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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.87.2022.tde-25102023-130954
Documento
Autor
Nome completo
Igor Salles de Oliveira
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2022
Orientador
Banca examinadora
Silva, Maria José de Jesus (Presidente)
Durham, Alan Mitchell
Pellegrino, Katia Cristina Machado
Setubal, João Carlos
Título em português
Estudos populacionais e prospecções genômicas de Bothrops insularis (Serpentes, Viperidae): implicações para a conservação
Palavras-chave em português
Endogamia
Genética de populações
Insular
Jararaca-ilhoa
Mitogenômica
Resumo em português
Nas últimas décadas, a Conservação da Biodiversidade tem contribuído para minimizar e evitar processos de extinção, porém a utilização de dados genéticos para a conservação é baixa em alguns grupos taxonômicos, como por exemplo, Serpentes. Adicionalmente, a obtenção de informações genômicas completas das espécies é restrita a poucos grupos e escassa para serpentes brasileiras. Bothrops insularis é uma espécie criticamente em perigo e endêmica da Ilha da Queimada Grande, localizada na costa do estado de São Paulo, cujas informações de genética de população, genoma (nuclear e mitocondrial) completos são ausentes na literatura. Nesse contexto, o presente estudo objetivou acessar e caracterizar informações genéticas acerca de B. insularis a fim de contribuir com dados importantes para sua conservação. O genoma de B. insularis foi recuperado como uma molécula de 1,5 Gpb (67,8 % do genoma predito), com 20X de profundidade de cobertura. Devido à baixa profundidade de cobertura, a integridade do genoma recuperado ainda é baixa (65% de proteínas conservadas) e, apenas, 9% de regiões repetitivas e elementos transponíveis foram acessados. Ainda assim, foi possível realizar a prospecção de 6078 marcadores microssatélites específicos, dos quais 117 foram selecionados para serem testados e caracterizados. A reconstrução do mitogenoma de B. insularis recuperou uma molécula de 17.523 pb, constituída por 13 genes codificantes de proteínas, 22 tRNA, dois rRNA, duas regiões controle, uma região de origem de replicação da fita leve, uma duplicata do tRNA-F e uma região não codificante. A análise comparativa dos mitogenomas de 129 serpentes, incluindo o de B. insularis, permitiu a identificação de 18 mitogenomas. Os rearranjos observados ocorrem em três regiões altamente suscetíveis a mutações e podem estar associados a processos de deleção, duplicação e translocação. A caracterização da diversidade genética de B. insularis em nível populacional, empregando 11 microssatélites heterólogos recuperou: (i) valores baixos (diversidade alélica) e médios (heterozigose) de diversidade genética para as duas populações estudadas ex situ e in situ; (ii) valor significativo do coeficiente de endocruzamento por parentesco para a população in situ; (iii) existência de diferenciação populacional entre as duas populações; e (iv) ausência de correlação entre os agrupamentos genéticos e os pontos amostrados, sugerindo a ocorrência de fluxo gênico entre os indivíduos na população in situ. Além disso, foi possível indicar seis casais prioritários, a fim de evitar a ocorrência de endocruzamento, e clarificar a relação de parentescos incertos de indivíduos da população ex situ. Sob a perspectiva de conservação, se faz necessário monitorar continuamente as populações e proceder à incorporação de novos indivíduos da ilha para a população ex situ (a fim de evitar endocruzamento e adaptação ao cativeiro), bem como garantir a manutenção da similaridade genética entre as populações. Além disso, as análises comparativas dos mitogenomas recuperaram divergências genéticas entre B. insularis e B. jararaca, possivelmente, decorrentes de pressões e processos evolutivos distintos, corroborando a classificação dessa espécie como uma unidade evolutivamente significativa. É recomendável que os dados genéticos obtidos sejam integrados a outros estudos para auxiliar a execução e delimitação de estratégias de conservação para B. insularis.
Título em inglês
Genomic prospections and populational studies of Bothrops insularis (Serpentes, Viperidae): Conservation implications.
Palavras-chave em inglês
Endogamy
Golden-lancehead
Insular
Mitogenomic
Population genetics
Resumo em inglês
Biodiversity Conservation efforts have been contributing to reduce and avoid species extinction. However, the use of genetic data for conservation is scarce for some taxons, such as snakes. The availability of complete genomic data of snakes are restricted to few species and still scarce on Brazilian snakes. Bothrops insularis, the golden-lancehead, is a critically endangered species endemic to Ilha da Queimada Grande, São Paulo State (Brazil), which lacks population genetics and the complete genomic information. This study aims to access and characterize the genetic information of B. insularis in order to contribute to the Conservation of this species. The genome of B. insularis was recovered as a molecule with 1.5 Gbp (67,8% of the predicted genome) after a 20X coverage depth and that is why the entirety (65%) and the characterization of repetitive and transposable elements (9%) were low. However, we were able to predict 6078 specific microsatellites, from which 117 were chosen to be characterized and tested in B. insularis populations. The B. insularis mitogenome was recovered as a 17.523 bp long circular molecule, which encompasses 13 protein-coding genes, 22 tRNA, two rRNA, two control regions, one non-coding region and one tRNA-F duplicate. Comparisons among 129 snake species allowed us to identify 18 types of mitogenomes. Rearrangements were recovered in three hotspost regions for mutations and could have been originated due to duplications, deletion, and translocation. Genetic diversity using 11 informative heterologous microsatellites recovered: (i) low values of allelic content and medium values for heterozygosity indexes for both populations: the ex situ (kept in the Laboratório de Ecologia e Evolução, Instituto Butantan) and in situ (Ilha da Queimada Grande); (ii) significative value of inbreeding coefficient of genogram for the in situ population; (iii) the occurrence of populational differentiation between ex and in situ populations; and (iv) no relationship among genetic clusters and sampling sites of the island, which suggest the occurrence of gene flow among individuals in the in situ population. Furthermore, based on the results, we indicate six preferential couples to carry out preferencial crosses and avoid inbreeding; we also resolve incertain relationships in the ex situ population based on the genetic variability observed. Under a conservation perspective, continuous monitoring of both populations and the incorporation of new in situ representatives in the ex situ population (aiming to avoid inbreeding and captive adaptation) are suggested. Moreover, the divergence recovered in comparative analyses between B. insularis and its mainland sister species B. jararaca mitogenomes suggest that these species are under distinctive evolutionary processes, which corroborate the classification of B. insularis as an evolutionary significant unit (ESU). The information provided herein should be integrated with other studies to help the development and execution of conservation efforts for B. insularis.
 
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Data de Publicação
2024-01-16
 
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