Meiotic behavior of 18 species from eight families of terrestrial Heteroptera

Insects of the suborder Heteroptera are known for their odor, for being pests, or for being disease carriers. To gain better insight into the cytogenetic characteristics of heteropterans, 18 species of terrestrial Heteroptera belonging to eight families were studied. The presence of heteropycnotic corpuscles during prophase I, terminal or interstitial chiasmas, telomeric associations between chromosomes, ring disposals of autosomes during metaphase, and late migrations of the sex chromosomes during anaphase were analyzed. These features showed identical patterns to other species of Heteroptera previously described in the literature. Another studied characteristic was chromosome complements. The male chromosome complements observed were 2n = 12 chromosomes [10A + XY, Galgupha sidae (Amyot & Serville) (Corimelaenidae) and Pachycoris torridus (Scopoli) (Scutelleridae)]; 2n = 13 [10A + 2m + X0, Harmostes serratus (Fabricius), Harmostes apicatus (Stål), Jadera haematoloma (Herrich-Schaeffer), Jadera sanguinolenta (Fabricius), Jadera sp. (Rhopalidae)], and Neomegalotomus parvus (Westwood) (Alydidae); 2n = 13 [12A + X0, Stenocoris furcifera (Westwood) (Alydidae); 2n = 14 [12A + XY, Dictyla monotropidia (Stål) (Tingidae)]; 2n = 19 [18A + X0, Acanonicus hahni (Stål) (Coreidae)]; 2n = 21 [18A + 2m + X0, Acanthocephala sp. (Dallas) (Coreidae)]; 2n = 27 [24A + 2m + X0, Anisoscelis foliacea marginella (Dallas) (Coreidae)]; 2n = 18 [16A + XY, Oncopeltus fasciatus (Dallas) (Lygaeidae)]; 2n = 17 [14A + X1X2Y, Oxycarenus hyalinipennis (Costa) (Lygaeidae)]; 2n = 16 [12A + 2m + XY, Pachybrachius bilobatus (Say) (Lygaeidae)]; 2n = 26 [24A + XY, Atopozelus opsinus (Elkins) (Reduviidae)]; and 2n = 27 [24A + X1X2Y, Doldina carinulata (Stål) (Reduviidae)]. The diversity of the cytogenetic characteristics of Heteroptera was reflected in the 18 studied species. Thus, this study extends the knowledge of these characteristics, such as the variations related to chromosome complements, sex chromosome systems, and meiotic behavior.

Influência da contaminação por Trypanosoma cruzi (Kinetoplastida: Trypanosomatidae) na espermatogênese de Triatomíneos (Hemiptera: Reduviidae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

First description of the karyotype and localization of major and minor ribosomal genes in Rhoadsia altipinna Fowler, 1911 (Characiformes, Characidae) from Ecuador

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Chromosomal characteristics and distribution of constitutive heterochromatin in the Matogrossensis and Rubrovaria subcomplexes

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Karyotype diversity among predatory Reduviidae (Heteroptera)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Meiotic behavior of 18 species from eight families of terrestrial heteroptera

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Low frequency of Y anomaly detected in Australian Brahman cow-herds

Indicine cattle have lower reproductive performance in comparison to taurine. A chromosomal anomaly characterized by the presence Y markers in females was reported and associated with infertility in cattle. The aim of this study was to investigate the occurrence of the anomaly in Brahman cows. Brahman cows (n = 929) were genotyped for a Y chromosome specific region using real time-PCR. Only six out of 929 cows had the anomaly (0.6%). The anomaly frequency was much lower in Brahman cows than in the crossbred population, in which it was first detected. It also seems that the anomaly doesn't affect pregnancy in the population. Due to the low frequency, association analyses couldn't be executed. Further, SNP signal of the pseudoautosomal boundary region of the Y chromosome was investigated using HD SNP chip. Pooled DNA of non-pregnant and pregnant cows were compared and no difference in SNP allele frequency was observed. Results suggest that the anomaly had a very low frequency in this Australian Brahman population and had no effect on reproduction. Further studies comparing pregnant cows and cows that failed to conceive should be executed after better assembly and annotation of the Y chromosome in cattle.

