Genómica comparativa de los cloroplastos de las Cypripedioideae: divergencia estructural, evolución adaptativa y...

Área de la Ciencia:

• Biología evolutiva Biología evolutiva.
• La genómica es la genómica.
• Ciencias de las plantas Ciencias de las plantas.

Sus antecedentes:

• Las orquídeas Slipper (Cypripedioideae) muestran diversas adaptaciones ecológicas, pero la base molecular no está clara.
• Los genomas de los cloroplastos son clave para comprender la adaptación de las plantas debido a su papel en la fotosíntesis y la estructura conservada.

Objetivo del estudio:

• Analizar exhaustivamente el sesgo de uso de codones (CUB) y la evolución estructural en los genomas de cloroplastos de Cypripedioideae.
• Determinar las funciones de la presión mutacional frente a la selección natural en CUB a través de linajes divergentes.
• Investigar la relación entre las características genómicas y la diversificación ecológica.

Principales métodos:

• Ensamblaje y anotación del genoma del cloroplasto *Paphiopedilum armeniacum*.
• Integración y análisis comparativo de 48 genomas de cloroplastos de las Cypripedioideae.
• Análisis de la estructura del genoma, uso relativo de codones sinónimos (RSCU), número efectivo de codones (ENC), GC3s, neutralidad, sesgo PR2, SSR y presión de selección (Ka / Ks).
• Reconstrucción filogenética utilizando la máxima probabilidad en 81 genes codificadores de proteínas.

Principales resultados:

• Los genomas de los cloroplastos variaban en tamaño (147-230 kb) con características específicas del linaje como la expansión de repetición invertida (IR) y la contracción de una sola copia pequeña (SSC) en *Paphiopedilum*.
• El uso de codones favoreció fuertemente a los codones que terminan en A/U, principalmente impulsados por la selección natural (>90% de variación CUB).
• Se observó una selección de purificación predominante (Ka/Ks < 1 para el 94,7% de los genes), especialmente para los genes del fotosistema y las proteínas ribosómicas.
• El análisis filogenómico reveló correlaciones entre la arquitectura del genoma, el CUB y la distribución ecológica.

Conclusiones:

• La selección natural, no la presión mutacional, es el principal impulsor de la optimización del uso del codón en los cloroplastos de las orquídeas.
• Las variaciones estructurales específicas del linaje (dinámica IR/SSC, tamaño del genoma, pérdida de genes *ndh*) están vinculadas a la adaptación a ambientes templados, subtropicales y tropicales.
• Este estudio proporciona un marco genómico para comprender la evolución adaptativa de las orquídeas y la interacción de la selección, la estructura del plastoma y la diversificación.