Citogenética clássica e molecular em formigas do gênero Crematogaster Lund 1831 (Formicidae: Hymenoptera) com sondas específicas e de DNA repetitivo

Abstract

As formigas do gênero Crematogaster são amplamente distribuídas, mas atingem sua maior diversidade e abundância em regiões tropicais e subtropicais. Esse gênero representa um grupo monofilético, facilmente reconhecível devido a configuração apomórfica do pós-pecíolo e gáster e é o terceiro maior gênero de formigas, com 773 espécies válidas. Crematogaster apresenta alta variabilidade morfológica intraespecífica, o que exige um grande esforço para a identificação das espécies. Citogeneticamente, há dados para 18 morfoespécies de Crematogaster com variação cromossômica de 2n= 24-58. Estudos citogenéticos direcionados ao rDNA e as sequências microssatélites têm auxiliado na compreensão da evolução cromossômica, resolução taxonômica e filogenética em Formicidae. Nesse contexto, o presente estudo teve por objetivo mapear a configuração de regiões específicas de DNA no genoma de espécies de formigas Crematogaster, buscando padrões e insights que indiquem mecanismos recorrentes de rearranjos cromossômicos entre as espécies desse gênero. Foram aplicadas nos cromossomos metafásicos de cinco espécies desse gênero a técnica convencional para análise cromossômica (Giemsa), FISH para mapeamento de rDNA 18S e investigação de padrões de marcação de microssatélites. Das colonias analisadas, duas pertencem à C. erecta (2n=22) (denominada aqui de citótipo I e II). Foram analisadas também Crematogaster aff. erecta (2n=28), C. tenuicula (2n=38), C. limata (2n=38) e Crematogaster sp.1 (2n=38). Todas as espécies analisadas apresentaram um par cromossômico portador rDNA 18S na região intracromossômica. Foi observado heteromorfismo de tamanho de NOR em C. erecta citótipo I. C. tenuicula apresentou blocos AT-positivos. O padrão disperso do microssatélite (GA) 15 nos dois braços cromossômicos de Crematogaster sugere que a configuração cariotípica do gênero deve-se a rearranjos cromossômicos do tipo fissões cêntricas seguidas por inversões. Os telômeros das espécies de Crematogaster se mostraram ricos com a sequência (TTAGG) 6 em ambas as extremidades, o padrão observado em Formicidae. A sequência (TCAGG) 6 foi observada nos telômeros de duas espécies de Crematogaster estudadas e são inéditos em Formicidae. A sequência (TCAGG) 6 foi observada em região centromérica na espécie C. erecta citótipo I, o que sugere que fusões podem estar envolvidas na evolução do gênero. Embora as duas colônias de C. erecta sejam morfologicamente indistinguíveis, elas apresentam variações citogenéticas na morfologia dos cromossomos e padrões de NOR e microssatélites, sugerindo a possibilidade da existência de potenciais espécies crípticas na região estudada. Os dados citogenéticos moleculares do presente estudo são inéditos em Crematogaster e mostram claramente o seu potencial na contribuição de futuras discussões relacionadas à evolução cromossômica desse gênero de formigas. Palavras-chave: Formicidae. Microssatélites. rDNA. Amazônia.

Crematogaster ants are widely distributed and they reach the apex of their diversity and abundance in tropical and subtropical regions. Crematogaster is the third largest genus of ants, with 773 valid species and is a monophyletic group easily recognizable due to the post-petiole and gaster configuration considered to be apomorphic. Crematogaster species have high intraspecific morphological variability, requiring large taxonomic efforts for species delimitation. 18 Crematogaster morphospecies have some kind of cytogenetic information, with chromosomal variation ranging from 2n= 24 to 2n=58. Cytogenetic studies including physical mapping of rDNA and different microsatellites allowed better understanding of chromosomal evolution, taxonomic issues and phylogenetic resolution within Formicidae. In this context, the present study focused on physically mapping specific regions of DNA in the genome of Crematogaster ant species, seeking patterns and insights that indicate recurrent mechanisms of chromosomal rearrangements among species of this genus. Conventional technique for chromosomal analysis (Giemsa), FISH for 18S rDNA mapping and investigation of microsatellite labeling patterns were used. Of the analyzed species, two belong to the species C. erecta (2n=22) with two different cytotypes (I and II). Crematogaster aff. erecta (2n=28), C. tenuicula (2n=38), C. limata (2n=38) and Crematogaster sp.1 (2n=38). All species analyzed presented a chromosomal pair carrying 18S rDNA in the intrachromosomal region. A size heteromorphism of NOR was observed in C. erecta cytotype I. C. tenuicula showed AT-positive blocks. The scattered pattern of the microsatellite (GA) 15 in the two chromosome arms of Crematogaster suggests that the karyotypic configuration of the genus is due to chromosomal rearrangements of the centric fission type followed by inversions. The telomeres of Crematogaster species were expectadely rich with the (TTAGG) 6 sequence at both ends: a common pattern observed in Formicidae. However the sequence (TCAGG) 6 was observed in the telomeres of two species of Crematogaster studied and is unprecedented in Formicidae. The sequence (TCAGG) 6 was observed in a centromeric region in the species C. erecta cytotype I, which suggests that fusions may be involved in the evolution of the genus. The two colonies of C. erecta are morphologically indistinguishable, however they present cytogenetic variations such as morphological differences, NOR locality, and microsatellite pattern, suggesting the possibility of potential cryptic species. The molecular cytogenetic data of the present study are unprecedented in Crematogaster and will contribute to future discussions related to the chromosomal evolution of this extremely complex ant genus. Keywords: Formicidae. Microsatellites. rDNA. Amazon.