Lycoris é uma família que inclui várias plantas hortícolas importantes1. Lycoris aurea (L'Hér.) Erva. é uma planta medicinal tradicional chinesa com uma longa história. A análise fitoquímica mostrou que Lycoris aurea (L'Her.) A erva contém galantamina e outros alcalóides, que podem aumentar a sensibilidade à acetilcolina e têm o potencial de tratar a doença de Alzheimer como inibidores da colinesterase.
Em plantas superiores, a análise do cariótipo é crucial para integrar mapas genéticos e físicos, com implicações práticas significativas para a biologia vegetal. Essa análise permite a caracterização do genoma em nível cromossômico, esclarecimento das relações taxonômicas celulares entre populações, identificação de aberrações genéticas e compreensão das tendências de evolução cromossômica 3,4,5. Normalmente, uma descrição de cariótipo inclui número de cromossomos, comprimentos cromossômicos absolutos e relativos, localizações de constrição primária e secundária, distribuição de fragmentos heterocromáticos, números e localizações de locais de rDNA e outras características da sequência de DNA, bem como assimetria de cariótipo 6,7,8. Entre os parâmetros cariotípicos, a assimetria é determinada por variações no comprimento cromossômico (assimetria intercromossômica) e na posição do centrômero (assimetria intracromossômica). A assimetria cariotípica é uma característica significativa que reflete a morfologia cromossômica e é amplamente utilizada na taxonomia de células vegetais 9,10,11,12.
Muitas vezes, a ausência de marcadores cromossômicos limita a análise do cariótipo e impede a identificação de cromossomos individuais. Nos últimos anos, a coloração de Giemsa, a banda de fluorescência e a hibridização in situ de fluorescência (FISH) tornaram-se populares na análise de cromossomos de plantas. Métodos de coloração fluorescente dupla, como a coloração CMA (cromomicina A3) / DAPI (4, 6-diamino-2-fenilindo) e a coloração PI (iodeto de propila) / DAPI (conhecida como coloração CPD), revelam regiões heterocromáticas ricas em GC e ricas em AT nos cromossomos 4,13. Durante a metáfase ou paquiteno da mitose vegetal, sequências repetidas de DNA ou longos segmentos de DNA podem gerar sinais específicos em populações de plantas por meio da hibridização FISH 14,15,16.
Bandas fluorescentes e sinais FISH fornecem marcadores úteis para a identificação de cromossomos. Medindo o comprimento do cromossomo, analisando as características da banda de fluorescência e comparando as diferenças do sinal FISH, cariótipos citogenéticos moleculares detalhados de diferentes germoplasmas ou populações de plantas podem ser construídos. Esses cariótipos exibem efetivamente a morfologia cromossômica em vários germoplasmas ou populações, permitindo comparações da distribuição da heterocromatina e localização da sequência de DNA e incentivando pesquisas futuras 4,8,17. As comparações de cariótipos citogenéticos moleculares podem oferecer informações valiosas sobre as relações filogenéticas e a evolução cromossômica de populações relacionadas 8,14,18,19.
O gênero Lycoris , um grupo diversificado e intrigante dentro da família Amaryllis, é conhecido por seus bulbos perenes. Composto por aproximadamente 20 espécies, 15 das quais são endêmicas da China, apresenta uma rica biodiversidade. Este gênero é encontrado exclusivamente em regiões temperadas e subtropicais quentes do leste da Ásia, incluindo sudoeste da China, sul da Coréia e Japão, com algumas populações que se estendem ao norte da Índia e Nepal20. Os primeiros estudos citogenéticos envolveram principalmente a contagem de cromossomos para estabelecer o número cromossômico básico do gênero e descrever a morfologia cromossômica em populações específicas, concentrando-se principalmente em Lycoris radiata21. O número total de cromossomos observados neste gênero varia de 12 a 33 ou 44, representando níveis diplóides, diplóides anormais, triploides, tetraplóides e aneuploides, respectivamente. Os números cromossômicos básicos, x, são 6, 7, 8 e 11.
Lycoris aurea (L'Hér.) Herb, uma espécie notável dentro do gênero Lycoris , é amplamente distribuída por toda a China22. Ele prospera em ambientes relaxados e úmidos e se reproduz através de pequenos bulbos. Essas lâmpadas, contendo licorina e galantamina - dois compostos medicinais importantes - têm sido usadas na medicina tradicional chinesa há séculos. Lycoris aurea também cativa os horticultores com suas impressionantes flores vermelhas no outono e folhas perenes no inverno. No entanto, a semelhança morfológica entre todos os Lycoris aurea (L'Hér.) estudados As populações de ervas apresentam um desafio significativo para a identificação cromossômica usando métodos citológicos convencionais.
A clonagem de FISH, fosmídeo ou BAC (cromossomos artificiais bacterianos) com sequências repetitivas de DNA e sondas de oligonucleotídeos em cromossomos metafásicos ou paquidérmicos tem sido usada para análise de cariótipo23,24,25, análise citogenética comparativa26,27, construção de mapa citogenético28,29 e ensaios cromossômicos específicos30. Recentemente, a técnica FISH tem sido aplicada à análise cromossômica de populações de Lycoris 31. Embora o número de cromossomos e o cariótipo variem nas populações de Lycoris, o número total de cromossomos permanece constante, com três tipos básicos observados: o cromossomo do centrômero central (M-), o cromossomo do centrômero distal (T-) e o cromossomo do centrômero proximal (A-). Além disso, diversas formas e tamanhos cromossômicos são observados em populações naturais32.
A hibridização in situ de fluorescência de RNA (FISH) é útil para detectar alterações cromossômicas, como fusão de centrômeros, inversão, amplificação de genes e deleção de fragmentos. A tecnologia de hibridização in situ fluorescente (RNA-FISH) permite a análise visual de alta resolução dos cromossomos para detectar e identificar múltiplas alterações complexas, incluindo a fusão de regiões centrais cromossômicas, formação de novas estruturas cromossômicas, reversão de regiões cromossômicas, amplificação de genes ou fragmentos de genes e perda de sequência gênica em regiões cromossômicas específicas33. Cinco dos 500 clones mostraram fortes sinais de FISH na região do centrômero do cromossomo do centrômero central (M-), mas não no cromossomo do centrômero distal (T-) 34 . O padrão único de distribuição de sinal FISH em cada cromossomo permitiu a identificação de cromossomos individuais, o que anteriormente era um desafio em populações de Lycoris usando métodos tradicionais de coloração31. Atualmente, existem poucos estudos sobre a citogenética molecular de Lycoris aurea (L'Hér.) Herb, enfatizando a necessidade urgente de mais pesquisas neste campo.
Neste estudo, oito cromossomos metafásicos bem diferenciados de Lycoris aurea (L'Hér.) As populações de ervas foram preparadas usando métodos de imersão enzimática e secagem por chama (EMF). A coloração CPD e as sondas 45S e 5S rDNA foram usadas para identificação de FISH. Cariótipos citogenéticos moleculares detalhados dessas populações foram construídos usando dados combinados de medições cromossômicas, bandas fluorescentes e sinais FISH de rDNA 45S e 5S. Seis diferentes índices de assimetria cariotípica foram calculados para cada população para identificar relações cariotípicas entre eles. A avaliação dos dados do cariótipo citogenético molecular forneceu informações significativas sobre a diferenciação genômica e as relações evolutivas das oito populações, potencialmente remodelando a compreensão dos cromossomos de Lycoris .