Marcadores moleculares e citogenéticos para inferência de relações filogenéticas em quatro espécies neotropicais de grilos Oecanthus SERVILLE, 1831 (ORTHOPTERA, GRYLLIDAE)

Abstract

A ordem Orthoptera apresenta distribuição mundial e foi utilizada como organismo modelo em diversos estudos, principalmente nas áreas de filogenética e citogenética. Este grupo se divide nas subordens Caelifera e Ensifera, sendo o último considerado o mais antigo. As primeiras filogenias de Ensifera se basearam em taxonomia e bioacústica, e depois a utilização de genes permitiram maior suporte às pesquisas. Em Ensifera, o táxon Grylloidea é considerado o mais basal, sendo composto por 13 subfamílias, dentre elas Oecanthinae. Os grilos desta subfamília são conhecidos como grilos arbóreos, e o gênero Oecanthus, é o principal representante, com 72 espécies descritas e ampla distribuição mundial. O gênero é considerado recente na história evolutiva dos grilos, tendo suas relações filogenéticas estudadas apenas para algumas espécies com ocorrência na China. Além disso, os estudos citogenéticos são escassos, uma vez que apenas seis espécies tiveram seus cariótipos descritos, sendo estas: O. indicus, O. nigricornis e O. quadripunctatus com 2n=19, X0, O. longicauda e O. pellucens com 2n=20, XY, e O. valensis com 2n=18, XY. Todos os cariótipos compartilham a mesma assimetria, incluindo cromossomos grandes e pequenos. Assim, o objetivo deste trabalho foi descrever os cariótipos das espécies Neotropicais dos grilos O. valensis, O. pictus, O. pallidus e O. lineolatus, e analisar as relações filogenéticas destas espécies empregando marcadores moleculares e os dados disponíveis nos bancos de dados, de espécies do gênero Oecanthus. As filogenias foram reconstruídas por Inferência Bayesiana utilizando os genes COI, 12S, 16S e 18S rDNA. Para as análises citogenéticas foram realizadas técnicas de coloração convencional e Bandeamento C; a técnica de FISH foi empregada em O. pictus, utilizando o marcador 18S rDNA. As relações filogenéticas e a descrição dos cariótipos das espécies indicam que estes caracteres estão derivando de forma independente. Os dados mostram um padrão filogenético de separação clara entre grupos Neártico, Paleártico e Neotropical, enquanto os padrões cromossômicos se misturam em relação a morfologia e mecanismo de determinação do sexo.

The order Orthoptera has a worldwide distribution and has been used as a model organism in several studies, such as the areas of phylogenetics and cytogenetics. This group is divided into the sub-orders Caelifera and Ensifera, the latter being considered the most basal. The first phylogenies of Ensifera were based on taxonomy and bioacoustics, and then the use of molecular genes allowed greater support for research. In Ensifera, the Grylloidea taxon is considered the most basal, being composed of 13 subfamilies, including Oecanthinae. The crickets of this subfamily are known as tree crickets, and the genus Oecanthus, is the main representative, with 72 described species and worldwide distribution. The genus is considered recent in the evolutionary history of crickets, having its phylogenetic relationships studied only for some species occurring in China. In addition, cytogenetic studies are scarce, since only six species had their karyotypes described, which are O. indicus, O. nigricornis, and O. quadripunctatus with 2n=19, X0, O. longicauda and O. pellucens with 2n=20, XY, and O. valensis 2n=18, XY. All karyotypes share the same asymmetry, including large and small chromosomes. The objective of this work was to describe the karyotypes of Neotropical species of the crickets O. valensis, O. pictus, O. pallidus and O. lineolatus, and to analyze the phylogenetic relationships of these species using molecular markers and the available data of the genus Oecanthus. Phylogenies were reconstructed by Bayesian Inference using the COI, 12S, 16S and 18S rDNA genes. For cytogenetic analyzes, conventional staining and C-Banding techniques were performed; the FISH technique was used in O. pictus, using the 18S rDNA marker. The phylogenetic relationships of the species were well supported, showing that Neotropical species are the least derived from the genus. Karyotypes showed variations in number, morphology and sexual mechanism; and the banding markings showed differences mainly between the large chromosomes. In O. pictus two autosome pairs were marked by the probe 18S rDNA. The Phylogenetic relationships and description of karyotypes indicate that these characters are deriving independently. The data show a phylogenetic pattern of clear separation between Neartic, Paleartic and Neotropical groups, while chromosomal patterns are mixed in relation to morphology and sex determination mechanism.