Cytogenetic studies in Pentatomidae (Heteroptera): A review

The suborder Heteroptera constitutes one of the most important insect groups because most species are plants feeders and cause damage on many plants of economic importance. One of the most important cytogenetic characteristics of Heteroptera is the holokinetic nature of the chromosomes. One particular feature of some species of Pentatomidae is the regular presence of an abnormal meiosis in one testicular lobe (harlequin lobe). From the 28 species cytogenetically analysed from Argentine material, 21 present the diploid number 2n ¼ 14, four species present a reduced number (2n ¼ 12) and another three species possess an increased diploid number (2n ¼ 16); among all these only three present an harlequin lobe. In the present work, a bibliographic review of the chromosome number and sex determining system of 294 species and subspecies belonging to 121 genera within the subfamilies Asopinae, Discocephalinae, Edessinae, Pentatominae, Phyllocephalinae and Podopinae is presented. The male diploid numbers range from six to 27 with a mode in 14 chromosomes; this last diploid number is present in 85% of the species. The sex chromosome determining system is XY/XX except in three species: Macropygium reticulare (Fabricius, 1803), Rhytidolomia senilis (Say, 1832) and Thyanta calceata (Say, 1832) which present derived sex chromosome systems. Furthermore, the cytogenetic relationships with the other families of Pentatomoidea are discussed

High karyotypic variation in Orthemis Hagen, 1861 species, with insights about the neo-XY in Orthemis ambinigra Calvert, 1909 (Libellulidae, Odonata)

The American dragonfly genus Orthemis Hagen, 1861 is mainly found in the Neotropical region. Seven of 28 taxonomically described species have been reported from Argentina. Chromosome studies performed on this genus showed a wide variation in chromosome number and a high frequency of the neoXY chromosomal sex-determination system, although the sexual pair was not observed in all cases. This work analyzes the spermatogenesis of Orthemis discolor (Burmeister, 1839), O. nodiplaga Karsch, 1891 and O. ambinigra Calvert, 1909 in individuals from the provinces of Misiones and Buenos Aires, Argentina. Orthemis discolor has 2n=23, n=11+X and one larger bivalent. Orthemis nodiplaga exhibits the largest chromosome number of the order, 2n=41, n=20+X and small chromosomes. Orthemis ambinigra shows a reduced complement, 2n=12, n=5+neo-XY, large-sized chromosomes, and a homomorphic sex bivalent. Fusions and fragmentations are the main evolutionary mechanisms in Odonata, as well as in other organisms with holokinetic chromosomes. Orthemis nodiplaga would have originated by nine autosomal fragmentations from the ancestral karyotype of the genus (2n=22A+X in males). We argue that the diploid number 23 in Orthemis has a secondary origin from the ancestral karyotype of family Libellulidae (2n=25). The complement of O. ambinigra would have arisen from five autosomal fusions and the insertion of the X chromosome into a fused autosome. C-banding and DAPI/CMA3 staining allowed the identification of the sexual bivalent, which revealed the presence of constitutive heterochromatin. We propose that the chromosome with intermediate C-staining intensity and three medial heterochromatic regions corresponds to the neo-Y and that the neo-system of this species has an ancient evolutionary origin. Moreover, we discuss on the mechanisms involved in the karyotypic evolution of this genus, the characteristics of the neo sex-determining systems and the patterns of heterochromatin distribution, quantity and base pair richness.Fil: Mola, Liliana Maria. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Ecología, Genética y Evolución. Laboratorio de Citogenética y Evolución; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Fourastié, María Florencia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Ecología, Genética y Evolución; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Agopian, Silvia Susana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Ecología, Genética y Evolución. Laboratorio de Citogenética y Evolución; Argentin

Cromosomas sexuales : cien años y una historia

Fil: Mola, Liliana María. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Ecología, Genética y Evolución. Laboratorio de Citogenética y Evolución; Argentina.Fil: Rodríguez Gil, Sergio Gustavo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Ecología, Genética y Evolución. Laboratorio de Citogenética y Evolución; Argentina.Fil: Rebagliati, Pablo Javier. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Ecología, Genética y Evolución. Laboratorio de Citogenética y Evolución; Argentina.¿Qué determina que un organismo presente características femeninas o masculinas? ¿Qué papel\ncumplen los cromosomas en esta determinación? ¿Todos los organismos siguen el mismo patrón de\ndeterminación? En 1905, Edmun Wilson y Netti Stevens aportaron las primeras evidencias para dar\nrespuesta a estos interrogantes, que actualmente son parte esencial del desarrollo de las\ninvestigaciones sobre los mecanismos de determinación del sexo. Lo que sigue a continuación es la\nhistoria que hace cien años marcó la asociación entre la determinación del sexo y los cromosomas X e\nY

