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Presence of nuclear copies of mitochondrial origin (NUMTs) in two related species of stingless bee genus Melipona (Hymenoptera: Meliponini)

Abstract:

Transferred copies of mitochondrial DNA (mtDNA) into the nuclear genome (numts) have been reported in several Hymenoptera species, even at a high density in the honey bee nuclear genome. The accidental amplification of numts in phylogenetic studies focused on mtDNA highlights the importance of a correct determination of numts and their related mtDNA sequences. We report here the presence of numts derived from a mitochondrial rDNA 16S gene in the genome of the stingless bee species Melipona colimana and M. fasciata (tribe Meliponini) from Western Mexico. PCR products were cloned in both species obtaining thirty paralogous numts. Numts were identified by the presence of insertions and deletions and the disruption of the 16S secondary structure. Further phylogenetic analyses including alternative mitochondrial cox1 and nuclear ITS1 genes have revealed the presence of another numt (cox1) in the nuclear genome of these two species, and place both as sister lineages within the subgenus Michmelia. This is one of the first studies reporting the presence of numts in Meliponini species, and supports previous studies suggesting frequent transfer of mtDNA to the nuclear genome in Hymenoptera. Resumen: Copias nucleares de fragmentos mitocondriales (numts) y análisis filogenéticos en dos especies relacionadas de abejas sin aguijón del género Melipona (Hymenoptera: Meliponini): La transferencia de copias de ADN mitocondrial en el genoma nuclear (numt) ha sido descrita en varias especies de himenópteros, incluso con gran frecuencia en el genoma de la abeja melífera. La amplificación accidental de numts en estudios filogenéticos basados en ADN mitocondrial pone de manifiesto la importancia de identificar correctamente los numts y sus homólogos mitocondriales. En este estudio describimos la presencia de numts relacionados con el gen mitocondrial 16S en el genoma de las abejas sin aguijón Melipona colimana y M. fasciata (tribu Meliponini) de México occidental. Se clonaron los productos de PCR de ambas especies y se obtuvieron 31 copias parálogas de numts. Los numts se identificaron por la presencia de inserciones y deleciones así como por la ruptura en la estructura secundaria del gen ribosomal 16S. Los análisis filogenéticos incluyendo genes adicionales (el gen mitocondrial cox1 y el nuclear ITS1) han revelado la posible existencia de otro numt (cox1) en el genoma nuclear de estas dos especies y sitúan a ambas especies como linajes hermanos dentro del subgénero Michmelia. Este es uno de los primeros estudios en donde se describe la presencia de numts en especies de Meliponini y apoya a estudios previos que sugieren una transferencia frecuente del ADN mitocondrial en el genoma nuclear de los himenópteros. © 2013 Blackwell Verlag GmbH.