Estudos filogenéticos e filogeográficos nos gêneros Athenaea sendtn. e Aureliana sendtn. (Solanaceae)

Abstract

Os gêneros Athenaea e Aureliana (Solanaceae) são compostos por sete e oito espécies, respectivamente, e os mesmo são distintos pela presença do cálice acrescente, que envolve o fruto, nas espécies de Athenaea. Suas plantas são arbustos com flores brancas com máculas esverdeadas ou roxas. A espécie mais abundante do grupo é Aureliana fasciculata, que ocorre ao longo de toda a Mata Atlântica. As demais espécies são raras. Athenaea e Aureliana são considerados gêneros irmãos, de acordo com a mais recente análise filogenética da família Solanaceae, e pertencem à subtribo Withaninae. Esta subtribo apresenta uma distribuição intrigante, pois é composta por apenas sete gêneros que ocorrem na América do Sul, Eurásia, norte da África e Ásia, além do arquipélago do Havaí, da Ilha de Santa Helena e das Ilhas Canárias. O objetivo geral deste trabalho foi contribuir para o conhecimento das relações evolutivas entre as espécies dos gêneros Aureliana e Athenaea. Para isso, foram realizadas a análise filogenética e a datação a partir de dados moleculares dos gêneros Athenaea e Aureliana, incluindo os demais gêneros da subtribo Withaninae, além da análise filogeográfica de Aureliana fasciculata. Para as análises filogenéticas foram sequenciadas cinco regiões do genoma plastidial (gene ndhF, intron trnL e os espaçadores plastidiais trnL-trnF, psaI-accD e trnC-ycf6). Os resultados obtidos indicam que a diversificação das espécies dos gêneros Athenaea e Aureliana a partir de um ancestral comum ocorreu cerca de 3,9 milhões de anos atrás. Não foram detectados clados correspondentes a cada um dos gêneros. Para a análise filogeográfica de Aureliana fasciculata foram sequenciados os espaçadores plastidiais trnH-psbA e trnS-trnG. Foram detectados quatorze haplótipos em 112 indivíduos da espécie, que também apresentou sinais de estruturação geográfica, com moderado isolamento por distância. Uma putativa barreira Norte/Sul entre os haplótipos, localizada ao sul do rio Doce (Espírito Santo, Brasil) também foi inferida. Uma expansão populacional há cerca de 50–60 mil anos atrás foi detectada, o que coincide com registros palinológicos de expansão da área florestal na Mata Atlântica. Os eventos históricos que moldaram a distribuição e demografia atual de Aureliana fasiculata são anteriores ao último máximo glacial e parecem estar relacionados a eventos climáticos do Pleistoceno. Por último, foi construída e validada uma biblioteca enriquecida em microssatélites de Aureliana fasciculata. Foram descritos sete pares de ―primers‖ polimórficos, com três alelos por locus, em média, e 6 heterozigosidade observada entre 0,05 e 1,00. A ampliação da amostragem e a utilização de marcadores moleculares de evolução mais rápida poderão trazer informações ainda mais completas sobre a taxonomia e história evolutiva dos gêneros Athenaea e Aureliana.

Athenaea and Aureliana (Solanaceae) genera are composed by seven and eight species, respectively. The character that distinguishes both genera is the presence of acrescent calyx, which involves the fruit, in Athenaea species. The plants are shrubs with white flowers and green or purple stains. The most abundant species of the group is Aureliana fasciculata, which occurs along the Atlantic Rainforest. All remaining species are rare. Both genera are considered as sister groups, according to the most recent phylogenetic analysis of Solanaceae family, and they both belong to subtribe . This group presents a puzzling distribution. It is composed by seven genera that occur in South America, Eurasia, North of Africa and Asia, plus Hawaiian Archipelago and St. Helena and Canary Islands. The main goal of the present study is to contribute to the knowledge of the evolutive relationship among the species of Athenaea and Aureliana. In order to do this, a phylogenetic analysis and molecular dating based on molecular data was performed, including Athenaea and Aureliana species, plus subtribe Withaninae representatives. The phylogeography of Aureliana fasiculata was also investigated. Five plastidial genomic regions (ndhF gene, trnL intron, and trnL-trnF, psaI-accD and trnC-ycf6 intergenic spacers) were employed to the phylogenetic analysis. The obtained result indicates that the diversification of Athenaea and Aureliana species from their common ancestor occurred circa 3.9 million years ago. Clades corresponding to each genus were not detected. The trnH-psbA and trnS-trnG plastidial spacers were employed to perform phylogeographic analysis of Aureliana fasciculata. Fourteen haplotypes were detected among 112 individuals. The species displayed signs of geographic structure and moderate isolation by distance. A putative barrier among North/South haplotypes, located south of the Doce River (Espírito Santo, Brazil), was also inferred. A populational expansion circa 50 – 60 thousand years ago was detected, which agrees with palinological information regarding forest area expansion at the same period at the Atlantic Rainforest. The historical events that shaped the present geographic pattern and domography are older than the Last Glacial Maximum, and they seem to be related to Pleistocene climatic events. At last, a microsatellite-enriched library was constructed and validated to Aureliana fasciculata. Seven pairs of polymorphic microsatellite primers were described, which displayed three alleles per locus, on average, and observed heterozygosity that ranged from 0.05 to 1.00. A broader sampling and the use of rapdly evolving molecular markers may provide more 8 complete information about the taxonomy and evolutive history of Athenaea and Aureliana genera.