Isolamento de sequências repetitivas do genoma de espécies do gênero Ancistrus (Siluriformes: Loricariidae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Mecanismos de diferenciação cromossômica em besouros da subfamília Cassidinae s.l. (Polyphaga, Chrysomelidae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Esttrutura cromossômica e caracterização cariotípica no gênero Characidium (Teleostei, Characiformes, Crenuchidae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Esttrutura cromossômica e caracterização cariotípica no gênero Characidium (Teleostei, Characiformes, Crenuchidae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Variable patterns of Y chromosome homology in Akodontini rodents (Sigmodontinae): a phylogenetic signal revealed by chromosome painting

The Akodontini is the second most speciose tribe of sigmodontine rodents, one of the most diverse groups of neotropical mammals. Molecular phylogenetic analyses are discordant regarding the interrelationships of genera, with low support for some clades. However, two clades are concordant, one (clade A) with Akodon sensu strictu (excluding Akodon serrensis), "Akodon" serrensis, Bibimys, Deltamys, Juscelinomys, Necromys, Oxymycterus, Podoxymys, Thalpomys and Thaptomys, and another (clade B) with Blarinomys, Brucepattersonius, Kunsia, Lenoxus and Scapteromys. Here, we present chromosome painting using Akodon paranaensis (APA) Y paint, after suppression of simple repetitive sequences, on ten Akodontini genera. Partial Y chromosome homology, in addition to the homology already reported on the Akodon genus, was detected on the Y chromosomes of "A." serrensis, Thaptomys, Deltamys, Necromys and Thalpomys and on Y and X chromosomes in Oxymycterus. In Blarinomys, Brucepattersonius, Scapteromys and Kunsia, no APA Y signal was observed using different hybridization conditions; APA X paint gave positive signals only on the X chromosome in all genera. The Y chromosome homology was variable in size and positioning among the species studied as follow: (1) whole acrocentric Y chromosome in Akodon and "A." serrensis, (2) Yp and pericentromeric region in submetacentric Y of Necromys and Thaptomys, (3) pericentromeric region in acrocentric Y of Deltamys, (4) distal Yq in the acrocentric Y chromosome of Thalpomys and (5) proximal Yq in the acrocentric Y and Xp in the basal clade A genus Oxymycterus. The results suggest that the homology involves pairing (pseudoautosomal) and additional regions that have undergone rearrangement during divergence. The widespread Y homology represents a phylogenetic signal in Akodontini that provides additional evidence supporting the monophyly of clade A. The findings also raise questions about the evolution of the pseudoautosomal region observed in Oxymycterus. The Y chromosomes of these closely related species seem to have undergone dynamic rearrangements, including restructuring and reduction of homologous segments. Furthermore, the changes observed may indicate progressive attrition of the Y chromosome in more distantly related species.

Segmental dataset and whole body expression data do not support the hypothesis that non-random movement is an intrinsic property of Drosophila retrogenes

