Aspectos populacionais e citogenéticos em Zonotrichia capensis (AVES: PASSERIFORMES) : diversidade genética e cariotípica

Abstract

O tico-tico, Zonotrichia capensis, é um pequeno passeriforme que habita paisagens abertas da região Neotropical. Sua história evolutiva é marcada pelos eventos biogeográficos do Pleistoceno e as variações observadas em seu comportamento, morfologia e genética estão relacionados aos diferentes habitats que ocupam. No Rio Grande do Sul a espécie ocupa tanto os campos do Bioma Pampa, como os Campos de Altitude, da Mata Atlântica, presentes na região norte do estado. O cariótipo da espécie é composto por 80 cromossomos, e são relatados polimorfismos cromossômicos envolvendo os pares autossômicos dois e quatro, provavelmente decorrentes de rearranjos intracromossômicos. Neste estudo foi investigada a organização cariotípica de Z. capensis (ZCA) em três espécimes com técnicas de citogenética molecular, hibridização in situ fluorescente e pintura cromossômica, através da aplicação de sondas ribossomais (18S rDNA) e sondas cromossômicas correspondentes aos dez primeiros pares de Gallus gallus (GGA) e sondas derivadas de Leucopternis albicollis (LAL). Uma investigação populacional foi adotada para acessar, através dos genes D-loop (mitocondrial) e Fib-5 (nuclear), a variabilidade genética de populações naturais de Z. capensis no estado do Rio Grande do Sul e a partir da variação genética testar a influência dos diferentes hábitats ocupados sobre a distribuição da diversidade genética entre essas populações. A aplicação da sonda 18S rDNA demonstrou que os genes ribossomais estão localizados em um par de microcromossomos assim como em G. gallus e na maioria das espécies de aves basais. Pela citogenética clássica, foi confirmada a presença de quatro dos nove citótipos relatados na literatura no segundo e quarto pares autossômicos. A pintura cromossômica comparativa indicou que o cromossomo ZCA2 corresponde a GGA1q e que ZCA4 corresponde a GGA4q. Foi observada a conservação sintênica da maioria dos macrocromossomos, pela pintura cromossômica comparativa, com os dois conjuntos de sondas aplicados (GGA e LAL). Também foi identificada uma inversão no cromossomo ZCA3, observada até o momento somente em uma espécie de passeriforme, Z. albicollis, espécie-irmã de Z. capensis. Ainda, foi descrita pela primeira vez uma inversão envolvendo um segmento do braço curto do cromossomo ZCA2 que corresponde ao GGA1q. Para as análises genéticas foram coletadas 138 amostras de 14 localidades distribuídas nos dois biomas que ocorrem no estado. Foram obtidas 114 sequências para D- vi loop que resultaram em 27 haplótipos e 124 sequências para Fib-5 que após a definição de fase corresponderam a 29 haplótipos. Para ambos os marcadores os haplótipos mais frequentes estão presentes em todas as localidades amostradas. As análises genéticas realizadas indicam eventos de expansão, seguidos de um período de estabilidade populacional e ausência de estruturação genética entre as localidades amostradas no estado. A ausência de estruturação genética sugere que a população de Z. capensis manteve fluxo gênico contínuo mesmo com as mudanças ocorridas na paisagem ao final do Último Máximo Glacial responsáveis pela redução e fragmentação das formações campestres na área de estudo.

The rufous-collared sparrow, Zonotrichia capensis, is a small Passeriforme that inhabit grasslands of the Neotropical region. Its evolutionary history was marked by biogeographic events of the Pleistoceno. The variations observed in its behavior, morphology and genetics seems to be related to different habitats it that occupies. In Rio Grande do Sul state, the species inhabit both grasslands of Pampa biome and campos de altitude of Atlantic Forest biome, present in the northern region of the state. The karyotype of the species is composed of 80 chromosomes, and was reported in the literature polymorphisms involving autosomal pairs two and four, probably due to intrachromosomal rearrangements. This study investigated the karyotypic organization of Z. capensis (ZCA) in three specimens, with molecular cytogenetic techniques, fluorescence in situ hybridization and chromosome painting, through the application of ribosomal probes (18S rDNA), chromosome probes corresponding to the first ten pairs of Gallus gallus (GGA) and probes derived from Leucopternis albicollis karyotype’s (LAL). We used a population genetics approach to access the genetic variability of Z. capensis natural populations in Rio Grande do Sul state through the molecular markers D-loop (mitochondrial) and Fib-5 (nuclear). The information obtained allowed us to test the influence of the different habitats occupied by this species on the distribution of genetic diversity among Z. capensis populations. 18S r DNA probes showed that ribosomal genes are located on one pair of microchromosomes as well as on G. gallus and in most basal bird species. By classical cytogenetics, we confirmed the presence of four of the polymorphisms reported in previous studies on the second and fourth autosomal pairs. Comparative chromosome painting indicated that ZCA2 corresponds to GGA1q and ZCA4 corresponds to GGA4q. We observed the syntenic conservation of most macrochromosomes by comparative chromosome painting through the two sets of probes applied (GGA and LAL). With the two sets of probes applied (GGA and LAL) we observed the syntenic conservation of most macrochromosomes by comparative chromosome painting. We also identified an inversion in ZCA3 chromosome, present in Passeriformes only in Z. albicollis, considered its sister species. In addition, we described for the first time an inversion involving a segment of the viii short arm of chromosome ZCA2 that corresponds to GGA1q. For the genetic analyzes we collected 134 samples in 14 localities distributed in the two biomes occurring in the state. We obtained 114 D-loop sequences that resulted in 27 haplotypes and 124 sequences for Fib-5 that after phase definition correspond to 29 haplotypes. The most frequent haplotypes, for both markers, are distributed in all sampled localities. The genetic analyses carried in this study indicated the ocurrence of expansion events followed by a period of population stability and absence of genetic structure among the localities. This indicates that the population of Z. capensis maintained a continuous gene flow even with changes in landscape at the end of Last Glacial Maximum responsible for reductions and fragmentation of the grasslands in the study area.