Estudo filogeográfico e hibridação em um grupo de espécies de Vriesea (Bromeliaceae) : contribuições para a diversificação do gênero e história evolutiva da mata atlântica

Abstract

Bromeliaceae é uma das famílias de angiospermas com maior diversidade morfológica e ecológica, podendo habitar desde ambientes extremamente secos até florestas úmidas. Vriesea é o segundo maior gênero da subfamília Tillandsioideae, com 231 espécies, e é composto principalmente por espécies de hábito epífito ocupando ambientes mesófilos, sendo a Mata Atlântica o principal centro de diversidade, com 166 espécies. Apesar do polifiletismo do gênero, é possível observar grupos monofiléticos de espécies de ocorrência no leste brasileiro. Um desses grupos é denominado de “grupo das infladas”, cujas espécies, dentre outras características, apresentam inflorescência simples, brácteas florais vermelhas e infladas, e flores tubulares com corola amarela. Esta tese é composta por dois manuscritos que buscam entender os padrões históricos, de diversidade e estrutura genética, bem como o fluxo gênico interespecífico e o grau de isolamento reprodutivo em espécies deste grupo. No Capítulo II buscando compreender os padrões históricos, a estrutura e diversidade genética de populações de V. incurvata na porção sul da Mata Atlântica, de onde essa espécie é endêmica, foram analisados duas regiões plastidiais e 13 marcadores nucleares microssatélites, além de análises demográficas e de modelagem de nicho ecológico. Os resultados mostraram uma falta de estruturação filogeográfica com um alto compartilhamento de haplótipos entre as populações e uma diversidade genética variando de moderada a alta em ambos os genomas analisados. A modelagem de nicho ecológico indicou que não houve grandes alterações das áreas mais adequadas para a distribuição da espécie nos períodos do Último Máximo Glacial e do Holoceno Médio em relação à distribuição atual. Assim, após a colonização de V. incurvata, a porção sul da Mata Atlântica se manteve historicamente estável para sua ocupação, corroborando a estruturação filogeográfica encontrada. No Capítulo III a fim de avaliar o fluxo gênico entre espécies do “grupo das infladas”, foram selecionadas três localidades na Mata Atlântica onde ocorrem populações simpátricas das espécies V. taritubensis var. patens, V. simplex, V. carinata, V. agostiniana, V. inflata e V. incurvata, e utilizados 12 marcadores nucleares do tipo microssatélites. Além disso, para analisar as diferenças morfológicas entre as espécies em cada localidade, foram utilizadas 10 variáveis, quatro relacionadas à parte vegetativa e seis a parte reprodutiva das plantas. Os resultados indicaram uma baixa estruturação populacional e uma alta taxa de hibridação entre as espécies de Vriesea nas localidades estudadas, sugerindo que as barreiras reprodutivas entre essas espécies são permeáveis. Foram observados alguns indivíduos híbridos com morfologia atípica, no entanto a maioria apresentou características morfológicas semelhantes aos parentais. De modo geral, os resultados obtidos nesta tese contribuem com a compreensão dos processos evolutivos envolvidos na diversificação do gênero Vriesea, especificamente em espécies do “grupo das infladas”, bem como com a elucidação dos padrões históricos e evolutivos envolvidos na porção sul da Mata Atlântica.

Bromeliaceae is one of the most morphological and ecological diverse family of flowering plants, which inhabits environments from extremely dry to humid forests. Vriesea is the second largest genus of Tillandsioideae subfamily with 231 species, and is composed mainly by epiphytic plants in mesophilic environments, being Atlantic Forest the main center of diversity, with 166 species. Despite the polyphyly of this genus, it is possible to observe monophyletic groups of species from eastern Brazil. One of these groups are the “inflated group”, which among other characteristics, presents simple inflorescence, red and inflated floral bracts, and tubular flowers with yellow corolla. The present thesis consists of two manuscripts that seek to understand the historical patterns, genetic diversity and structure, as well as the interspecific gene flow and the degree of reproductive isolation in species of this group. In Chapter II, seeking to understand the historical patterns, structure and genetic diversity of V. incurvata populations from southern portion of the Atlantic Forest, where it is endemic, two plastid regions and 13 nuclear microsatellite markers were analyzed, in addition to demographic and ecological niche modeling. The results showed a lack of phylogeographic structure with high haplotypes sharing among populations and the genetic diversity ranging from moderate to high in both analyzed genomes. The ecological niche modeling indicated no major changes in the most suitable areas for the distribution of this species in the Last Glacial Maximum and the Mid Holocene periods from the current distribution. Thus, after the colonization of V. incurvata, the southern portion of the Atlantic Forest remained historically stable for its occupation, corroborating the finding of no phylogeographic structure. In Chapter III, in order to assess the gene flow between species of the “inflated group”, three localities with sympatric populations of V. taritubensis var. patens, V. simplex, V. carinata, V. agostiniana, V. inflata e V. incurvata species in the Atlantic Forest were selected and analysed using 12 microsatellite nuclear markers for this purpose. In addition, to analyze the morphological differences between species in each locality, 10 variables were used, four related to the vegetative and six to the reproductive plants structures. The results indicated a low population structure and a high percentage of hybridization among the Vriesea species in the studied localities, suggesting that the reproductive barriers can be considered permeable. It was observed some hybrid individuals with atypical morphology, but the majority presented morphological characteristics of purebreds parental. In general, the results obtained in this thesis contribute to understanding the evolutionary processes involved in Vriesea genus diversification, specially in species from “inflated group”. Also, this study contributed to better understand the historical and evolutive patterns involved in the southern portion of Atlantic Forest.