Filogenia e diversidade genética do gênero Cunila D.Royen ex L.,(Lamiaceae)

Abstract

O gênero Cunila D. Royen ex L. (Lamiaceae) encontra-se na América de forma disjunta, apresentando dois centros de distribuição de espécies, um na América do Norte e outro na América do Sul o qual apresenta três seções: Incanae, Incisae e Spicatae. As espécies do gênero Cunila são usadas na medicina popular com várias finalidades, o óleo essencial destas espécies apresenta atividades sobre microorganismos patogênicos e insetos. Os resultados obtidos neste trabalho, a partir do seqüenciamento de regiões nucleares e plastidiais, contribuem para elucidar a história evolutiva deste gênero, sendo este o primeiro relato filogenético para o gênero Cunila. Baseado nos resultados fortemente apoiados pelos diversos tratamentos estatísticos se pode observar a parafilia do gênero Cunila, sugerindo-se ainda a união de duas seções geneticamente muito similares, as seções arbustivas Incanae e Incisae. Paralelamente a este estudo, os marcadores moleculares ISSR foram aplicados visando contribuir para a classificação das espécies Sul-Americanas. Os resultados obtidos apontam para a separação destas espécies em dois grupos: arbustos e subarbustos, reforçando os resultados referentes à análise filogenética do gênero. O grupo de espécies arbustivas foi formado pelas seções Incanae e Incisae, enquanto que o grupo subarbustivo foi formado pela seção Spicatae. Os marcadores moleculares ISSR foram empregados, igualmente, no estudo de variabilidade genética dentro e entre populações de Cunila menthoides. Cada população foi caracterizada como um "pool" gênico distinto correspondendo a sua distribuição geográfica, apresentando baixa variabilidade intrapopulacional, e indicando que cada população é derivada de um limitado número de plantas com baixa troca gênica entre as populações. Diferentes populações de C. menthoides foram sujeitas à hidrodestilação por arraste a vapor e seu óleo essencial analisado em GS e GS-MS. Dois diferentes quimiotipos foram observados: pulegona e linalol, sendo que alguns indivíduos apresentaram variações relativas entre as percentagens de pulegona e mentona. Na rota biossintética dos monoterpenos, pulegona pode ser reduzido a mentona, pela ação da enzima pulegona redutase (PR). A alta ou baixa expressão da PR pode resultar no respectivo aumento ou diminuição de produção de mentona ou pulegona. O quimiotipo linalol foi formado unicamente por uma população, enquanto que todas as outras populações estudadas integraram o grupo caracterizado por pulegona. A seção Incanae é composta por uma única espécie: Cunila incana. A análise de seu óleo essencial demonstrou alta percentagem de sesquiterpenos, não sendo esta uma característica do gênero, sendo que todas as pesquisas realizadas com óleos essenciais de outras espécies do gênero indicaram altas concentrações de monoterpenos, e por conseqüência, poucos compostos sesquiterpênicos. Os resultados obtidos contribuem para o conhecimento químico e genético deste gênero com enorme potencial aromático e medicinal, o qual possui ampla distribuição no Rio Grande do Sul.

The genus Cunila D. Royen ex L. (Lamiaceae) is an american genus and presents two centers of distribution, one in North America and another in the southern of South America. It´s species are classified into three sections: Incanae, Incisae and Spicatae. Cunila species are used in folk medicine for a lot purposes, moreover, Cunila essential oils have compounds responsible for antibacterial, antifungal and insecticidal activity. The results obtained in this work, based on the sequencing from nuclear and chloroplast sets, contributed to clarify the origin and evolution of these species, being the first phylogenetic report for this genus. Based on the strongly statistical supported results the paraphyly of Cunila were reported and we suggest the union of the two South American sections formed by shrubs species (Incisae and Incanae). In addition, the molecular markers ISSR were applied to contribute with the classification of the South American species. The results showed two main clusters, one consisting of shrubs and the second by subshrubs species, which refforces the data showed in the phylogenetic study. The shrub group was composed by species representing Incanae and Incisae sections, meanwhile the subshrub group was characterized by the species from Spicatae section. The molecular markers ISSR were also applied to access inter and intrapopulational genetic variability of Cunila menthoides. Each population were characterized as a distinct genetic pool according with the geographic distribution, populations analyzed were genetically structured with low genetic variability, indicating that each population derives from a limited number of plants with low gene flow between populations. Air-dried samples of individual plants of different populations of C. menthoides were extracted by steam distillation and analyzed using GS and GS-MS. Two different chemotypes were observed: pulegone and linalool. Some samples showed a variation in the percentage of menthone/pulegone. In the monoterpenes biosynthetic pathway, pulegone can be reduced to menthone, by pulegone reductase (PR). Overexpression and cosuppression of PR can result in the respective increase or decrease in the production of menthone and pulegone. The linalool chemotype was formed by only one population; meanwhile all the other populations analyzed composed the group characterized by pulegone. The Incanae section is represented by C. incana. The essential oil obtained from this species showed high concentrations of sesquiterpenes, differing of the essential oil obtained from the other Cunila species, which is characterized by high concentration of monoterpenes and consequently low concentrations of sesquiterpenes compounds. The results obtained in this work, corresponding to a increase in the chemical and genetic knowledge of this genus which represent a great aromatic and medicinal potential, and show large distribution in the Rio Grande do Sul State.