GENÔMICA E GENÉTICA POPULACIONAL DA ABELHA-SEM-FERRÃO MELIPONA FASCICULATA NO BRASIL

Abstract

RESUMO: A abelha-sem-ferrão Melipona (Melikerria) fasciculata Smith (tiuba, uruçu cinzenta) apresenta-se distribuída no Norte e Nordeste do Brasil onde sua exploração vem tendo destaque pela importância econômica e ecológica. Porém, com a degradação ambiental ocorrida nos últimos anos, a espécie corre o risco de sofrer sérios problemas com a diminuição dos estoques populacionais, sendo necessárias estratégias eficientes que ajudem na sua manutenção. Para auxiliar nesse processo, a disponibilidade de marcadores moleculares para estudos populacionais da espécie torna-se essencial, principalmente no que se refere ao uso de marcadores de origem mitocondrial e microssatélites. Dessa forma, com o presente estudo, objetivou-se caracterizar o mitogenoma da abelha M. fasciculata, desenvolver e validar marcadores microssatélites específicos para a espécie, e avaliar a variabilidade e estruturação genética das populações originárias dos meliponários das localidades do Piauí, Pará e Maranhão. Para isso por meio do sequenciamento de baixa cobertura usando a tecnologia NGS (Next Generation Sequencing – Sequenciamento de Nova Geração) gerou-se uma plataforma composta de sequências fragmentadas, as quais foram submetidas a softwares específicos para a montagem e avaliação do mitogenoma, bem como a identificação e seleção de regiões microssatélites, potenciais para estudos populacionais. No geral, gerou-se uma sequência do mitogenoma com 14.753 pb, obtendo-se 13 genes PCGs, 21 genes de tRNAs e dois genes de RNA ribossomal, com total de 86,6% de A+T. Maior parte dos PCGs mostraram-se aptos para estudos filogenéticos, inclusive quando se concatenou todos eles junto aos genes ribossomais, em uma única sequência. De um total de 47.081 contigs obtidos na plataforma geral, 9.954 deles apresentavam regiões repetidas (nuclear), com 11.869 microssatélites. Das seis unidades repetitivas básicas, as três mais frequentes foram os mono- (54,29%), di- (27,17%), e trinucleotídeos (6,18%). Dos tri- e tetranucleotideos obtidos, os motifs mais abundantes foram, ATT (86,38 bp/Mb) e AAGA (64,15 bp/Mb), respectivamente. Dentre todos os microssatélites tri- e tetranucleotideos identificados, desenhou-se 37 pares de primers específicos, sendo que desses obtivemos 17 pares que amplificaram loci polimórficos, os quais demonstraram ser úteis para estudos populacionais. Ao selecionar cinco marcadores específicos adicionados a sete heteroespecíficos mais polimórficos para os estudos populacionais, verificou-se uma moderada estruturação (FST=0,07) entre as populações amostradas, sendo que as que demonstraram maior grau de diversidade genética foram aquelas oriundas do Estado do Maranhão. Com esse trabalho obteve-se um conjunto de novos marcadores para estudos populacionais com abelhas-sem-ferrão, tanto a nível nuclear como mitocondrial, sendo detectado, ainda, que as populações de abelhas M. fasciculata, presentes no Norte e Nordeste têm uma estreita relação genética, com as populações do Maranhão se destacando pelo alto nível de variabilidade genética. ABSTRACT: The stingless bee Melipona (Melikerria) fasciculata Smith (tiuba, “uruçu cinzenta”) is distributed in the North and Northeast regions of Brazil, where its exploitation has been highlighted by the economic and ecological importance. However, with the environmental degradation that has occurred in recent years, the species is under the risk of suffering serious problems with the decrease of the population stocks, being necessary efficient strategies that help in its maintenance. To aid in this process, the availability of molecular markers for population studies with the species becomes essential, especially regarding the use of markers of mitochondrial origin and microsatellites. Thus, with the present thesis, the objective was to characterize the mitogenoma of the bee M. fasciculata, to develop and validate specific microsatellite markers for the species, and to evaluate the genetic variability and structure of bee populations of the species from the “meliponários” of localities of Piauí, Pará and Maranhão. In order to do this, a low-coverage sequencing NGS (Next Generation Sequencing) generated a platform composed of fragmented sequences, which were submitted to specific software for the assembly and evaluation of the mitogenome, as well as the identification and selection of microsatellite regions, potential for population studies. In general, mitogenoma of 14,753 bp was generated, obtaining 13 genes PCGs, 21 genes of tRNAs and two genes of ribosomal RNA, with total of 86,6% of A + T. Most of the PCGs proved to be suitable for phylogenetic studies, including when they were concatenated to ribosomals genes, in a single sequence. From a total of 47,081 contigs obtained in the general platform, 9,954 of them had repeated regions (nuclear), with 11,869 microsatellites. Of the six basic repetitive units, the three most frequent were mono- (54.29%), di- (27.17%), and trinucleotides (6.18%). Of the tri- and tetranucleotides obtained, the most abundant motifs were ATT (86.38 bp / Mb) and AAGA (64.15 bp / Mb), respectively. Among all identified tri- and tetranucleotide microsatellites, 37 pairs of specific primers were designed, of which 17 polymorphic amplified pairs were amplified, which have been shown to be useful for population studies. When selected five specific markers added to seven more polymorphic heterospecifics for the population studies, there was a moderate structuring (FST = 0.07) among the populations sampled, and the ones that showed a greater degree of genetic diversity were those that came from the state of Maranhão. With this study we obtained a set of new markers for population studies with stingless bees, at both nuclear and mitochondrial levels, and by carrying out a more detailed study, it was detected that populations of bees M. fasciculata, present in the North and Northeast has a close genetic relationship, with the populations of Maranhão state standing out for the high level of variability.