Análise da variação genética adaptativa em populações naturais de Eugenia uniflora L. (Myrtaceae)

Abstract

O conhecimento sobre a história evolutiva de uma espécie é essencial para obter insights sobre processos que contribuíram para os padrões atuais de distribuição e diversidade dessa espécie. Entender a evolução de uma espécie envolve a compreensão de sua história demográfica, estruturação populacional e também os mecanismos envolvidos na adaptação local. Neste contexto, os avanços em genômica e tecnologia de sequenciamento de DNA estão revolucionando o entendimento da história evolutiva das espécies, pois possibilitam o desenvolvimento de plataformas de genotipagem de alto rendimento, facilitando o uso de análises multilocus para identificar as regiões genômicas responsáveis pela adaptação local e trazendo uma visão detalhada sobre a história demográfica e a estrutura de populações. Além disso, estes dados permitem a identificação de loci responsáveis ou associados com adaptações locais e compreender as estratégias de adaptação que possibilitam algumas plantas sobreviverem em diferentes condições ambientais. Eugenia uniflora L. é uma espécie pertencente à família Myrtaceae e que apresenta uma ampla distribuição ao longo dos domínios da Floresta Atlântica (DFA). Popularmente conhecida como pitanga ou cereja-brasileira, E. uniflora é bastante versátil e cresce em vários habitats diferentes, ocorrendo como um arbusto ou árvore pequena em ambientes arenosos de restinga na planície costeira, próximo ao oceano e também no sul do Brasil apresenta-se como árvore, em ambientes de mata ciliar. Essas características, aliadas ao fato de que esta espécie seja uma das espécies-chave presentes em diferentes regiões fitogeográficas que integram a DFA, fazem com que ela seja um excelente modelo para estudos de variação adaptativa. Dessa forma, a presente dissertação teve como objetivo o estudo da variação genética adaptativa em populações naturais de E. uniflora. Para isso, foram selecionados 30 genes candidatos envolvidos em diferentes vias de sinalização com as respostas ao estresse abiótico, através da análise do transcriptoma da folha de E. uniflora. As sequências desses genes foram amplificadas por PCR em 96 indivíduos provenientes de populações de ambientes contrastantes. Os fragmentos amplificados foram submetidos ao sequenciamento usando plataforma de Sequenciamento de Nova Geração para a identificação e genotipagem de marcadores SNPs (Single Nucleotide Polimorphism). Após a análise do sequenciamento, um total de 381 SNPs, distribuídos em 16 genes foram identificados e genotipados em 84 indivíduos. A análise de FST outlier revelou dois loci sob seleção positiva, um no gene que codifica uma dehidrina e outro no gene que codifica uma Lea14-A, genes estes previamente reportados estarem envolvidos com estresse de resposta à seca em plantas.

The knowledge about the evolutionary history of a species is essential to gain insight into processes that contributed to the current patterns of distribution and diversity of this species. It involves the understanding of demographic history, population structure and also the mechanisms involved in local adaptation. In this context, advances in genomics and DNA sequencing technology are revolutionizing the understanding of the evolutionary history of the species, as they allow the development of high-throughput genotyping platforms, facilitating the use of multilocus analysis to identify genomic regions responsible for local adaptation. It also gives detailed insight into the demographic history and population structure. Furthermore, these data allow the identification of loci responsible for or associated with local adaptations and comprises adaptation strategies that enable some plants to survive in different environmental conditions. Eugenia uniflora L. is a species belonging to Myrtaceae family, wide distributed over the Atlantic Forest Domain (AFD). Popularly known as Pitanga or Brazilian-cherry, it is quite versatile and grows in distinct habitats, occurring as a shrub or small tree in sandy environments (Restinga) on the coastal plain near the ocean and as a tree in southern Brazil (riparian forest). These characteristics, combined with the fact that this species is one of the key species present in different phytogeographic regions of the AFD, make this species an excellent model for studies of adaptation. Thus, the present work aims to study the adaptive genetic variation in natural populations of E. uniflora. For this, we selected 30 candidate genes involved in different signaling pathways with the responses to abiotic stress by transcriptome analysis of E. uniflora. The sequences of these genes were amplified by PCR in 96 individuals from populations of different environments. The amplified fragments were subjected to sequencing using Next Generation Sequencing platform for the identification and genotyping of SNP markers (Single Nucleotide Polymorphism). After sequencing analysis, a total of 381 SNPs spread on 16 genes were identified and genotyped in 84 individuals. The FST outlier analysis revealed two loci under positive selection, one present in a gene encoding a dehydrin and another in a gene encoding a Lea14-A. These two genes were previously reported to be involved in drought stress response in plants.