Diversidade genética do complexo Sisyrinchium vaginatum (Iridaceae) : aspectos moleculares e citogenéticos

Abstract

O “complexo Sisyrinchium vaginatum” (Iridaceae) compreende as espécies pertencentes à seção Viperella, caracterizada por plantas apresentando folhas basais ausentes a muito reduzidas, com caule aéreo ancipitado, flores amarelas e folhas com bainha desenvolvida. Fazem parte deste complexo as espécies Sisyrinchium ciliolatum (Ravenna) Ravenna, S. deflexum R. C. Foster, S. marchioides Ravenna, S. perpruinosum (Ravenna) Ravenna, S. reitzii R. C. Foster, S. scalarium Ravenna, S. sinuosum Ravenna, S. sulcatum Gillies ex Hook., S. tenuifolium Humb. & Bonpl. ex Wild., S. tereticaule Ravenna S. alatum Hook., S. alatum var. minor Rusby, S. balansae Baker, S. distantiflorum Kränzlin, S. glaziovii Baker, S. incurvatum Gardner ex Hook., S. mandonii Baker, S. marchio (Vell.) Steud., S. parvifolium Baker, S. restioides Spreng., S. sulcatum Gillies ex Hook., S. vaginatum Spreng., S. weirii Baker. São plantas perenes com representantes distribuídos nas Américas do Sul, Central e México. No Sul do Brasil, observações de campo têm permitido verificar a existência de uma grande variação morfológica, principalmente vegetativa. Todas as espécies estudadas apresentaram número básico de cromossomos x = 9, sendo em sua maioria diplóides (2n = 18). Os números cromossômicos descritos na literatura para espécies deste grupo eram restritos a S. alatum (2n = 4x = 36), para o Mexico e Peru Não foram relatados anteriormente diplóides ou hexaplóides para estas espécies. Poucos estudos abordaram aspectos do sistema de cruzamento deste gênero e nenhum estudo acessou a diversidade genética encontrada neste grupo taxonômico. Em vista da escassez de estudos sobre a biologia e diversidade genética das espécies componentes do “complexo S. vaginatum” e sua importância como grupo de espécies nativas, além da categorização de Sisyrinchium vaginatum como espécie em perigo de extinção, este trabalho aliou métodos citogenéticos e moleculares, com o uso de marcadores dominantes do tipo ISSR-PCR para caracterizar as espécies deste complexo que ocorrem no Sul do Brasil. As espécies apresentaram-se bem definidas com o uso das ferramentas utilizadas nesse estudo, sendo que a maior parte da variação existente encontrou-se em nível intrapopulacional. A maioria das espécies que ocorre nestes três estados é diplóide, 2n = 2x = 18. Dentre as sete espécies ocorrentes no Rio Grande do Sul, seis (S. balansae, S. parvifolium, S. restioides, S. vaginatum, Sisyrinchium sp. nova 2 e Sisyrinchium sp. nova 3) são diplóides e apenas uma espécie é tetraplóide (S. marchioides), 2n = 4x = 36. Enquanto que para o estado de Santa Catarina foram encontradas sete espécies diplóides (S. alatum, S. balansae, S. parvifolium, S. restioides, S. vaginatum, S. vaginatum perpruinosum e Sisyrinchium sp. nova 1) e duas espécies tetraplóides (S. marchioides e S. marchio). Contudo, para o estado do Paraná foi encontrada uma espécie hexaplóide (S. weirii), 2n = 6x = 54, duas espécies tetraplóides (S. marchioides e S. marchio) e cinco espécies diplóides (S. alatum, S. balansae, S. parvifolium, S. restioides, S. vaginatum). A poliploidização possui maior relevância em maiores altitudes, onde as espécies poliplóides são encontradas. Com isso, o único acesso tetraplóide encontrado no Rio Grande do Sul foi coletado apenas em regiões serranas. Os marcadores ISSR foram utilizados para a construção de um dendrograma. Observa-se no dendrograma que as espécies poliplóides não estão agrupadas. Um agrupamento bem suportado (bootstrap de 96%) foi constituído pelas espécies S. vaginatum (2n = 18), S. marchioides (2n = 36) e S. restioides (2n = 18). No extremo oposto a este grupo, encoutrou-se a espécie S. palmifolium, na forma de um agrupamento externo, concordando com a morfologia, já que esta faz parte de um grupo de espécies próximas a este complexo. Os estudos reprodutivos mostraram que S. vaginatum é auto-incompatível, sendo sua polinização completamente dependente de vetores, principalmente abelhas coletoras de pólen e sirfídeos no Estado do Rio Grande do Sul. Estes resultados mostram que a complexidade encontrada neste grupo é devida a múltiplos mecanismos evolutivos, confirmando a necessidade de que diferentes abordagens sejam utilizadas na caracterização desta diversidade e de suas consequências evolutivas.