Meiotic Analysis of Gomphidae Species Sheds Light on the Large X Chromosome of the Family (Anisoptera, Odonata)

In most Anisoptera families, the modal diploid number is 25 in males (24 autosomes + X), and the X chromosome is one of the smallest elements of the complement. The family Gomphidae is an exception, as it has a modal diploid number of 23 (22 + X), and the X chromosome is the largest of the complement and of medium-to-large size in many species. We studied the meiosis of three gomphid species from Argentina: Aphylla cf. distinguenda (Campion, 1920), Phyllocycla propinqua Belle, 1972 and Phyllocycla sp. Chromosome number is 2n = 23, n = 11 + X, except for Phyllocycla propinqua, showing n = 10 + X. The X chromosome of these species is medium-sized and presents heteropyknotic blocks of different sizes. Despite the small number of gomphid species analysed, there is a clear trend of increasing size of the X chromosome with the increasing amount of heterochromatin. Our results, together with those from the literature, suggest that its large size might have been due to a progressive accumulation of repetitive DNA and heterochromatinisation and not to fusion, as previously suggested. This led us to propose that the ancestral number coincided with the modal number of Gomphidae. A revision of the derived sex-determining systems in Odonata is also provided.Fil: Mola, Liliana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; ArgentinaFil: Rebagliati, Pablo Javier. Universidad Nacional de Entre Ríos; ArgentinaFil: Fourastié, María Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; ArgentinaFil: Agopian, Silvia S.. No especifíca

Meiotic studies in Dysdercus Guerin Meneville 1831 (Heteroptera: Pyrrhocoridae) : I. Neo-XY in Dysdercus albofasciatus Berg 1878, a new sex chromosome determining system in Heteroptera

The genus Dysdercus Guerin Meneville 1831 represents the only taxon within the family Pyrrhocoridae in the New World. Based on morphological features, it has been suggested that American species derived from immigrants from the Old World, most probably from the Ethiopian Region. So far, 10 species from Dysdercus, including six species from the Old World and four species from the Neotropical Region have been cytogenetically analyzed. As is characteristic of Heteroptera, they possess holokinetic chromosomes and a prereductional type of meiosis. While the X1X20 sex chromosome system has been reported in all cytologically analyzed species of Dysdercus from the Old World, the system X0 has been found in all but one species from the New World, regardless of the number of autosomes in the complement. In the present study the male meiosis of D. Albofasciatus Berg 1878 was studied in specimens from four different populations from Argentina. The diploid chromosome number was found to be 2n = 10 + neo-XY. The neo-X shows at each subterminal region a positively heteropycnotic and DAPI-bright segment which corresponds to the ancestral X-chromosome. The origin of this neo-XY system involved, most probably, a subterminal insertion of the ancestral X chromosome in an autosome, followed by a large inversion, which included part of the original X chromosome.Facultad de Ciencias Naturales y Muse

Meiotic studies in Largus rufipennis (Castelnau) (Largidae, Heteroptera). II: reciprocal translocation heterozygosity

Specimens of Largus rufipennis (Castelnau) (Largidae, Heteroptera) from three different populations from Argentina (Itaembe, Misiones Province; Tornquist and Ciudad Universitaria, Buenos Aires Province) were cytogenetically studied. Meiotic characteristics of these populations are compared with previous reports on the species. In the population from Itaembe, heterozygosity for a reciprocal translocation was encountered; this finding is the first report for this type of chromosome rearrangement in the order Heteroptera. The role of reciprocal translocations in karyotype evolution in organisms with holokinetic chromosomes is analyzed and discussed.Facultad de Ciencias Naturales y Muse

Behaviour of ring bivalents in holokinetic systems : Alternative sites of spindle attachment in Pachylis argentinus and Nezara viridula (Heteroptera)

Heteropteran chromosomes are holokinetic; during mitosis, sister chromatids segregate parallel to each other but, during meiosis, kinetic activity is restricted to one pair of telomeric regions. This meiotic behaviour has been corroborated for all rod bivalents. For ring bivalents, we have previously proposed that one of the two chiasmata releases first, and a telokinetic activity is also achieved. In the present work we analyse the meiotic behaviour of ring bivalents in Pachylis argentinus (Coreidae) and Nezara viridula (Pentatomidae) and we describe for the first time the chromosome complement and male meiosis of the former (2n=12+2m+X0, pre-reduction of the X). Both species possess a large chromosome pair with a secondary constriction which is a nucleolus organizer region as revealed by in-situ hybridization. Here we propose a new mode of segregation for ring bivalents: when the chromosome pair bears a secondary constriction, it is not essential that one of the chiasmata releases first since these regions or repetitive DNA sequences adjacent to them become functional as alternative sites for microtubule attachment and they undertake chromosome segregation to the poles during anaphase I.Facultad de Ciencias Naturales y Muse

