Estandarización de técnicas moleculares en áfidos (Aphididae) para determinar su respuesta biológica ante variaciones en la temperatura ambiental y detección de sus endosimbiontes

Tesis (licenciatura en biología molecular y biotecnología)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Biologí

Comparación evolutiva de retrovirus endógenos (ERV) transcripcionalmente activos en tejido testicular de tres especies de primates

Los elementos transponibles (ET) son secuencias que tienen la capacidad de cambiar su posición en el genoma y regular la expresión de genes cercanos. Los retrovirus endógenos (ERVs) son un tipo de elemento transponible que se cree se originaron a partir de infecciones ancestrales de retrovirus exógenos que lograron fijarse en el genoma de primates hace millones de años. Estos han originado ciertos genes mediante el proceso de exaptación y han contribuido en gran medida a la variabilidad genética y diferenciación de los humanos de las otras especies de primates. Sin embargo, aún se desconocen los detalles precisos sobre cómo ocurrió esta separación. Dado a que los procesos evolutivos que son heredados a los descendientes ocurren en la línea germinal, el estudio de la expresión de ERVs en tejido testicular puede generar información valiosa sobre como ocurrió esta separación en primates. En este contexto, la expresión de ERVs en tejido germinal y su potencial integración en nuevos sitios genómicos podrían ser la clave para elucidar aspectos evolutivos entre especies relacionadas de primates. Este estudio tuvo como objetivos: estandarizar un protocolo bioinformático para identificación y estudio de la expresión de ERVs en tejido testicular, determinar la influencia del contexto genómico en la expresión de estos elementos y realizar una comparación evolutiva de los ERVs identificados en librerías de RNA-Seq de tejido testicular humano (n=10), gorila (n=1) y orangután (n=1). Para el ensamblaje del transcriptoma se probaron diferentes parámetros de ensamblaje (diferentes tamaños de Kmers y contigs) y dos estrategias: de novo y guiado por genoma de referencia. Solamente transcritos con tamaño >3 kb y cobertura > 5x se consideraron ERVs expresados (eERVs). Estos eERVs fueron anotados con la base de datos RepBase y su localización en el genoma de referencia hg38 fue determinada con la herramienta BLAT. Posterior a su anotación se determinaron características genómicas de los flancos de los eERVs en humano (como proporción de islas CpG, genes, lncRNAs, regiones conservadas, entre otras) y se compararon con las de regiones control (flancos de LTRs no expresados) para determinar la influencia del contexto genómico en la expresión de ERVs. Además se identificaron regiones sinténicas en las tres especies analizadas. Se encontraron diferencias entre resultados obtenidos con diferentes parámetros y enfoques de ensamblaje. En total se encontraron 19 tipos de ERVs en humanos, de los cuales los más comunes fueron HERV17, HERVK22I y HERVS71, que se identificaron en cinco de las diez librerías de origen humano. En el caso de orangután solamente se identificaron los tipos HARLEQUIN, HERV1_I, HERVE, HERVK y HERVK22I, mientras que en gorila no se logró identificar ningún eERV de tamaño superior a 3kb. La mayor cantidad de eERVs humanos se identificaron en el cromosoma 7 y la mayor densidad de eERVs en el cromosoma 19, mientras que, por el contrario, en los cromosomas 3, 6, 8,9,15, 20, 21 y Y, no se logró identificar ningún ERV > 3 kb. Cerca del 58% de los ERVs presentó traslape con genes y aproximadamente un 32% presentó traslape con Long noncoding RNAs (lncRNAs). Se encontró que ocurre una replicación más temprana en los flancos de los ERVs expresados en comparación con los flancos de LTRs no expresados y además poseen una mayor proporción de SINEs corriente abajo. Se encontraron ocho copias de ERVs homólogos (misma copia de ERV en mismo locus) entre las tres especies de primates, pero solamente se encontró potencial codificante en dos de éstas, correspondientes al elemento HERVK en el cromosoma 1 y 11 humano. A partir del análisis de diversidad utilizando este elemento se encontró una mayor divergencia genética entre humano y orangután, entre los cuales se encontró que ocurrió selección purificadora, al igual que entre gorila y orangután. Se encontró además que entre humano y gorila existe neutralidad, es decir que la cantidad de mutaciones sinónimas es igual a la cantidad de mutaciones no sinónimas en la región analizada (dN = dS). En conclusión, se encontró evidencia de que el contexto genómico influye en la expresión de ERVs, y se demostró homología entre algunos ERVs de humanos y algunos ERVs en gorila y orangután, lo cual demuestra su importancia evolutiva en estas especies.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Sistema de Estudios de Posgrado::Salud::Maestría Académica en Bioinformática y Biología de Sistema

