Notícias

May 20, 2023

Assinaturas de seleção e dinâmica populacional de elementos transponíveis em feijão-fava

Biologia das Comunicações volume 6, Artigo número: 803 (2023) Citar este artigo 127 Acessos 3 Detalhes da Altmetric Metrics O processo de domesticação do feijão-fava (Phaseolus lunatus L.) envolve dois

Biologia das Comunicações, volume 6, número do artigo: 803 (2023) Citar este artigo

127 acessos

3 Altmétrico

Detalhes das métricas

O processo de domesticação do feijão-fava (Phaseolus lunatus L.) envolve dois eventos independentes, dentro dos pools genéticos mesoamericano e andino. Isso faz do feijão um excelente modelo para entender a evolução convergente. Os mecanismos de adaptação seguidos pelas raças locais mesoamericanas e andinas são em grande parte desconhecidos. Os genes relacionados a essas adaptações podem ser selecionados pela identificação de varreduras seletivas dentro dos pools genéticos. Análises genéticas anteriores em feijão-fava basearam-se em loci de polimorfismo de nucleotídeo único (SNP) e ignoraram elementos transponíveis (TEs). Aqui mostramos a análise de dados de sequenciamento do genoma completo de 61 acessos de feijão para caracterizar um banco de dados de variação genômica incluindo TEs e SNPs, para associar varreduras seletivas com TEs variáveis ​​e para prever genes candidatos à domesticação. Uma pequena percentagem de genes sob selecção é partilhada entre pools genéticos, sugerindo que a domesticação seguiu caminhos genéticos diferentes em ambos os pools genéticos. Cerca de 75% dos TEs estão localizados próximos aos genes, o que mostra seu potencial para afetar as funções genéticas. A estrutura genética inferida a partir de TEs variáveis ​​é consistente com aquela obtida a partir de marcadores SNP, sugerindo que a dinâmica de TE pode estar relacionada com a história demográfica do feijão selvagem e domesticado e seus processos adaptativos, em particular processos de seleção durante a domesticação.

O feijão-lima (Phaseolus lunatus L.) é a segunda espécie domesticada mais importante do gênero Phaseolus, depois do feijão comum (Phaseolus vulgaris L.). As populações selvagens de ambas as espécies estão distribuídas do México à Argentina, apresentando uma ampla gama de adaptações ecológicas. Por esta razão, é considerada uma cultura promissora para melhorar a segurança alimentar em cenários previstos de mudanças climáticas1,2. Foram definidos quatro conjuntos de genes selvagens de P. lunatus: dois mesoamericanos (MI e MII) e dois andinos (AI, AII)3,4. Diferentes estudos têm demonstrado que ambos, o feijão comum e o feijão-fava, passaram por pelo menos dois processos independentes de domesticação5. Os tipos domesticados de feijão-de-lima foram selecionados principalmente de populações selvagens mesoamericanas (MI) e andinas (AI) e têm sido cultivados nas Américas desde os tempos pré-colombianos e em alguns países africanos depois de Colombo. Embora tenham sido realizados diferentes esforços de investigação para compreender estes processos de domesticação, os impulsionadores genéticos da adaptação durante a domesticação permanecem em grande parte desconhecidos.

O progresso recente no desenvolvimento de tecnologias de sequenciação de alto rendimento permitiu a montagem do genoma de um grande número de espécies não modelo, aumentando a informação genómica para diferentes culturas6. Recentemente, Chacón-Sánchez et al. resumiram os recursos genômicos gerados nos últimos anos dentro do gênero Phaseolus, mostrando sua importância para avaliar o fluxo gênico entre pools genéticos e até mesmo entre espécies7. Conjuntos de genoma em nível cromossômico estão disponíveis para feijão comum8, feijão tepário (Phaseolus acutifolius A. Gray)9 e feijão-fava4. O genoma do feijão-lima foi gerado pelo sequenciamento de leituras longas do acesso MI (G27455) cultivado no norte da Colômbia. Uma segunda montagem, construída a partir de leituras curtas, é composta por 19.316 andaimes e pertence à cultivar Bridgeton domesticada por MI10. Para a montagem do G27455, também foram gerados dados de RNA-seq de tecidos de vagens, folhas e flores, que complementaram os dados do transcriptoma gerados como parte de um ensaio que avalia a resistência ao fungo Trichoderma viride11. Em relação à diversidade genética intraespécie, estão disponíveis dados de Genótipo por Sequenciamento (GBS) para cerca de 500 acessos de feijão-fava, cobrindo os principais reservatórios de diversidade genética3,4. Um estudo recente utilizou 15.168 marcadores SNP de 183 acessos de feijão-fava para avaliar as consequências genéticas de introgressões e fluxo gênico na estrutura genética e diversidade do feijão-fava, com foco na região da Península de Yucatán . Muito conhecimento pode ser obtido a partir de dados genômicos sobre aspectos pouco conhecidos do processo de domesticação. Por exemplo, no feijão-fava ainda não sabemos se as bases genéticas da síndrome de domesticação, nomeadamente as alterações morfológicas e fisiológicas que diferenciam as populações selvagens e domesticadas, são semelhantes entre os eventos de domesticação mesoamericanos e andinos.