Filogeografia de cinco espécies de Dyckia (Bromeliaceae) endêmicas de uma região do centro-oeste brasileiro, que compreende os biomas cerrado, pantanal e chaco, em comparação com uma congênere, amplamente distribuída

Abstract

A Família Bromeliaceae abriga espécies de plantas epífitas, saxícolas ou terrestres, que se distribuem do sul dos Estados Unidos até a Patagônia, compreendendo 58 gêneros e em torno de 3140 espécies. É uma das famílias mais diversas ecológica e morfologicamente, tendo surgido no escudo das Guianas há aproximadamente 100 milhões de anos (Ma), e se espalhado por outras regiões das Américas tropical e subtropical em torno de 15 e 10 Ma. O gênero Dyckia apresenta aproximadamente 160 espécies, sendo muitas destas raras e endêmicas. Este gênero é caracterizado pela ausência de ―tanque‖ que acumula água, possibilitando a essas espécies habitar ambientes com condições de seca extrema, como a diagonal seca no centro da América do Sul. O estado do Mato Grosso do Sul, inserido na diagonal seca, tem na sua composição fitogeográfica quatro biomas (Cerrado, Pantanal, Chaco e Mata Atlântica), sendo uma área muito interessante para estudos filogeográficos. Esta dissertação é composta por um manuscrito que busca entender a diversidade genética e a história evolutiva de cinco espécies de Dyckia restritas e endêmicas de uma região que compreende diferentes biomas em comparação com uma congênere de ampla distribuição. No Capítulo II, através de uma abordagem filogeográfica, utilizando dois marcadores plastidiais (cpDNA) e um nuclear (nuDNA), foi estimada a diversidade genética dentro e entre cinco espécies de Dyckia de distribuição restrita (D. grandidentata, D. pottiorum, D. divaricata, D. excelsa e D. exserta), endêmicas do Cerrado e do Pantanal/Chaco, em comparação com a congênere de ampla distribuição (D. leptostachya). Os resultados do cpDNA revelaram que as espécies de distribuição restrita apresentaram uma baixa diversidade genética intra populacional em comparação com a congênere de ampla distribuição, entretanto a diversidade apresentada pelas populações da espécie amplamente distribuída não foi considerada alta, sendo que somente quatro populações apresentaram variação genética. Quando levado em consideração a diversidade total das espécies, os índices de diversidade nas espécies de distribuição restrita variaram de zero à 0,7355 (h) e 0,000988 (π), e quando comparadas com a espécie amplamente distribuída apresentaram menor diversidade, com exceção de Dyckia excelsa, sendo que a alta diversidade desta espécie pode estar relacionada a sua característica de auto incompatibilidade. Os resultados obtidos a partir do nuDNA mostraram uma rede de haplótipos levemente estruturada e uma alta diversidade genética em comparação ao cpDNA, devendo-se provavelmente a alta taxa de recombinação, à alta dispersão via pólen ou ainda à retenção de polimorfismo ancestral. Os resultados de cpDNA apresentaram um baixo compartilhamento de haplótipos e uma alta estruturação, sendo que os haplótipos compartilhados entre D. grandidentata, D. pottiorum e D. divaricata (H1, H3), e entre as populações de D. leptostachya (H5) são provavelmente consequência da retenção de polimorfismo ancestral. O relacionamento genético apresentado pela rede haplotípica do cpDNA evidencia três haplogrupos, um formado pela espécie amplamente distribuída, e os outros dois pelas espécies que ocorrem no Cerrado e no Pantanal/Chaco, indicando que a história biogeográfica destes biomas pode ter influenciado em processos de especiação deste grupo de espécies. A Serra de Maracaju e a diferença na elevação do solo do Cerrado em relação à planície do Pantanal, foram propostas como a principal barreira geográfica que gerou a alta estruturação entre os haplogrupos formados pelas espécies ocorrentes no Cerrado e Pantanal/Chaco. Assim, a preservação dos biomas é vital para a conservação tanto das espécies de Dyckia de distribuição restrita quanto das amplamente distribuídas, garantindo a manutenção da exclusiva diversidade destas populações.

Bromeliaceae family harbors species of epiphytic, saxicol or land plants, which are distributed from the southern of United States to Patagonia, comprising 58 genera with about 3140 species. It is one of the most diverse ecological and morphologically families that arose in the Guiana Shield about 100 milion years ago (Ma), and spread to other regions of the tropical and subtropical Americas around 15 to 10 Ma. Dyckia genus has about 160 species, many of these rare and endemic. This genus is characterized by the absence of a "tank" that accumulates water, enabling these species to inhabit environments with extreme drought conditions, such as ―the dry diagonal‖ in the center of South America. The state of Mato Grosso do Sul, located on dry diagonal, comprises four biomes (Cerrado, Pantanal, Chaco and Atlantic Forest), being one interesting area for phylogeographic studies. This dissertation is composed by one manuscript that seeks to understand the genetic diversity and evolutionary history of five restricted and endemic species from Dyckia genus in a region comprising different biomes, compared with a wide distributed congener. In Chapter II, through a phylogeographic approach, using two plastid markers (cpDNA) and one nuclear (nuDNA), we estimated the genetic diversity within and among Dyckia grandidentata, D. pottiorum, D. divaricata, D. excelsa and D. exserta (restricted species endemic to the Cerrado and the Pantanal / Chaco), comparing with a congener with wide distribution (D. leptostachya). The results from cpDNA showed that restricted distributed species had low intra-populational genetic diversity in comparison with the species widely distributed. However, the diversity presented by the widely distributed species was not considered high, since only four populations showed genetic variation. Considering the total diversity, the restricted distribution species ranged from zero to 0,7355 (h) and 0,000988 (π) , and when compared with widespread species showed minor diversity. The exception was Dyckia excelsa that showed high diversity, fact that could be related with its self incompatibility. The results obtained from nuDNA showed a slightly structured network and a high genetic diversity compared to cpDNA, which may be probably due to high recombination rates, the high dispersion via pollen or the retention of ancestor polymorphism. Also, the cpDNA results showed a low haplotype sharing and high structure, and shared haplotype between D. grandidentata, D. pottiorum and D. divaricata (H1, H3) and populations of D. leptostachya (H5) may be consequence of retention of ancestral polymorphism. The genetic relationship presented by cpDNA haplotype network reveals three haplogroups, one formed by widespread species, and the others by species that occur in Cerrado and in Pantanal / Chaco, indicating that biogeographic history of these biomes may have influenced speciation of this group of species. Serra de Maracaju and the differences in landscape elevation between Cerrado and Pantanal lowland was proposed as the main geographical barrier that generated the high structure between the haplogroups formed by species from Cerrado and Pantanal/Chaco. Thus, the preservation of biomes is imperative for the conservation of Dyckia species, ensuring the maintenance of that exclusive diversity encountered in these populations.