Background: Several studies in Drosophila have shown excessive movement of retrogenes from the X chromosome to autosomes, and that these genes are frequently expressed in the testis. This phenomenon has led to several hypotheses invoking natural selection as the process driving male-biased genes to the autosomes. Metta and Schlotterer (BMC Evol Biol 2010, 10:114) analyzed a set of retrogenes where the parental gene has been subsequently lost. They assumed that this class of retrogenes replaced the ancestral functions of the parental gene, and reported that these retrogenes, although mostly originating from movement out of the X chromosome, showed female-biased or unbiased expression. These observations led the authors to suggest that selective forces (such as meiotic sex chromosome inactivation and sexual antagonism) were not responsible for the observed pattern of retrogene movement out of the X chromosome. Results: We reanalyzed the dataset published by Metta and Schlotterer and found several issues that led us to a different conclusion. In particular, Metta and Schlotterer used a dataset combined with expression data in which significant sex-biased expression is not detectable. First, the authors used a segmental dataset where the genes selected for analysis were less testis-biased in expression than those that were excluded from the study. Second, sex-biased expression was defined by comparing male and female whole-body data and not the expression of these genes in gonadal tissues. This approach significantly reduces the probability of detecting sex-biased expressed genes, which explains why the vast majority of the genes analyzed (parental and retrogenes) were equally expressed in both males and females. Third, the female-biased expression observed by Metta and Schltterer is mostly found for parental genes located on the X chromosome, which is known to be enriched with genes with female-biased expression. Fourth, using additional gonad expression data, we found that autosomal genes analyzed by Metta and Schlotterer are less up regulated in ovaries and have higher chance to be expressed in meiotic cells of spermatogenesis when compared to X-linked genes. Conclusions: The criteria used to select retrogenes and the sex-biased expression data based on whole adult flies generated a segmental dataset of female-biased and unbiased expressed genes that was unable to detect the higher propensity of autosomal retrogenes to be expressed in males. Thus, there is no support for the authors' view that the movement of new retrogenes, which originated from X-linked parental genes, was not driven by selection. Therefore, selection-based genetic models remain the most parsimonious explanations for the observed chromosomal distribution of retrogenes.

Charakterisierung und Analyse der geschlechtsbestimmenden Region von Chironomus riparius

Die durch eine männchenspezifisch auftretende heterochromatische Bande und ein hemizygotes Cla-Element-Cluster gekennzeichnete geschlechtsbestimmende Region („sex determining region“: SDR) auf Chromosom III von C. riparius stellt ein frühes Stadium in der Evolution von Geschlechtschromosomen dar. Diese eindeutig lokalisierte chromosomale Region, die den molekular noch unbekannten männchen¬bestimmenden Faktor M enthalten muss, ist im Vergleich zu den Y-Chromosomen anderer Dipterenarten wie unter anderem M. domestica, die ebenfalls einen dominanten Männchenbestimmer besitzen, relativ klein. Aus diesem Grund bietet die SDR von C. riparius eine Möglichkeit, den männchenbestimmenden Faktor einzugrenzen und zu identifizieren. In der vorliegenden Arbeit konnte ein Bereich einer Größe von ca. 200 kb aus der SDR von C. riparius charakterisiert und analysiert werden. Durch bioinformatische Sequenzanalysen konnten an 20 Stellen der SDR mögliche Genstrukturen nachgewiesen werden. Von den gefundenen möglichen Genen ist bisher die Funktion in C. riparius unbekannt. Bei den Genen mit vermuteter Funktion deutet nichts eindeutig auf eine Beteiligung an der Geschlechtsbestimmung von C. riparius hin. Da allerdings davon auszugehen ist, dass für die Funktion des Männchenbestimmers M ein Gen rekrutiert wurde, welches zur Interaktion mit dem nachgeschalteten Gen der Geschlechts¬bestimmungskaskade fähig ist, muss die geschlechtsbestimmende Funktion des Gens M nicht unbedingt offensichtlich sein. Aus geschlechtsbestimmenden Genkaskaden anderer Dipteren bekannte Gene wie transformer und doublesex konnten im analysierten Bereich nicht nachgewiesen werden, obwohl zumindest zu doublesex homologe Gene im Genom von C. riparius vorkommen. Um möglicherweise proto-X- und proto-Y-Chromosom miteinander vergleichen zu können und einen Hinweis auf die chromosomale Herkunft der analysierten Sequenzen aus der SDR zu erlangen, wurden Sequenzen von 31 teilweise parallel liegenden BAC-Klonen aus der untersuchten Region verglichen. Dabei zeigte sich, dass die Klone zwei Gruppen bilden, deren Sequenzen sich durch 500 SNPs und 110 Indels unterschiedlicher Größe (1-800 Bp) unterscheiden, was für eine Herkunft von zwei sich erst seit kurzer Zeit unterscheidenden Geschlechtschromosomen spricht. Die zwölf größten dieser Indels wurden auf geschlechtsspezifische Unterschiede hin untersucht. Dabei zeigte sich, dass die Unterschiede zwischen den beiden Klongruppen zwar im 30 Jahre alten Laborstamm, der auch für die Konstruktion der durchsuchten BAC-Bibliotheken verwendet wurde, tatsächlich geschlechtsspezifisch sind, in zwei Wildfangpopulationen jedoch keine derartige Geschlechtsspezifität aufweisen. Somit kann keine Aussage zur Herkunft der untersuchten Klone aus der SDR von C. riparius getroffen werden, und es bleibt unklar, ob die analysierten Sequenzen vom proto-X oder vom proto-Y-Chromosom stammen.