Estudios cromosómicos en libélulas (orden odonata)

Se realizaron estudios citogenéticos en machos de 18 especies de lasfamilias Libellulidae y Aeshnidae (Anisoptera, Odonata), 10 de las cuales nohabían sido previamente analizadas. Los ejemplares fueron coleccionados en Argentinay Uruguay. El número cromosómico modal de los Libellulidae es 2n = 25, n = 12 + X, enmachos. Este complemento cromosómico fue hallado en Tauriphila risi, Miathyriamarcella, Erythamis attala, Erythrodiplax atroterminata, E. connata fusca, E.corallina, E. Iygaea, E. melanorubra, E. nigricans, E. ochraceae y E. umbrata;mientras que Oligoclada laetitia (2n = 23, n = 11 + X), y Erythrodiplax media (2n = 22, n = 10 + neo-XY) presentaron complementos reducidos. En los Aeshnidae, elnúmero cromosómico modal es 2n = 27, n = 13 + X. Aeshna confusa, Anax amazili y Coryphaeschna perrensi poseen este complemento; en cambio Aeshna bonariensisposee 2n = 26, n = 12 + neo-XY, y Aeshna cornigera planaltica, 2n = 16, n = 7 +neo-XY. En un individuo de Aeshna bonariensis se observó la presencia de uncromosoma B en aproximadamente el 15 % de los espermatocitos, con un comportamientomeíótico bastante regular. Las variaciones numéricas observadas entre distintas células de un mismo individuo,como en Aeshna bonariensis, pueden deberse a la presencia de univalentessexuales o autosómicos, o a la presencia de cromosomas B, pero no a la presenciade fusiones o fragmentaciones "reversibles", como ha sido frecuentemente citadoen la bibliografia citogenética de Odonatos. En machos siempre se observa un quiasma por bivalente, pero en Tauriphilarisi y Erythrodiplax corallína, en diacinesis temprana los bivalentes adoptan unaforma anular, semejante a la descripta en hembras. En base a esta morfologíacromosómica, otros investigadores aseguraron que en hembras los bivalentessiempre presentan dos quiasmas. Las observaciones realizadas en el presentetrabajo en machos ponen en duda esta afirmación, ya que la morfología anularpuede explicarse como un ensanchamiento de la región central de un quiasma, luegode producida la rotación del bivalente, de manera que las cuatro cromátidasquedan unidas sólo por sus regiones teloméricas. En todas las especies analizadas se observó en profase II que los cromosomasadoptan una morfología de Є caracteristica, la cual seria consecuencia directa dela orientación ecuatorial de los bivalentes en metafase I y la forma de migraciónde las cromátidas en anafase I (separadas entre si, sólo unidas por una de susregiones teloméricas, y paralelas al plano ecuatorial). Se determinó el contenido haploide de ADN en las tres especies de Aeshna (A.confusa = 2.16 ± 0.16 pg; A. bonariensis = 1.81 ± 0.17 pg y A. cornigbra planaltica = 2.08 ± 0.08 pg), no encontrándose diferencias estadísticamente significativas. Esto indicaria que las fusiones que originaron los complementosreducidos de A. bonariensis y A. cornigéra planaltica no estuvieron acompañadaspor una pérdida apreciable de ADN. Los estudios meióticos realizados durante el desarrollo del presente trabajode Tesis han permitido aclarar varios aspectos, hasta el presente muy controvertidos,del comportamiento cromosómicoen este primitivo orden de insectos. En basea los resultados obtenidos y a la bibliografia consultada se puede concluir losiguiente: los cromosomas son holocinéticos; tanto los bivalentes como losunivalentes sexuales y autosómicos se separan post-reduccionalmente; el númeromodal 2n = 25 es también el número ancestral del orden, y los principales rearreglosen la evolución del cariotipo son las fusiones y fragmentaciones. En todoslos ejemplos descriptos de fusiones se hallan implicados tanto los autosomas comoel cromosoma X, originando el sistema cromosómico de determinación del sexo neo-XY;mientras que en los casos citadosde fragmentaciones, éstas sólo han implicadoa los autosomas.Fil: Mola, Liliana María. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Meiotic Studies in Largus-Rufipennis (Castelnau) (Largidae, Heteroptera) - II - Reciprocal Translocation Heterozygosity

Fil: Bressa, María José. Cátedra de Citología. Facultad de Ciencias Naturales y Museo. Universidad Nacional de La Plata; ArgentinaFil: Papeschi, Alba G.. Genetica. Departamento de Ciencias Biológicas. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Mola, Liliana. Genetica. Departamento de Ciencias Biológicas. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Larramendy, Marcelo Luis. Cátedra de Citología. Facultad de Ciencias Naturales y Museo. Universidad Nacional de La Plata; Argentin