Variabilidade genética em populações naturais de Petunia exserta Stehmann (Solanaceae)

Abstract

O gênero Petunia Juss. é caracterizado pela distribuição exclusivamente sulamericana e diversificação recente. Petunia exserta Stehmann é uma espécie endêmica da região fisiográfica da Serra do Sudeste (RS). Essa região faz parte do Bioma Pampa e apresenta um relevo muito característico com a presença de grandes torres de pedra. As plantas de Petunia exserta são encontradas nessas torres, em reentrâncias semelhantes a pequenas cavernas, um habitat muito restrito e inóspito para as outras espécies do gênero. Além de P. exserta, são descritas cerca de 30 espécies de plantas endêmicas dessa região, o que faz da Serra do Sudeste um local muito importante para a preservação da biodiversidade do Bioma Pampa. Este trabalho teve como objetivo principal caracterizar a estrutura populacional da espécie P. exserta através de marcadores moleculares plastidiais e nucleares. Dentro desse objetivo maior, também são objetivos desse trabalho: caracterizar as novas populações encontradas quanto ao modo de vida e variabilidade fenotípica; avaliar a presença de introgressão gênica a partir de P. axillaris; e fornecer subsídios que reforcem a necessidade da criação de uma unidade de conservação na Serra do Sudeste. Foram analisados 655 indivíduos para as sequências concatenadas dos espaçadores intergênicos plastidiais trnH/psbA e trnG/trnS e 487 indivíduos foram genotipados para cinco marcadores nucleares do tipo CAPS (cleaved amplified polymorphic sequences). As populações de P. exserta estudadas se caracterizam por uma ampla variabilidade fenotípica na coloração das flores e posição do aparelho reprodutivo. A análise dos dados demonstrou que a introgressão entre P. exserta e P. axillaris é restrita, possivelmente devido à seleção adaptativa, o que sugere que o habitat diferenciado pode desempenhar um papel importante nesse aspecto. A Análise de Variância Molecular (AMOVA) demonstrou grande estruturação genética, indicando o endocruzamento como uma característica da espécie. O compartilhamento de haplótipos plastidiais e alelos nucleares juntamente com a distribuição geográfica simpátrica, a ocorrência de eventos de hibridação e a pouca variabilidade genética permitem sugerir que P. exserta é uma espécie derivada de P. axillaris. Assim, a manutenção dessa espécie é dependente da manutenção do seu habitat que é limitado aos pequenos abrigos das torres da Serra do Sudeste.

Petunia Juss. is a genus characterized by an exclusive South American distribution and by its recent diversification. Petunia exserta Stehmann is an endemic species from Serra do Sudeste (RS) phisiographic region, which is parte of the Pampa biome and has a characteristic landscape with the presence of stone towers. P. exserta plants grow in these towers, in shady cracks resembling small caves. Its habitat is very restrict and inhospitable for the other species of the genus. In addition to P. exserta, more than 30 endemic plant species are described for this region, making of the Serra do Sudeste a very important region for maintaining the biodiversity of the Pampa biome. The main goal of this study was characterizing P. exserta population structure using chloroplast and nuclear markers. Within this framework, other goals of this study are: characterizing the newly discovered populations regarding its habit and phenotypic variation; evaluating the occurrence of introgression from P. axillaris; and presenting evidences that reinforce the need of a conservation unit in the Serra do Sudeste region. Overall, 655 plants were analyzed for the plastidial intergenic spacers trnH/psbA and trnG/trnS, and five CAPS (cleaved amplified polymorphic sequences) nuclear markers were used to genotype 487 individuals. The populations of P. exserta found were characterized by a wide phenotypic variation regarding flower color and position of the reproductive organs. Data analyses indicated low levels of introgression between P. exserta and P. axillaris, possibly due to natural selection, suggesting that the different habitat for these two species may influence this point. As shown by the Molecular Variance Analyze (AMOVA) the species presents strong genetic structure, indicating that inbreeding seems to be a characteristic of this species. The sharing of both cpDNA haplotypes and nuclear alleles, together with the sympatric geographical distribution, hybridization, and low genetic variability in P. exserta allow the suggestion that P. exserta is derived from P. axillaris. Thus, the maintenance of this species depends on the maintenance of its habitat, which is restricted to the small shelters on the towers in the Serra do Sudeste region.