Estrutura populacional em espécies de Petunia com distribuição costeira : adaptação à salinidade ou isolamento por distância?

Abstract

A compreensão dos processos de diversificação começa por entender os padrões de distribuição divergentes da diversidade genética das populações que levam ao isolamento de indivíduos ou subpopulações. Diferentes processos podem levar ao isolamento, e podem ser reconhecidos pelas marcas que deixam no genoma dos organismos. Porém, esse reconhecimento pode ser complicado devido ao fato de que diferentes processos podem ter lugar em distintos tempos e afetar diferentes partes do genoma. Os principais padrões de isolamento são o isolamento por distância (IBD), o isolamento por adaptação (IBA), e o isolamento por colonização (IBC). A Planície Costeira do Atlântico Sul tem uma complexa história de regressões e transgressões marinhas que fazem deste um lugar ideal para testar hipóteses sobre a importância de cada um destes padrões na evolução das espécies. Trabalhos recentes envolvendo o táxon costeiro Petunia integrifolia subsp. depauperata sugerem a predominância de mecanismos adaptativos para a colonização de novas terras emersas, mas quais são as pressões seletivas e qual é a fonte das diferenças fenotípicas entre este táxon e seu grupo irmão, P integrifolia subsp. integrifolia, cuja distribuição é continental, são perguntas que ainda esperam ser respondidas. Mediante o uso de bibliotecas genômicas de ampla cobertura para as duas subespécies e de múltiplas aproximações analíticas, descrevemos aqui um cenário evolutivo complexo no qual forças seletivas e neutras agiram no processo de diversificação e origem do táxon costeiro. Fatores ecológicos plausíveis são sugeridos por atuarem na diversificação e se propõe que as duas subespécies passem a ser tratadas como espécies diferentes com base em suas histórias evolutivas e diferenciação genômica, tanto neutra como adaptativa. Pela primeira vez, um refúgio datado do Pleistoceno é descrito no sul do Brasil e, a partir dele se descreve a colonização da Planície Costeira do Atlântico Sul, desde a costa sul de Santa Catarina, Brasil, até a costa norte do Uruguai.

Understanding the processes of diversification begins by understanding the divergent distribution patterns of the populations’ genetic diversity, which leads to the isolation of individuals or subpopulations. Different processes can lead to isolation and can be recognized by the marks they leave on the genomes. However, this recognition can be complicated because different processes can occur at different times and affect different genomic portions. The main isolation patterns are isolation-by-distance (IBD), isolationby- adaptation (IBA), and isolation-by-colonization (IBC). The South Atlantic Coastal Plain has a complex history of marine regressions and transgressions that make this an ideal area to test hypotheses about each pattern’s importance on the species evolution. A recently published work on the coastal taxon Petunia integrifolia subsp. depauperata suggests that adaptive mechanisms predominate during the colonization of newly emerged lands, but the selective pressures and the source of the phenotypic differences between this taxon and its sister group, P integrifolia subsp. integrifolia, whose distribution is continental, are still open questions. Using genomic libraries with wide coverage for the two subspecies and with multiple analytical approaches, we describe a complex evolutionary scenario in which selective and neutral forces acted in the process of coastal species diversification and origin. Plausible ecological factors are suggested as they acted on diversification, and it is proposed that the two subspecies be considered different species based on their different evolutionary histories and genomic neutral and adaptive components. For the first time, a Pleistocene refuge is described in southern Brazil and, from it, the colonization of the South Atlantic Coastal Plain is described, from the southern Santa Catarina (Brazil) to the northern Uruguay coasts.