur. A comparative genomic analysis revealed different organizational plastome structures, in accordance with the taxonomic classification within the subgenus Deidamioides. In addition, the plastid phylogenomics resulted in a highly supported tree with polyphyletic placement of Deidamioides species. Based on the combined results, we suggest elevating the status of the section Tryphostematoides (Deidamioides) to subgenus Tryphostematoides. Finally, apart from the contribution of this work to elucidating evolutionary history of Passiflora, our results also show that Passiflora provides a good model for the study of chloroplast genome evolution.
Titre en portugais
Evolução do genoma cloroplastidial em Passiflora
Mots-clés en portugais
Passiflora
Filogenômica
Genoma cloroplastidial
Rearranjos genômicos
Resumé en portugais
Os genomas de cloroplasto (cpDNAs ou plastomas) são altamente conservados em Angiospermas. Embora rearranjos tenham sido observados em algumas espécies, os mecanismos que levam a estes rearranjos ainda são pouco elucidados. Inicialmente, nosso grupo de pesquisa descreveu a organização estrutural do plastoma de Passiflora edulis (Passifloraceae) e rearranjos foram identificados. Particularmente, convém ressaltar que o gênero Passiflora apresenta diferentes padrões de herança cloroplastidial e incompatibilidade citonuclear. Para investigar a história evolutiva dos cpDNAs em Passiflora e possíveis implicações na classificação taxonômica infragenérica, foi obtido um total de 35 genomas cloroplastidiais completos, amostrando espécies dos diferentes subgêneros: Astrophea, Decaloba, Deidamioides e Passiflora. A organização dos cpDNAs mostrou-se não usual, com uma grande variação em tamanho (~60 kb entre o menor e o maior) e estruturas altamente rearranjadas. Além disso, ao mesmo tempo em que grandes expansões das regiões repetidas invertidas (IR) foram identificadas, o extremo oposto, a perda de uma IR foi detectada pela primeira vez em Passiflora, um evento raro em angiospermas. Um repertório de rearranjos, como inversões e perdas de genes, também foi constatado, tornando Passiflora um dos poucos grupos com uma complexa evolução de genomas cloroplastidiais. Interessantemente, um alto número de rearranjos foi detectado no subgênero Decaloba, no qual ocorre herança biparental de cloroplastos. Uma análise de genômica comparativa revelou diferentes estruturas de plastomas de acordo com a classificação dentro do subgênero Deidamioides. Além disso, a análise filogenômica baseada em genes plastidiais resultou em uma árvore de alto suporte, com posicionamento polifilético das espécies de Deidamioides. Combinando os resultados, sugere-se elevar o status da seção Tryphostemmatoides (Deidamioides) para subgênero Tryphostemmatoides. Por fim, além da contribuição deste trabalho para elucidar a história evolutiva de Passiflora, nossos resultados recomendam Passiflora como um excelente modelo para o estudo da evolução dos genomas cloroplastidiais.
 
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Date de Libération
2022-06-04
Date de Publication
2020-06-05
 
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