Evolução cromossômica, disploidia e epigenética no gênero Phaseolus L. (Fabaceae)

Abstract

O gênero Phaseolus L. tem como principal representante o feijão comum (P. vulgaris), mundialmente conhecido por sua importância econômica. A espécie possui 22 cromossomos pequenos (1,7 a 2,4 μm), contendo grandes blocos heterocromáticos pericentroméricos e subteloméricos. Além do feijão comum, o gênero possui outras quatro espécies de importância econômica, em um total de aproximadamente 75 espécies, todas neotropicais. Em sua maioria apresentam 2n = 22 cromossomos, entretanto, três espécies do grupo Leptostachyus apresentam 2n = 20. Com o objetivo de entender a organização da cromatina e a causa da disploidia descendente no gênero, o presente estudo utilizou imunocoloração e hibridização in situ fluorescente (FISH) em P. vulgaris e P. leptostachyus. As marcas epigenéticas para histonas modificadas e DNA revelaram que H3K4me3 e H4K5ac (trimetilação na lisina 4 da histona H3 e acetilação na lisina 5 da histona H4), em geral, foram associadas às regiões eucromáticas, enquanto H3K27me1, H3K9me2 (mono- e dimetilação das lisinas 27 e 9, respectivamente) e 5mC (5-metilcitosina) às heterocromáticas. Sítios de DNAr 45S, regiões centroméricas e a maioria dos blocos heterocromáticos terminais foram hipometilados, incluindo um associado a um cluster de genes de resistência à antracnose. Não foi encontrada associação entre a regulação da atividade dos genes de resistência e as modificações da cromatina ao nível cromossômico. Além disso, diferentes domínios heterocromáticos que variaram quanto ao padrão epigenético foram observados, revelando a complexidade e heterogeneidade da heterocromatina no gênero. Em outra abordagem, utilizando a FISH de BACs cópia única em P. leptostachyus (2n = 20), foi revelado que uma inserção do cromossomo 10 no centrômero do cromossomo 11, associada a uma translocação com o braço longo do cromossomo 6 foram responsáveis pela disploidia descendente em Phaseolus. Seis translocações, até então inéditas para o gênero, e duas novas inversões cromossômicas foram evidenciadas, aparentemente sem relação direta com essa disploidia. Apesar da estabilidade cariotípica, até então observada no gênero, esse grande número de rearranjo demonstra que a taxa de alterações cromossômicas pode ser bastante variável mesmo numa pequena escala de tempo evolutivo.