Análises comparativas de mitogenoma de doze não

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 9200 (2023) Citar este artigo

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A família Chironomidae é representada por sete subfamílias na China, dentre as quais Chironominae e Orthocladiinae são as mais diversas. Para obter uma melhor compreensão da arquitetura e evolução dos mitogenomas de Chironomidae, sequenciamos mitogenomas de doze espécies (incluindo duas espécies publicadas) das duas subfamílias Chironominae e Orthocladiinae, e análises mitogenômicas comparativas foram realizadas. Assim, identificamos uma organização genômica altamente conservada de doze espécies com relação ao conteúdo do genoma, composição de nucleotídeos e aminoácidos, uso de códons e características gênicas. Os valores de Ka/Ks da maioria dos genes codificadores de proteínas eram muito menores que 1, indicando que esses genes estavam evoluindo sob seleção purificadora. As relações filogenéticas entre a família Chironomidae foram reconstruídas usando 23 espécies representando seis subfamílias, com base em genes codificadores de proteínas e rRNAs usando Inferência Bayesiana e Máxima Verossimilhança. Nossos resultados sugerem a seguinte relação dentro dos Chironomidae: (Podonominae + Tanypodinae) + (Diamesinae + (Prodiamesinae + (Orthocladiinae + Chironominae))). Este estudo contribui para o banco de dados mitogenômico de Chironomidae, o que será significativo para estudar a evolução do mitogenoma de Chironomidae.

O genoma mitocondrial de animais é geralmente pequeno (15–20 kb) e compreende 37 genes, ou seja, 13 genes codificadores de proteínas (PCGs), 22 genes de RNA de transferência (tRNAs), os genes da unidade de RNA ribossomal grande e pequeno (rrnL e rrnS, respectivamente). Normalmente, há também uma única grande região não codificante que contém elementos de controle para replicação e transcrição, e várias regiões espaçadoras e sobrepostas ocorrem no genoma mitocondrial1,2,3,4. Ao contrário do genoma nuclear, os mitogenomas são tipicamente herdados da mãe, ocorrem em centenas a milhares de cópias por célula5 e exibem muito pouca recombinação em animais6,7. Além disso, a comparação de arranjos de genes mitocondriais de animais tornou-se um meio poderoso para inferir relações evolutivas de longo prazo, pois os rearranjos parecem ser eventos únicos e geralmente raros que provavelmente não surgirão independentemente em linhagens evolutivas separadas1.

Chironomidae (Diptera: Chironomidae) são importantes insetos aquáticos, amplamente distribuídos em todas as regiões biogeográficas do mundo. Além disso, larvas de quironomídeos são bioindicadores comumente usados ​​de ecossistemas de água doce8. O estudo da evolução sistemática de Chironomidae foi inicialmente baseado na morfologia9,10, no entanto, a genética molecular moderna resolveu ainda mais a diversidade taxonômica e filogenética, principalmente por meio de marcadores genéticos incluindo sequências mitocondriais11,12,13,14,15,16. Além disso, os Chironomidae são um grande grupo de insetos Diptera, com mais de 6300 espécies conhecidas, no entanto, apenas alguns mitogenomas completos de Chironomidae foram publicados até o momento17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 . Estudos anteriores fornecem principalmente descrições de genomas mitocondriais únicos ou análises comparativas de mitogenomas dentro de gêneros ou entre subfamílias. No entanto, existem poucos mitogenomas e estudos comparativos das mais diversas subfamílias Orthocladiinae e Chironominae. Além disso, algumas controvérsias permanecem com relação às relações filogenéticas dentro dos Chironomidae.

Neste estudo, apresentamos novos insights sobre as relações filogenéticas entre diferentes subfamílias de Chironomidae. Além disso, realizamos análises comparativas da estrutura do mitogenoma, composição de bases e taxas evolutivas entre doze espécies que representam as subfamílias Orthocladiinae e Chironominae. Usando mitogenomas publicados anteriormente das subfamílias Prodiamesinae, Podonominae, Tanypodinae e Diamesinae, empregamos genes mitocondriais isolados de mitogenomas completos para explorar a filogenia de Chironomidae. Além disso, avaliamos a monofilia de Orthocladiinae e propomos a transferência do gênero Propsilocerus de Orthocladiinae para Prodiamesinae.