Filogeografia e diversidade genética de Aechmea caudata (Lindm.) e A. winkleri (Reitz) (Bromeliaceae) : implicações taxonômicas

Abstract

O Brasil abriga cerca de 50% das espécies de bromélias, sendo o leste brasileiro o centro de diversidade para a subfamília Bromelioideae. Aechmea caudata e A. winkleri são espécies endêmicas da Mata Atlântica, ameaçadas de extinção, fazendo parte de um grupo de difícil delimitação taxonômica do subgênero Ortgiesia. Elas são preferencialmente saxícolas, apresentam flores de pétalas amarelas, com alta taxa de reprodução clonal. Com o objetivo de entender o relacionamento entre A. caudata e A. winkleri, foram realizadas análises filogeográficas, baseadas em microssatélites plastidiais, e análises morfológicas (Capítulo 2). Oitenta e seis indivíduos de A. caudata e 59 de A. winkleri foram amostrados ao longo de toda a distribuição geográfica das espécies, totalizando 13 populações. Os resultados obtidos revelaram o compartilhamento de 12 dos 41 haplótipos detectados e a formação de dois clados distintos, um para cada espécie, a partir das análises morfológicas. Apesar dos resultados obtidos suportarem parcialmente a classificação de A. caudata e A. winkleri como duas espécies distintas, a complexa rede filogeográfica encontrada indica que mais estudos se fazem necessários para o completo entendimento do relacionamento desses taxa. Com a análise dos padrões biogeográficos, duas regiões para A. caudata e uma para A. winkleri foram sugeridas como possíveis refúgios durante as oscilações climáticas do Quaternário. Uma biblioteca de microssatélites nucleares foi construída para a espécie A. winkleri, sendo nove pares de “primers” desenhados (Capítulo 3). Estes marcadores foram testados em 20 indivíduos de quatro populações, porém sem obtenção de um padrão claro e polimórfico de amplificação para nenhum loco. No Capítulo 4, foram descritos os padrões de diversidade genética e estruturação populacional para A. winkleri, utilizando três locos heterólogos de microssatélites nucleares. Foram amostradas quatro populações, totalizando 142 indivíduos. Os resultados indicaram índices de diversidade genética semelhantes aos encontrados para outras espécies de bromélias (HO = 0,556 e HE = 0,630). A riqueza alélica média foi de 3,6 alelos por loco. As populações de A. winkleri apresentaram uma estruturação moderada (FST = 0,082), com um número de migrantes variando entre 1,654 e 4,933 indivíduos por geração. As populações apresentaram desvios significativos do Equilíbrio de Hardy-Weinberg, com um coeficiente de endocruzamento (FIS) médio de 0,152. A conectividade entre as populações, o sistema de cruzamento alógamo e a dispersão das sementes por pássaros podem ser os responsáveis pelos altos índices de diversidade encontrados e pela homogeneização das populações de A. winkleri.

Brazil is home to about 50% of bromeliads species and the eastern Brazilian region is the diversity center for the Bromelioideae subfamily. Aechmea caudata and A. winkleri are endemic and endangered species of the Atlantic Rainforest. These species are part of a group with taxonomic delimitation problems of the subgenus Ortgiesia. They are preferably saxicolous having flowers with yellow petals and high clonal reproduction. In order to understand the relationship between A. caudata and A. winkleri, phylogeographic analysis based on plastid microsatellite and morphological analyses were performed (Chapter 2). Eighty-six individuals of A. caudata and 59 of A. winkleri were sampled throughout the geographical distribution range of the species, totaling 13 populations. The results revealed that 12 out of the 41 haplotypes detected were shared between the two species and the morphological analysis indicated the formation of two distinct clades, one for each species. Although the results partially supported the classification of A. caudata and A. winkleri as two distinct species, the complex phylogeographic network found indicates that further studies are necessary for complete understanding of the relationship of these taxa. With the analysis of biogeographical patterns, two regions for A. caudata and one for A. winkleri were suggested as possible refuges during the Quaternary climate change. A library of nuclear microsatellites was constructed for A. winkleri and nine pairs of primers designed (Chapter 3). These markers were tested in 20 individuals from four populations, but without obtain a clear and polymorphic amplification pattern. In Chapter 4, the patterns of genetic diversity and population structure for A. winkleri were described using three heterelogous nuclear microsatellite loci. We sampled four populations, totaling 142 individuals. The results indicated levels of genetic diversity close to others bromeliads species (HO = 0.556 and HE = 0.630). The averaged allelic richness was 3.6 alleles per locus. The populations of A. winkleri showed a moderate structure (FST = 0.082), with a number of migrants ranging from 1.654 to 4.933 individuals per generation. The populations showed significant deviations from Hardy- Weinberg Equilibrium, with an averaged inbreeding coefficient (FIS) of 0.152. The connectivity among populations, the allogamous mating system and seed dispersal by birds may be responsible for the high levels of diversity found and the homogenization of A. winkleri populations.