Hymenoptera: Apidae, Meliponini ) Utilizando O Sequenciamento De Nova Geração E As Implicações Filogenéticas
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Dedico a meus pais Raimundo Nonato Ribeiro, Ma ria dos Reis da Silva Ribeiro, a meus irmãos Radas Ribeiro da Silva, Poliana Ribeiro da Silva e a todos os meus amigos que compartilharam comigo essa traj etória. AGRADECIMENTOS Ao Inominá vel , Inexplicavel e Inconcebível que estar acima da existência e da ciência , que dentre todas as possibilidades físicas e genéticas proporcionou e direcionou a vida, capacidade, discernimento e paciência para que essa presente identidade transitória (Geice) chegasse até aqui; À minha fam ília, que sempre me apoiou e acreditou na minha capacidade para qualificação profissional; À Universidade Federal do Piauí – UFPI e a todo seu corpo docente , por dar condições para que se realizasse toda a trajetória acadêmica, dando o titulo de Bacharelad o em Ciências Biológicas, Mestrado em Ciência Animal, e por permitir a oportunidade de realizar o Curso de Doutora do em Ciência Animal; À Embrapa Meio - Norte por disponibilizar a estrutura do laboratório de Genética M olecular para o desenvolvimento das ativ i dades práticas da tese e pelo financiamento p or meio do macroprograma 2 ( código 02.11.01.029.00.00 ) , além de ter contribuído para minha formação profissional desde o período da graduação , dando condições para que adentrasse nesse mundo curioso e maravilhoso da genética ; À CAPES, pelo financiamento da bolsa de estudos que foi fundamental para a conclusão do curso de Doutorado; Ao meu orientador Dr. Fábio Mendonça Diniz, que foi um dos principais incentivadores para alcançar esta etapa importante d e ssa minha trajetória , ao apontar o melhor caminho, não só como amigo, mas também direcionando profissional e academicamente; À Dra Isis Gomes de Brito Souza, por ter sido fundamental n a disponibilização da matriz de dados gerada pel o sequenciador Miseq , realizado n o laboratório da Universidade de Dalhousie, Halifax - Canadá, que foi essencial para o desenvolvimento e conclusão das pesquisas. Aos Pesquisador e s da E mbrapa M eio - N orte , Dra. Fábia de Mello Pereira, Dr. Bruno Almeida de Souza e Dra. Maria Teresa R. Lopes , pela força que me deram nas pesquisas bem como pelo esclarecimento quanto aos diversos aspe ctos no tocante às abelhas - sem - f errão; Ao pesquisador da Embrapa Amazônia Oriental, Dr. Daniel Santiago que enviou amostras de abelhas provenientes de Cur ió - Utinga, Belém do Pará, que foi bastante importante para a comparação com amostragens de outras regiões do país. Ao meliponicultor Luís Pedro, por ceder amostras de abelhas - sem - ferrão Melipona fasciculata do Maranhão, necessários para a condução das pesq uisa s , bem como pelo esclarecimento da importância econômica da abelha tiuba na baixada maranhense ; Ao bolsista de pós - doc da Embrapa M eio - Norte , Rafael, por contribuir na coleta de amostras de abelhas advindas dos municipios de Guadalupe (PI) e Murici dos Portelas (PI); Ao coordenador do laboratório de Biologia Molecular da Embrapa M eio - Norte Dr. Paulo Sarmanho e ao laboratorista Leonardo Furtado, pela paciência e apoio nas atividad es realizadas no laboratório; Ás minhas colegas Vanessa Moura (hoje mestranda em Genética e melhoramento - UFPI) e Aline Negreiros (doutoranda RENORBIO), pelo apoio e por me ajudarem na execução d as atividades práticas realizadas no laboratório da Embrapa M e io - Norte ; A tod os os amigos da Embrapa Meio - Norte, que partilharam momentos importantes no dia - a - dia apoiando e incentivando direta ou indiretamente durante esse período da carreira acadêmica ; Finalmente a todas as pessoas e instituições que contribuiram d ireta e indiretamente para o desenvolvimento e conclusão desse trabalho. Meus sinceros agradecimentos. O que você sabe não tem valor; o valor está no que você faz com o que sabe . (Bruce Lee) Empenhar - se ativamente para alcançar determinado objetivo dá à vida significado e substância. Quem quiser vencer deve aprender a lutar, perseverar e sofrer. (Bruce Lee) A verdade não pode se r trazida para baixo; é o indiví duo que deve fazer o esforço de ascender até ela (Krishnamurt i) O potencial de consolo de uma crença não eleva seu valor de verdade (Richard Dawkins) RESUMO A abelha - sem - ferrão Melipona ( Melikerria ) fasciculata Smith ( t iuba, u ruçu 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 es tratégias eficientes que ajudem na sua manutenção. Para auxiliar nesse processo, a disponibilidade de marcadores moleculares para estudos populacionais d a espécie torna - se essencial, principalmente no que se refere ao uso de marcadores de origem mitocondri al 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 de localidades do Piauí, Pará e Maranhão. Para isso por meio do sequenciamento de baixa cobertura usando a tecnologia NGS ( Next Generation S equencing – S equenciamento de Nova Geração ) gerou - se uma plataforma compost a de sequências fragmentadas, as quais foram submetida s 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 sequênci a do mitogenoma com 14.753 bp, 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 ge nes 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 freq uentes foram os mo no - (54,29%), di - (27,17%), e trinucleotídeos (6,18%). Dos tri - e tetranucleotideos obtidos, os motifs mais abu ndantes 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 ú teis 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 àquelas oriundas do E stado 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 detect ado ainda que as populações de abelhas M. fasciculata , presentes no Norte e Nordeste tê m uma estreita relação genética, com as populações do Maranhão se destacando pelo alto nível de variabilidade genética . Palavras - chave: A belhas nativas, genética populacional, microssatélites, mitogenoma ABSTRACT The stingless bee Melipona ( Melikerria ) fasciculata Smith ( t iuba, “ u ruçu c inzenta” ) 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 decr ease 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 marke rs 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 seque nces, 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, o btaining 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 we re designed, of which 17 polymorphic amplified pairs were