Integrating morphological, molecular and cytogenetic data for F2 sea turtle hybrids diagnosis revealed balanced chromosomal sets

Hybridization could be considered part of the evolutionary history of many species. The hybridization among sea turtle species on the Brazilian coast is atypical and occurs where nesting areas and reproductive seasons overlap. Integrated analysis of morphology and genetics is still scarce, and there is no evidence of the parental chromosome set distribution in sea turtle interspecific hybrids. In this study, chromosome markers previously established for pure sea turtle species were combined with morphological and molecular analyses aiming to recognize genetic composition and chromosome sets in possible interspecific hybrids initially identified by mixed morphology. The data showed that one hybrid could be an F2 individual among Caretta caretta × Eretmochelys imbricata × Chelonia mydas, and another is resulting from backcross between C. caretta × Lepidochelys olivacea. Native alleles of different parental lineages were reported in the hybrids, and, despite this, it was verified that the hybrid chromosome sets were still balanced. Thus, how sea turtle hybridism can affect genetic features in the long term is a concern, as the implications of the crossing-over in hybrid chromosomal sets and the effects on genetic function are still unpredictable.

Heterochromatin and microsatellites detection in karyotypes of four sea turtle species: Interspecific chromosomal differences

The wide variation in size and content of eukaryotic genomes is mainly attributed to the accumulation of repetitive DNA sequences, like microsatellites, which are tandemly repeated DNA sequences. Sea turtles share a diploid number (2n) of 56, however recent molecular cytogenetic data have shown that karyotype conservatism is not a rule in the group. In this study, the heterochromatin distribution and the chromosomal location of microsatellites (CA)n, (GA)n, (CAG)n, (GATA)n, (GAA)n, (CGC)n and (GACA)n in Chelonia mydas, Caretta caretta, Eretmochelys imbricata and Lepidochelys olivacea were comparatively investigated. The obtained data showed that just the (CA)n, (GA)n, (CAG)n and (GATA)n microsatellites were located on sea turtle chromosomes, preferentially in heterochromatic regions of the microchromosomes (mc). Variations in the location of heterochromatin and microsatellites sites, especially in some pericentromeric regions of macrochromosomes, corroborate to proposal of centromere repositioning occurrence in Cheloniidae species. Furthermore, the results obtained with the location of microsatellites corroborate with the temperature sex determination mechanism proposal and the absence of heteromorphic sex chromosomes in sea turtles. The findings are useful for understanding part of the karyotypic diversification observed in sea turtles, especially those that explain the diversification of Carettini from Chelonini species.

Citogenética comparativa em tartarugas marinhas da família Cheloniidae (Reptilia: Testudines): diversificação cariotípica microestrutural

As tartarugas marinhas representam um componente primitivo e singular da diversidade biológica. Neste momento evolutivo são reconhecidas sete espécies de tartarugas marinhas no mundo, sendo que cinco delas ocorrem no litoral brasileiro, as quais são: Dermochelys coriacea, Caretta caretta, Chelonia mydas, Eretmochelys imbricata e Lepidochelys olivacea, sendo as três últimas alvo desse estudo. Em tartarugas marinhas a identificação de sequências repetitivas e métodos de citogenética molecular são inexistentes, as análises cromossômicas destas espécies está limitada a descrição do número diploide, fórmulas cariotípicas e bandamentos convencionais, destacando a importância desse estudo como pioneiro para as espécies. Neste estudo foram avaliados os mecanismos cromossômicos responsáveis pela variação interespecífica em C. mydas, E. imbricata e L. olivacea amostradas em cativeiro e na natureza para o conhecimento da organização, evolução e diversidade cariotípica. Foram caracterizadas citogeneticamente C. mydas, E. imbricata e L. olivacea utilizando técnicas baseadas na coloração convencional por Giemsa e hibridação in situ fluorescente (FISH) com sonda de DNA ribossomal (DNAr) 18S e telomérica (TTAGGG)n. As três espécies estudadas apresentam 2n=56 cromossomos e variações na fórmula cariotípica quanto a morfologia cromossômica e número de microcromossomos quando comparado ao cariótipo considerado ancestral para a subordem. A FISH permitiu a identificação de um par de microcromossomos detentor do sítio de DNAr nas três espécies. O sítio de DNAr 18S está distribuído de forma desigual entre o par demonstrando que mecanismos de crossing-over desigual atuaram na origem do heteromorfismo de tamanho deste cístron. A sonda (TTAGGG)n permitiu detectar um sítio telomérico intersticial (ITS – interstitial telomeric sites) no par microcromossomo 14 na espécie C. mydas, o qual é colocalizado ao sítio de DNAr 18S. A presença deste ITS sem a alteração do 2n sugere sua inserção durante o reparo de quebras da dupla fita no sítio do DNAr 18S pela via de ação da telomerase. Diante deste contexto, este estudo de citogenética molecular evidencia variações microestruturais nos cromossomos das tartarugas marinhas e demonstram que os cariótipos das tartarugas marinhas da família Cheloniidae não são extremamente conservados como previamente descritos e, que variações microestruturais nos cromossomos atuaram na diversificação cariotípica do grupo.Apoio: CNPq, Fundação Araucária, Projeto Rebimar, Projeto de Monitoramento de Praias da Bacia de Santos, Projeto TAMAR ICMBio