Filogenia molecular de Saccharum L. e Eriochrysis P.Beauv.(Poaceae-Andropogoneae) e resolução taxonômica de complexos de espécies

Abstract

A delimitação de espécies é um aspecto de fundamental importância dentro da Biologia Evolutiva, bem como para a conservação da biodiversidade. No entanto, delimitar espécies com base em morfologia é extremamente complicado, especialmente em grupos que tiveram uma radiação recente e que apresentam pouca descontinuidade morfológica entre os táxons, como a tribo Andropogoneae (Poaceae). A presente tese utiliza sequências de DNA, como genes nucleares de cópia-única (low-copy nuclear loci) e sequenciamento completo do plastoma, para resolver a circunscrição de complexos de espécies em Andropogoneae, particularmente dos gêneros Saccharum e Eriochrysis, bem como para investigar o posicionamento filogenético dos mesmos em relação aos demais gêneros da tribo. Aspectos filogenéticos, taxonômicos e nomenclaturais foram investigados. Do ponto de vista nomenclatural, foi possível esclarecer que Andropogoneae Dumortier é o nome correto para a tribo, e não Sacchareae Martinov, como recentemente sugerido por diversos autores. As análises filogenéticas realizadas corroboram a hipótese de uma diversificação inicial rápida em Andropogoneae e a não monofilia da subtribo Saccharinae. A origem alopoliploide do gênero Saccharum foi demonstrada a partir de evidências de genes nucleares. Saccharum s.l. é polifilético e Tripidium deve ser reconhecido como um gênero distinto. As análises filogenéticas também foram capazes de resolver a circunscrição interna de Saccharum s.l., confirmando a ocorrência de três espécies nativas na América do Sul: S. angustifolium, S. asperum e S. villosum. A ocorrência de híbridos naturais entre S. villosum e S. angustifolium foi documentada. As análises filogenéticas de Eriochrysis confirmaram a monofilia do gênero e resolveram a circunscrição de suas espécies: E. villosa é um táxon distinto de E. cayennensis, bem como E. laxa é uma espécie distinta de E. warmingiana. Híbridos naturais entre E. laxa e E. villosa também foram documentados. Eriochrysis villosa é citada pela primeira vez para o Uruguai e E. laxa para o estado do Rio Grande do Sul. A presente tese demonstrou a eficiência dos genes nucleares de cópia única na delimitação de espécies e gêneros da tribo Andropogoneae, mesmo na presença de poliploidia, evolução reticulada e radiação recente. O sequenciamento completo do plastoma também se mostrou uma ferramenta extremamente promissora para inferências filogenéticas em Andropogoneae.

Species delimitation is a vital issue concerning evolutionary biology and conservation of biodiversity. However, delimiting species based on morphology is a difficult task especially in plant groups with an evolutionary history involving rapid radiation and little morphological discontinuity between taxa, as the tribe Andropogoneae (Poaceae). The present thesis uses DNA sequences, such as low-copy nuclear genes and complete plastome sequencing, to resolve the taxonomic circumscriptions of species complexes in Andropogoneae, particularly from genera Saccharum and Eriochrysis, and to investigate their phylogenetic affinities to other genera of the tribe. Phylogenetic, taxonomic, and nomenclatural aspects were investigated. We clarified that Andropogoneae Dumortier is the correct name for the tribe, rather than Sacchareae Martinov, as recently suggested by several authors. The present phylogenetic analyses support the hypothesis of an initial rapid diversification in Andropogoneae and the non-monophyly of subtribe Saccharinae. The allopolyploid origin of Saccharum was demonstrated using evidence from nuclear genes. Saccharum s.l. is polyphyletic and Tripidium should be recognized as a distinct genus. The phylogenetic analyses were also able to define the circumscriptions of the species of Saccharum s.l., confirming the occurrence of three native species in South America: S. angustifolium, S. asperum and S. villosum. The occurrence of natural hybrids between S. villosum and S. angustifolium was documented. The phylogenetic analyses of Eriochrysis confirmed the monophyly of the genus and resolved the circumscriptions of its species: E. villosa is distinct from E. cayennensis, and E. laxa is distinct from E. warmingiana. Natural hybrids between E. laxa and E. villosa were also documented. Eriochrysis villosa is reported here for the first time for Uruguay and E. laxa for the State of Rio Grande do Sul. The present thesis has demonstrated the efficiency of low-copy nuclear genes in the delimitation of species and genera from tribe Andropogoneae, even in presence of polyploidy, reticulate evolution and recent radiation. The complete plastome sequencing is also a promising tool for phylogenetic inferences in Andropogoneae.