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Impacto de hibridação interespecífica e poliploidização na fração repetitiva de genótipos de Paspalum (grupo Plicatula)

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Resumo

Neste trabalho, investigamos a fração repetitiva de P. compressifolium e P. lenticulare (grupo Plicatula), que apresentam citótipos diploides sexuais e tetraploides apomíticos, além de seus híbridos recíprocos diploides (H10 e H56) e dos híbridos H77 (fértil) e H89 (estéril), obtidos por tetraploidização artificial de H56. As análises foram realizadas a partir de dados de sequenciamento genômico de baixa cobertura (1 a 5x), com identificação e classificação de elementos transponíveis e sequências satélites na plataforma RepeatExplorer/TAREAN. A fração repetitiva total mostrou-se relativamente estável (45-50%), com predominância de retrotransposons de Classe I. A linhagem SIRE representou a fração mais consistente (16-20%), enquanto linhagem da superfamília Ty3-Gypsy exibiu remodelagens direcionais, incluindo expansão de Retand nos híbridos diploides e redução de Tekay em H89 estéril. Os elementos de Classe II mantiveram-se minoritários, dominados por EnSpm/CACTA, em proporções semelhantes às descritas em outras espécies de Panicoideae. As famílias de DNA satélite revelaram maior plasticidade, com padrões de amplificação, redução, perda e exclusividade entre os genótipos. Foram identificadas sequências de DNA satélite espécie e citótipoespecíficas em P. compressifolium e P. lenticulare, incluindo famílias restritas aos diploides ou aos tetraploides. Nos híbridos recíprocos, ocorreram assimetrias na manutenção e expansão das famílias: PpSat2 e PpSat7 foram amplificados em H10, enquanto PpSat3 e PpSat4 se expandiram em H56. Famílias exclusivas amplificaram em apenas um híbrido (PpSat5 em H10; PpSat8 e PpSat14 em H56), evidenciando efeitos direcionais da hibridação. Nos híbridos tetraploidizados, H77 preservou e amplificou um repertório mais amplo de satélites, enquanto H89 apresentou perdas e reduções. Os resultados demonstram que, embora o repitoma global de Paspalum mantenha estabilidade quantitativa, os satélites respondem de forma dinâmica à hibridização e à poliploidização, por meio de processos de amplificação, redução, perda e exclusividade. Essas evidências são consistentes com a hipótese da “biblioteca” de DNA satélite. A combinação entre conservação de algumas famílias e retenção assimétrica ou perda de outras indica que processos evolutivos distintos, como amplificação diferencial, eliminação preferencial e deriva, atuaram de forma desigual nos diferentes parentais e níveis de ploidia. O padrão resultante reflete a ação cumulativa desses mecanismos na remodelação do satelitoma, oferecendo bases para interpretações citogenômicas comparativas e para aplicações no melhoramento de forrageiras.

Abstract

In this study, we investigated the repeatome of P. compressifolium and P. lenticulare (Plicatula group), which include sexual diploid and apomictic tetraploid cytotypes, as well as their reciprocal diploid hybrids (H10 and H56) and the hybrids H77 (fertile) and H89 (sterile), obtained by artificial tetraploidization of H56. Analyses were performed using low-coverage genomic sequencing data (1-5x), with identification and classification of transposable elements and satellite sequences through the RepeatExplorer/TAREAN pipeline. The total repetitive fraction was relatively stable (45-50%), with a predominance of Class I retrotransposons. The SIRE lineage represented the most consistent component (16-20%), whereas lineages within the Ty3-Gypsy superfamily exhibited directional remodeling, including expansion of Retand in the diploid hybrids and reduction of Tekay in the sterile hybrid H89. Class II elements remained a minor component, dominated by EnSpm/CACTA, in proportions similar to those reported for other Panicoideae. Satellite DNA families displayed greater plasticity, with patterns of amplification, reduction, loss, and exclusivity among genotypes. Species- and cytotype-specific satellite sequences were identified in P. compressifolium and P. lenticulare, including families restricted to diploids or tetraploids. In the reciprocal diploid hybrids, asymmetric retention and expansion of families were observed: PpSat2 and PpSat7 were amplified in H10, whereas PpSat3 and PpSat4 expanded in H56. Some families were amplified in only one hybrid (PpSat5 in H10; PpSat8 and PpSat14 in H56), indicating directional effects of hybridization. Among the tetraploidized hybrids, H77 retained and amplified a broader satellite repertoire, whereas H89 exhibited losses and reductions. Overall, the results show that although the global repeatome of Paspalum maintains quantitative stability, satellite DNAs respond dynamically to hybridization and polyploidization through amplification, reduction, loss, and lineage-specific retention. These findings are consistent with the “library” hypothesis of satellite DNA. The combination of conserved families alongside asymmetric retention or loss of others indicates that distinct evolutionary processes including differential amplification, preferential elimination, and genetic drift have acted unevenly across parental lineages and ploidy levels. The resulting patterns reflect the cumulative action of these mechanisms in reshaping the satellitome and provide a framework for comparative cytogenomic interpretations and for applications in forage grass breeding.

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TRINDADE, Marcelo Antônio da. Impacto de hibridação interespecífica e poliploidização na fração repetitiva de genótipos de Paspalum (grupo Plicatula). 2026. 64 p. Tese (Doutorado em Genética e Melhoramento de Plantas) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.

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