Estudos evolutivos em Verbenoxylum reitzi(Moldenke) tronc.(Verbenaceae)

Abstract

Verbenoxylum (Verbenaceae – Lamiales) é um gênero monotípico de hábito arbóreo restrito ao limite sul da Mata Atlântica. Apesar da presença de um estudo filogenético sobre a classificação da família Verbenaceae empregando marcadores moleculares, o posicionamento de Verbenoxylum reitzii permanece incerto. Através de estudos filogenéticos moleculares é possível investigar o relacionamento entre os organismos e processos evolutivos que possam ter tido papel importante na diferenciação e distribuição dos mesmos. Análises de diversidade genética com marcadores moleculares que tenham histórias evolutivas distintas podem promover um entendimento mais profundo de eventos históricos e recentes que possam ter influenciado na distribuição da variabilidade genética atual. Estudos genéticos populacionais e de modelagem de nicho ecológico (ENM; combina distribuição geográfica e variáveis ambientais) em espécies vegetais da Mata Atlântica podem auxiliar a desvendar a influência das mudanças climáticas geradas pelos ciclos glaciais/interglaciais na composição desta floresta. Este trabalho teve por objetivo contribuir para o entendimento da história evolutiva de V. reitzii através de análises filogenéticas e de diversidade genética populacional. Foram realizados quatro trabalhos que correspondem aos capítulos desta tese. No primeiro capítulo, foi inferido o posicionamento de V. reitzii em Verbenaceae com base nos marcadores moleculares trnL-trnF e ndhF. Os resulatdos mostraram que esta espécie está incluída na tribo Duranteae, sendo grupo-irmão de Recordia Moldenke (gênero monotípico endêmico da Bolívia). Foi proposta uma nova combinação para V. reitzii que foi incluída em Recordia. No segundo capítulo, foram desenvolvidos 11 marcadores variáveis do tipo SSRs para V. reitzii e foi testada a transferabilidade destes nos gêneros relacionados Recordia e Duranta. Dez loci de SSRs amplificaram em Recordia e nenhum em Duranta. No terceiro capítulo, foram utilizados dez loci de SSRs (desenvolvidos no capítulo 2) junto com regiões do cpDNA para caracterizar a variabilidade intraespecífica de V. reitzii. Além disto, foram realizadas análises de ENMs e testes de hipóteses de divergência e conservatismo de nicho para V. reitzii e R. boliviana. Os resultados apontaram uma diversidade genética baixa para V. reitzii, que pode ser associada com a sua distribuição restrita, pequeno tamanho populacional e efeito fundador. As ENMs indicaram que a distribuição atual de Verbenoxylum e Recordia deve ter sido influenciada por mudanças climáticas do passado e os testes de divergência e conservatismo de nicho mostraram a importânica de variáveis ambientais na divergência e distribuição das duas espécies. Por fim, no quarto capítulo, foram analisadas as relações evolutivas dentro da tribo Duranteae, a qual Verbenoxylum pertence, utilizando marcadores do cpDNA e nucleares de sequência.

Verbenoxylum (Verbenaceae – Lamiales) is a monotypic tree genus restricted to the southern limit of the Brazilian Atlantic Forest. Despite of the presence of a phylogenetic study on the classification of the Verbenaceae family using molecular markers, the placement of Verbenoxylum reitzii remains uncertain. Using molecular phylogenetic studies it is possible to investigate the relationship between organisms and the evolutionary processes that might have had an important role on their differentiation and distribution. Genetic diversity analyses with molecular markers that present distinct evolutionary histories may provide a deeper understanding of historical and recent events that might have influenced on the present distribution of genetic variability. Population genetic studies and ecological niche modeling (ENM; combines geographic distribution and environmental variables) for plant species from the Atlantic forest might help to reveal the influence of environmental changes generated as consequences of the glacial/interglacial cycles in the composition of this forest. The aim of the present project was to contribute for the understanding of V. reitzii evolutionary history through phylogenetic and population genetic diversity analyses. Four studies were developed which correspond to the chapters of the present thesis. In the first chapter, the position of V. reitzii within the Verbenaceae was inferred based on the molecular markers trnL-trnF e ndhF. The results showed that this species is included in the tribe Duranteae, sister to Recordia Moldenke (monotypic genus endemic to Bolivia). A new combination for V. reitzii was proposed, including the species in Recordia. In the second chapter, 11 variable SSRs markers were developed for V. reitzii and cross-amplification was tested in the related genera Recordia and Duranta. Ten loci amplified in Recordia and all failed in Duranta. In the third chapter, ten SSR loci (developed in chapter 2) were used along with cpDNA regions to evaluate the intraspecific variability in V. reitzii. Besides, ENMs and tests of hypotheses of niche divergence and conservatism were performed for V. reitzii and R. boliviana. The results indicated that V. reitzii has a low genetic diversity, which may be related to its narrow distribution, small population size, and founder effect. The ENMs pointed that the present distribution of Verbenoxylum and Recordia may have been influenced by past climatic changes and the tests of niche divergence and conservatism showed the importance of environmental variables on the diversification and distribution of the two species. Lastly, in the fourth chapter, evolutionary relationships within Duranteae, the tribe where Verbenoxylum belongs, were analyzed using plastidial and nuclear markers.