Vergleichende Analyse der Gene und der Genomstruktur der geschlechtsbestimmenden Chromosomenregion von Chironomus und Camptochironomus

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein Bereich aus der geschlechtsbestimmenden Chromosomenregion, der „Contig SDR“, von C. tentans mit einer Größe von ~87 kb untersucht. Zur Erstellung des Contigs wurden 8 BAC-Klone aus C. tentans isoliert, teilweise subkloniert und sequenziert. Innerhalb des Contigs SDR konnten insgesamt 13 Gene sowie ein Teilbereich des Gens rpS5-like im distalen Bereich des Contigs SDR identifiziert werden. Hierbei handelt es sich um dieselben Gene, welche schon im Contig SDR von C. thummi identifiziert werden konnten. Ein Vergleich der beiden Contigs zeigt, dass die Abfolge der Gene zwischen den beiden Arten C. thummi und C. tentans identisch ist. Weiterhin konnten im Contig SDR von C. tentans sechs Bereiche lokalisiert werden, in denen repetitive oder transposable Elemente zu finden sind. Ein Vergleich der larvalen Transkripte (L4-Stadium) von 11 Genen des Contigs SDR aus C. thummi ♂ und C. thummi ♀ per RT-PCR und Hochdurchsatz-Sequenzierung zeigte mit Ausnahme der Gene luc7(p)-like sowie fs(1)K10-like bislang keine weiteren geschlechtsspezifischen Unterschiede. Im Gen luc7(p)-like konnte in C. thummi ♀ und C. piger ♀ ein alternativ gespleißtes Intron im eigentlichen Exon 2 identifiziert werden. Bei fs(1)K10-like konnte in C. thummi ♂ eine Duplikation des Gens nachgewiesen werden. Weiterhin wurden mit Hilfe des RACE-Verfahrens die 5’UTR- und 3’UTR-Bereiche der Transkripte analysiert. Hierdurch konnten differentielle Spleißprodukte identifiziert werden, welche jedoch nicht geschlechtsspezifisch auftreten. Die bioinformatische Bearbeitung der von den Genen der SDR kodierten Proteine auf konservierte Domänen zeigt vier Proteine, die möglicherweise als Transkriptions- oder Spleißfaktoren wirken können. Hierbei handelt es sich um die Proteine der Gene mi-er1-like, luc7(p)-like, polyhomeotic-like sowie rpn5-like. Für das auf Grund der männchenspezifischen Duplikation in C. thummi in den Fokus geratene Genprodukt von fs(1)K10-like konnten keine Domänen vorhergesagt werden. Somit kann nicht gesagt werden, ob das Protein im Rahmen der Geschlechtsdetermination eine Funktion haben könnte. Die Sequenzidentität der abgeleiteten AS-Sequenz liegt für alle Gene außer mi-er1-like (87,6 %) zwischen den beiden Arten C. tentans und C. thummi bei 93,3 %.