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Yoon HJ, Park JS, Jeong SY, Lee KY, Kim I. Mitochondrial genome of the mason bee, Osmia pedicornis (Hymenopetra: Megachilidae). MITOCHONDRIAL DNA PART B-RESOURCES 2020; 5:3764-3766. [PMID: 33367092 PMCID: PMC7671597 DOI: 10.1080/23802359.2020.1833775] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/29/2022]
Abstract
The mason bee, Osmia pedicornis Cockerell, 1919, which is importantly used as the pollinator, particularly for apples in Korea. We sequenced the mitochondrial genome (mitogenome) of O. pedicornis as an initial study for species identification and subsequent population genetic study. The size of the incomplete genome was 14,505 bp, excluding the trnA, trnC, and the A + T-rich region that were unable to sequence, but including partially sequenced trnM and srRNA. The genome included typical sets of protein-coding genes (PCGs), rRNA genes, and one non-coding region, tRNAs, excluding two unidentified tRNAs. Although positions of the two tRNAs that were not sequenced are unknown the gene arrangement of O. pedicornis mitogenome has the tRNA arrangement, trnM-trnQ-trnI, at the A + T-rich region and ND2 junction that differed from that of previously published O. excavate, which has trnA-trnQ-trnI arrangement at the junction. Phylogenetic analyses were performed using concatenated sequences of the 13 PCGs genes and the maximum likelihood method with the inclusion of a total of 12 mitogenome sequences belonging to three families in the superfamily Apoidea. Current O. pedicornis was placed as the sister to the O. bicornis, with the highest nodal support. The Apidae and Megachilidae were placed as the sister group, with the placement of Colletidae as the basal lineage for the group with the highest nodal support.
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Affiliation(s)
- Hyung Joo Yoon
- Department of Agricultural Biology, National Academy of Agricultural Science, Rural Development Administration, Jeollabuk-do, Republic of Korea
| | - Jeong Sun Park
- Department of Applied Biology, College of Agriculture & Life Sciences, Chonnam National University, Gwangju, Republic of Korea
| | - Su Yeon Jeong
- Department of Applied Biology, College of Agriculture & Life Sciences, Chonnam National University, Gwangju, Republic of Korea
| | - Kyeong Yong Lee
- Department of Agricultural Biology, National Academy of Agricultural Science, Rural Development Administration, Jeollabuk-do, Republic of Korea
| | - Iksoo Kim
- Department of Applied Biology, College of Agriculture & Life Sciences, Chonnam National University, Gwangju, Republic of Korea
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de Paula Freitas FC, Lourenço AP, Nunes FMF, Paschoal AR, Abreu FCP, Barbin FO, Bataglia L, Cardoso-Júnior CAM, Cervoni MS, Silva SR, Dalarmi F, Del Lama MA, Depintor TS, Ferreira KM, Gória PS, Jaskot MC, Lago DC, Luna-Lucena D, Moda LM, Nascimento L, Pedrino M, Oliveira FR, Sanches FC, Santos DE, Santos CG, Vieira J, Barchuk AR, Hartfelder K, Simões ZLP, Bitondi MMG, Pinheiro DG. The nuclear and mitochondrial genomes of Frieseomelitta varia - a highly eusocial stingless bee (Meliponini) with a permanently sterile worker caste. BMC Genomics 2020; 21:386. [PMID: 32493270 PMCID: PMC7268684 DOI: 10.1186/s12864-020-06784-8] [Citation(s) in RCA: 11] [Impact Index Per Article: 2.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 11/18/2019] [Accepted: 05/14/2020] [Indexed: 12/26/2022] Open
Abstract
BACKGROUND Most of our understanding on the social behavior and genomics of bees and other social insects is centered on the Western honey bee, Apis mellifera. The genus Apis, however, is a highly derived branch comprising less than a dozen species, four of which genomically characterized. In contrast, for the equally highly eusocial, yet taxonomically and biologically more diverse Meliponini, a full genome sequence was so far available for a single Melipona species only. We present here the genome sequence of Frieseomelitta varia, a stingless bee that has, as a peculiarity, a completely sterile worker caste. RESULTS The assembly of 243,974,526 high quality Illumina reads resulted in a predicted assembled genome size of 275 Mb composed of 2173 scaffolds. A BUSCO analysis for the 10,526 predicted genes showed that these represent 96.6% of the expected hymenopteran orthologs. We also predicted 169,371 repetitive genomic components, 2083 putative transposable elements, and 1946 genes for non-coding RNAs, largely long non-coding RNAs. The mitochondrial genome comprises 15,144 bp, encoding 13 proteins, 22 tRNAs and 2 rRNAs. We observed considerable rearrangement in the mitochondrial gene order compared to other bees. For an in-depth analysis of genes related to social biology, we manually checked the annotations for 533 automatically predicted gene models, including 127 genes related to reproductive processes, 104 to development, and 174 immunity-related genes. We also performed specific searches for genes containing transcription factor domains and genes related to neurogenesis and chemosensory communication. CONCLUSIONS The total genome size for F. varia is similar to the sequenced genomes of other bees. Using specific prediction methods, we identified a large number of repetitive genome components and long non-coding RNAs, which could provide the molecular basis for gene regulatory plasticity, including worker reproduction. The remarkable reshuffling in gene order in the mitochondrial genome suggests that stingless bees may be a hotspot for mtDNA evolution. Hence, while being just the second stingless bee genome sequenced, we expect that subsequent targeting of a selected set of species from this diverse clade of highly eusocial bees will reveal relevant evolutionary signals and trends related to eusociality in these important pollinators.
