Hibridização de três espécies de pétalas amarelas de Aechmea subgênero Ortgiesia (Bromeliaceae)

Abstract

Aechmea é reconhecido como o maior e mais problemático gênero (taxonomicamente) dentro da subfamília Bromelioideae (Bromeliaceae), apresentado grande variabilidade morfológica, reprodutiva e vegetativa. Um recente estudo envolvendo as espécies de Aechmea subgênero Ortgiesia detectou um híbrido putativo entre Aechmea comata (Gaudich.) Baker e A. caudata Lindm. No mesmo estudo, A. comata e A. kertesziae Reitz demonstraram um compartilhamento de haplótipos plastidiais, o que pode ser devido à retenção de polimorfismo ancestral, à ocorrência de hibridação, ou mesmo ao fato dessas espécies serem um único taxa, já que a delimitação usando morfologia é desafiadora. Estas três espécies sobrepõem período de floração, compartilham um polinizador e são encontradas em simpatria (A. comata e A. caudata) (A. comata e A. kertesziae) na Ilha de Santa Catarina. Portanto, o objetivo deste estudo foi investigar a delimitação taxonômica e a hibridação entre essas três espécies. Para isso, foram utilizados dez marcadores de microssatélites nucleares (nuSSR) e seis plastidiais (cpSSR), dados morfológicos e ecológicos, bem como experimentos de polinização controlados. Foram amostrados 244 indivíduos pertencentes às três espécies, oriundos de quatro populações alopátricas e quatro populações simpátricas. As análises bayesianas indicaram que cada espécie apresenta um perfil genético distinto, embora híbridos tenham sido identificados pelas análises moleculares. Aechmea comata demonstrou a maior diversidade genética já relatada para bromélias. Os híbridos identificados pelas análises bayesianas não apresentaram morfologia intermediária, dificultando sua identificação na natureza. Os dados morfológicos e ecológicos apoiam os dados moleculares de que A. comata, A. caudata e A. kertesziae são entidades distintas. Aechmea kertesziae apresentou sobreposição de características morfológicas com A. comata e A. caudata, devido à grande variabilidade intraespecífica. A análise ecológica demonstrou que as três espécies têm diferentes preferências de microhabitat. Dados de cruzamentos artificiais confirmaram a compatibilidade reprodutiva de A. comata com A. caudata e A. kertesziae. É provável que um conjunto de barreiras pré-zigóticas, como isolamento fenológico e etológico, autocompatibilidade e talvez barreiras pós-zigóticas, como baixa viabilidade ou esterilidade dos híbridos (incompatibilidades pós-zigóticas de Bateson-Dobzhanky-Muller) estejam envolvidas na manutenção da integridade de A. comata, A. caudata e A. kertesziae.

Aechmea is recognized as the largest and most problematic taxonomically genus within subfamily Bromelioideae (Bromeliaceae), presenting great morphological, reproductive and vegetative variability. A recent study involving species of Aechmea subgenus Ortgiesia detected a putative hybrid between Aechmea comata (Gaudich.) Baker and A. caudata Lindm. In the same study, A. comata and A. kertesziae Reitz showed plastid haplotype sharing, which could be due to retention of ancestral polymorphism, occurrence of hybridization or even due the fact that these species are the same taxa, as the delimitation using morphology is challenging. These three species overlap in flowering time, share one pollinator, and are found in simpatry (A. comata and A. caudata) (A. comata and A. kertesziae) in the Santa Catarina Island. Therefore, the objective of this study was to investigate the taxonomic delimitation and hybridization among these three species. To do so, we used ten nuclear (nuSSR) and six plastid (cpSSR) microsatellite markers, morphological and ecological data, as well as controlled pollination experiments. We sampled 244 individuals belonging to the three species from four allopatric populations and four sympatric populations. Bayesian analyses indicated that each species present a distinct genetic profile, although hybrids have been identified by molecular analyzes Aechmea comata has demonstrated the highest genetic diversity already reported for bromeliads. The hybrids identified by Structure analyses did not show intermediate morphology, making difficult their identification in nature. The morphological and ecological data support the molecular data that A. comata, A. caudata, and A. kertesziae are distinct entities. Aechmea kertesziae presents overlapping morphological features with A. comata and A. caudata, due to great intraspecific variability. Ecological analysis has demonstrated that the three species have different preferences of microhabitat. Artificial crosses data confirmed the reproductive compatibility between A. comata with A. caudata and with A. kertesziae. It is likely that a set of prezygotic barriers as phenological and ethological isolation, self-compatibility, and perhaps postzygotic barriers, as low viability or sterility of hybrids, postzygotic Bateson-Dobzhanky-Muller incompatibilities are involved in maintaining species integrity of A. comata, A. caudata, and A. kertesziae.