Relação entre abundância e localização de DNAS repetitivos e o tempo de florescimento em milho

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dc.contributor.advisorVanzela, André Luis Laforga
dc.contributor.authorSilva, Juliana Machado da
dc.contributor.bancaFerreira, Josué Maldonado
dc.contributor.bancaMartins, Lívia do Vale
dc.contributor.bancaPereira, Luiz Filipe Protasio
dc.contributor.bancaAssis, Rafael de
dc.contributor.coadvisorMondin, Mateus Mondin
dc.coverage.extent72 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2025-11-24T19:16:18Z
dc.date.available2025-11-24T19:16:18Z
dc.date.issued2025-01-31
dc.description.abstractZea mays é uma espécie modelo para diversos estudos citogenômicos, dada a proporção elevada de famílias de DNA que compõem sua fração repetitiva, sendo as principais o K180 (180pb) e o TR-1 (350 pb). Ambos podem formar blocos de heterocromatina e influenciar na recombinação genética e na expressão de genes próximos. O tempo de florescimento é um critério importante para o melhoramento vegetal, especialmente para o milho. Eesse tempo parece estar, por sua vez, associado a variações no tamanho dos genomas e à presença de K180. Outra fração repetitiva relevante é a dos elementos de transposição, que compõem ~85% do genoma do milho. Esses elementos alteraram o arranjo das demais sequências nos genomas, e influenciam na expressão gênica e na evolução dos genomas. O objetivo do trabalho foi avaliar a diversidade cariotípica em cultivares de milhos compostos, utilizando o mapeamento de sequências repetitivas de DNA por FISH e bioinformática. As análises foram realizadas de maneira comparativa, com as linhagens NAM como referência. Para isso, mapeamos os cromossomos de diferentes cultivadores de milhos compostos utilizando DNAsats (K180, TR-1 e CentC) e DNAr 5S como sondas para FISH, além das estimativas dos valores 2C de DNA. Para as linhagens NAM, os pseudocromossomos foram mapeados por bioinformática em relação aos 14 principais genes da rota metabólica de florescimento. Os cariótipos dos milhos compostos exibiram heteromorfismos e polimorfismos para os sinais de FISH, embora apenas a sonda de DNAr 5S tenha mostrado sinais de FISH homogêneos. Por outro lado, os valores 2C de DNA não variaram de forma significativa. Com relação à análise dos pseudocromossomos, a distribuição de K180, TR-1 e CentC mostrou-se muito variável, tanto no número quanto no tamanho dos arranjos dessas duas sequências repetitivas. Neste caso, os arranjos de matrizes menores foram os mais diversos em posição e tamanho. A análise dos arranjos de DNAsats quanto à distância para os genes de florescimento, mostrou que há um número muito pequeno de monômeros e com as distâncias elevadas em relação aos genes alvo. Esses parâmetros não foram suficientes para explicar as diferenças no tempo de florescimento moduladas via efeito de posição dos arranjos de DNAsat. Quanto à abundância dos retrotransposons próximos aos genes relacionados ao tempo de florescimento, houve uma grande diversidade nas inserções gene-a-gene. De maneira geral, dois genes se destacaram pela quantidade relativa de inserções de RT-LTRs: zfl2 e mads1. Dessa forma, o trabalho mostrou que a quantidade, tamanho e localização dos DNAsats (K180 e TR-1) em associação com o tamanho do genoma, não foi suficiente para estabelecermos uma correlação com o tempo de florescimento nos milhos compostos. Além disso, a anotação da coleção de sequências repetitivas próximas aos genes alvo mostrou que não há uma sustentação quanto aos efeitos de posição de K180 e TR-1 sobre o tempo de florescimento em milho. Contudo, a presença de fragmentos de TEs acerca desses genes e inseridos neles, sugere que estudos futuros de análises ômicas adicionais nos tecidos reprodutivos em milho sejam necessários, seja pela expressão dos genes alvo ou pela busca por RNAs não codificantes.
dc.description.abstractother1Zea mays is an ideal model for cytogenomic studies due to the high proportion of repetitive DNA families in its genome. The most prominent are the K180 (180 bp) and TR-1 (350 bp) families. Both can form heterochromatin blocks and influence genetic recombination and expression of nearby genes. Flowering time is a crucial criterion in plant breeding, especially in maize. This period seems to be associated with variations in genome size and the presence of K180. Another significant component of repetitive fraction is transposable elements (TEs), which constitute approximately 85% of the maize genome. These elements have reshaped the genomic landscape by altering the arrangement of other sequences, thereby influencing gene expression and genome evolution. This study aimed to evaluate the karyotypic diversity in composite maize varieties through the screening of repetitive DNA sequences by fluorescence in situ hybridization (FISH) and bioinformatics. The analyses were performed in a comparative framework, using the NAM lines as a reference point. For this purpose, we used DNAsats (K180, TR-1 and CentC) and 5S DNA probes for FISH, along the estimation of 2C DNA values. In the NAM lines, pseudochromosomes were mapped bioinformatically to 14 key genes in the flowering pathway. The composite maize karyotypes showed heteromorphisms and polymorphisms in FISH signals, although only the 5S rDNA probe produced homogeneous FISH signals. In contrast, the 2C DNA values remained relatively consistent. Pseudochromosome analysis revealed considerable variability in both the number and size of K180 and TR-1 arrays. The arrangements of smaller arrays showed the greatest diversity in position and size. An analysis of the DNAsat arrays in relation to their distance from flowering genes indicated a scarcity of monomers and a considerable distance from the target genes. These parameters were insufficient to explain the observed differences in flowering time based on position effects of the DNAsat arrays. Regarding the frequency of retrotransposons near genes associated with flowering time, we observed considerable diversity into gene-to-gene insertions. In general, two genes showed a remarkable prevalence of RT-LTR insertions: zfl2 and mads1. Overall, our findings indicate that the number, size, and location of the DNAsats (K180 and TR-1) along with genome size were insufficient to establish a correlation with flowering time in composite maize. Furthermore, the annotation of the repetitive sequences in the vicinity of the target genes provided no evidence to support the hypothesis that the location of K180 and TR-1 influences flowering time in maize. Nevertheless, the presence of TE fragments near or within these genes suggests that future studies should include additional omics analysis in maize reproductive tissues, either by expression of the target genes or by identification of non-coding RNAs.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/19013
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCB - Departamento de Biologia Geral
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular
dc.subjectDNA repetitivo
dc.subjectElementos transponíveis
dc.subjectFISH
dc.subjectHeteromorfismos
dc.subjectMilhos compostos
dc.subjectMilho
dc.subjectGenética
dc.subjectGenomas
dc.subjectPolimorfismos
dc.subject.capesCiências Biológicas - Genética
dc.subject.cnpqCiências Biológicas - Genética
dc.subject.keywordsFISH
dc.subject.keywordsHeteromorphisms
dc.subject.keywordsMaize composites
dc.subject.keywordsRepetitive DNA
dc.subject.keywordsTransposable elements
dc.subject.keywordsCorn
dc.subject.keywordsGenetics
dc.subject.keywordsGenomes
dc.subject.keywordsPolymorphisms
dc.titleRelação entre abundância e localização de DNAS repetitivos e o tempo de florescimento em milho
dc.title.alternativeRelationship between abundance and localization of repetitive DNAS and flowering time in maize
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Ciências Biológicas

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