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Affiliation(s)
- Flávia C. de Paula Freitas
- Departamento de Genética, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, SP Brazil
- Departamento de Biologia Celular e do Desenvolvimento, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Alfenas, Alfenas, MG Brazil
| | - Anete P. Lourenço
- Departamento de Genética, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, SP Brazil
- Departamento de Ciências Biológicas, Faculdade de Ciências Biológicas e da Saúde, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, Diamantina, MG Brazil
| | - Francis M. F. Nunes
- Departamento de Genética, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, SP Brazil
- Departamento de Genética e Evolução, Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP Brazil
| | | | - Fabiano C. P. Abreu
- Departamento de Genética, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, SP Brazil
| | - Fábio O. Barbin
- Departamento de Genética, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, SP Brazil
| | - Luana Bataglia
- Departamento de Genética, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, SP Brazil
| | - Carlos A. M. Cardoso-Júnior
- Departamento de Biologia Celular e Molecular e Bioagentes Patogênicos, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Av. Bandeirantes 3900, Ribeirão Preto, SP 14049-900 Brazil
| | - Mário S. Cervoni
- Departamento de Biologia Celular e Molecular e Bioagentes Patogênicos, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Av. Bandeirantes 3900, Ribeirão Preto, SP 14049-900 Brazil
| | - Saura R. Silva
- Departamento de Tecnologia, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Jaboticabal, SP Brazil
| | - Fernanda Dalarmi
- Departamento de Biologia, Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, SP Brazil
| | - Marco A. Del Lama
- Departamento de Genética e Evolução, Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP Brazil
| | - Thiago S. Depintor
- Departamento de Genética, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, SP Brazil
| | - Kátia M. Ferreira
- Departamento de Genética e Evolução, Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP Brazil
| | - Paula S. Gória
- Departamento de Genética e Evolução, Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP Brazil
| | - Michael C. Jaskot
- Departamento de Genética e Evolução, Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP Brazil
| | - Denyse C. Lago
- Departamento de Genética, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, SP Brazil
| | - Danielle Luna-Lucena
- Departamento de Genética, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, SP Brazil
| | - Livia M. Moda
- Departamento de Biologia Celular e do Desenvolvimento, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Alfenas, Alfenas, MG Brazil
| | - Leonardo Nascimento
- Departamento de Biologia, Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, SP Brazil
| | - Matheus Pedrino
- Departamento de Genética e Evolução, Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP Brazil
| | - Franciene Rabiço Oliveira
- Departamento de Genética, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, SP Brazil
| | - Fernanda C. Sanches
- Departamento de Genética, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, SP Brazil
- Departamento de Genética e Evolução, Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP Brazil
| | - Douglas E. Santos
- Departamento de Biologia Celular e Molecular e Bioagentes Patogênicos, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Av. Bandeirantes 3900, Ribeirão Preto, SP 14049-900 Brazil
| | - Carolina G. Santos
- Departamento de Biologia Celular e Molecular e Bioagentes Patogênicos, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Av. Bandeirantes 3900, Ribeirão Preto, SP 14049-900 Brazil
| | - Joseana Vieira
- Departamento de Biologia Celular e do Desenvolvimento, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Alfenas, Alfenas, MG Brazil
| | - Angel R. Barchuk
- Departamento de Biologia Celular e do Desenvolvimento, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Alfenas, Alfenas, MG Brazil
| | - Klaus Hartfelder
- Departamento de Biologia Celular e Molecular e Bioagentes Patogênicos, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Av. Bandeirantes 3900, Ribeirão Preto, SP 14049-900 Brazil
| | - Zilá L. P. Simões
- Departamento de Biologia, Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, SP Brazil
| | - Márcia M. G. Bitondi
- Departamento de Biologia, Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, SP Brazil
| | - Daniel G. Pinheiro
- Departamento de Tecnologia, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Jaboticabal, SP Brazil
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