Genipa americana and Ageratina anisochroma, two new hosts of Candidatus Phytoplasma asteris in Costa Rica

Copyright © 2018, Australasian Plant Pathology Society Inc.We report two new plant species hosts for Candidatus Phytoplasma asteris: Genipa americana (Rubiaceae) and Ageratina anisochroma (Asteraceae). Phytoplasma infections were detected by real-time loop-mediated isothermal amplification and nestedPCR.Consensussequencesfrombothhostsshare99%identitytothe16SrI-BsubgroupusingBLAST;however,potential new subgroups are suggested due to unique RFLP patterns of the 16S rDNA F2nR2 fragment.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigación en Biología Celular y Molecular (CIBCM

Supplemental Material for A contribution to Cerataphis molecular taxonomy and ecology: the Costa Rican case

Index of supplemental materials: Table S1. Species information and accession number for sequences retrieved from public databases included in phylogenetic analysis. Table S2. Uricase (urate oxidase) partial sequences for YLS obtained from C. brasiliensis and C. orchidearum, and four Fulgoroidea species samples in Costa Rica. Table S3. Ant species associated with colonies of Cerataphis spp. and plant host combinations observed in Costa Rica and/or reported worldwide.Peer reviewe

A contribution to Cerataphis molecular taxonomy and ecology: the Costa Rican case

The aphid genus Cerataphis Lichtenstein is native to Southeast Asia although several species have been distributed to other tropical regions of the world. Cerataphis brasiliensis (Hempel) and Cerataphis lataniae (Boisduval) are of interest due to their potential as pests on palms. Those species and Cerataphis orchidearum (Westwood) may be morphologically confused with each other. In Costa Rica, two species have been reported, C. brasiliensis and C. orchidearum. This work aimed to contribute molecular data and ecological observations for species of Cerataphis present in Costa Rica. Few colonies (low frequency of occurrence) of C. brasiliensis and C. orchidearum were recorded during a survey conducted during 2014. Ten ant species were found associated to these aphid colonies. Partial sequences for the genes COI and EF-1α were obtained and compared to the few sequences available for this genus in public databases. Species identification by COI (barcoding) was not conclusive. Phylogenetic analyses and similarity pairwise comparisons showed a close relationship with the genus Tuberaphis Takahashi, including the clustering of mixed species from both genera. Yeast-like symbionts were detected by PCR in individuals of both Cerataphis species found in Costa Rica. Overall, the results suggest there is a need of curated sequence data representing the different Cerataphis species worldwide.This research was funded by Universidad de Costa Rica (grants 801-B7-169 and 801-A1-801). The authors are thankful to Carolina Godoy Cabrera, Universidad Estatal a Distancia, Costa Rica, for identification of delphacid individuals.Peer reviewe

A molecular study of Neophyllaphis varicolor (Hemiptera, Aphididae) in Costa Rica

The genus Neophyllaphis (Takahashi) (Aphididae: Neophyllaphidinae) is composed of 18 species; however, in the Americas only nine species have been reported previously. A new species, Neophyllaphis varicolor Miller & Halbert, was described in 2014 in USA. Colonies resembling those of this new species have been observed in Costa Rica on Podocarpus spp. In order to determine if N. varicolor is also present in Costa Rica, we sampled Neophyllaphis colonies from Podocarpus falcatus and P. chinensis. Additionally, we sampled individuals from Podocarpus sp. in Spain and Vietnam. DNA of each sample was extracted and used to amplify and sequence the cytochrome c oxidase subunit I (COI) and elongation factor I (EF-1α) partial regions. According to morphological characteristics, sequences comparisons done in GenBank and BOLD, and phylogenetic analyses, the colonies collected from Podocarpus spp. in Costa Rica and the colony from Vietnam corresponded to the species N. varicolor. To the best of our knowledge this is the first report of the presence of N. varicolor in Central America and Vietnam.This research, and the scientific visit of NPH to the CIBCM in 2014, were funded by University of Costa Rica (grants 801-B7-169 and 801-A1-801) and the investigation in Spain was conducted in the context of Project CGL2015-68188-P, funded by “Ministerio de Economía, Industria y Competitividad” (MIMECO) of Spain.Peer reviewe