“Sisyrinchium vaginatum complex” belongs to the section Viperella, characterized by absent or extremely reduced basal leaves, ancipitated stem, yellow dish flowers, and leaves with large sheaths along the stem. The species Sisyrinchium ciliolatum (Ravenna) Ravenna, S. deflexum R. C. Foster, S. marchioides Ravenna, S. perpruinosum (Ravenna) Ravenna, S. reitzii R. C. Foster, S. scalarium Ravenna, S. sinuosum Ravenna, S. sulcatum Gillies ex Hook., S. tenuifolium Humb. & Bonpl. ex Wild., S. tereticaule Ravenna S. alatum Hook., S. alatum var. minor Rusby, S. balansae Baker, S. distantiflorum Kränzlin, S. glaziovii Baker, S. incurvatum Gardner ex Hook., S. mandonii Baker, S. marchio (Vell.) Steud., S. parvifolium Baker, S. restioides Spreng., S. sulcatum Gillies ex Hook., S. vaginatum Spreng., S. weirii Baker. belong to this species complex. They are perennial with representives distributed in South and Central Americas and Mexico. In Southern Brazil, field observations allowed to verify the existence of a wide morphological variation, mainly vegetative. The chromosome numbers described in the literature for this group of species are restricted to S. alatum (2n = 4x = 36), from Mexico and Peru. None diploid or hexaploid species were reported before for this group. Studies addressing mating system or molecular aspects relatives to this group are unknown Taking acount the scarceity of studies about the biology and genetic diversity of “S. vaginatum complex” species and its importance as a native group of species, besides that categorization of Sisyrinchium vaginatum as an endangered species. This study tried to bring together cytogenetic and molecular methods, using a dominant marker of the ISSR-PCR to characterize the species belonging to this complex that occurred in Southern Brazil. The species are quite structured, being the most part of the existing variation under intrapopulation level. All species studied presented basic chromosome number x=9, most of them being diploids (2n=2x=18). Among the seven species occurring in Rio Grande do Sul six were diploid (S. balansae, S. parvifolium, S. restioides, S. vaginatum, Sisyrinchium sp. nova 2 e Sisyrinchium sp. nova 3) and just one species was tetraploid, S. marchioides (2n =2x= 36). To the Santa Catarina state were found diploids (S. alatum, S. balansae, S. parvifolium, S. restioides, S. vaginatum, S. vaginatum perpruinosum e Sisyrinchium sp. nova 1) and tetraploids (S. marchioides e S. marchio), while for the Parana state was found one hexaploid species, S. weirii (2n=2x=54), tetraploids (S. marchioides e S. marchio), and diploids (S. alatum, S. balansae, S. parvifolium, S. restioides, S. vaginatum). Polyploidization had more importance in higher grasslands, where the polyploid species are more commonly found. The polyploid species did not clustering on the dendrogram. A quite supported cluster (bootstrap of 96%) was formed for S. vaginatum (2n = 18), S. marchioides (2n = 36) e S. restioides (2n = 18) species. On the opposite extreme of this cluster is the S. palmifolium species, used in this analysis as outgroup, it is in agreement with morphology, even so it belongs to a closely related group of this complex. The breeding system studies presented that S. vaginatum is auto-incompatible, being the pollination carried out by pollen collector bees or sirphids in Rio Grande do Sul. These results show that the complexity found in this group is due to multiple evolutionary mechanisms, confirming the needs to use different approaches for the characterization of this diversity and of its evolutionary consequences.