Histórico da ocupação das chapadas brasileiras por espécies do gênero Rauvolfia L. (Apocynaceae) e suas implicações biogeográficas

Abstract

Neste estudo, nós desenvolvemos marcadores moleculares e aplicamos abordagens integrativas em filogeografia e ecologia para investigar e descrever a história biogeográfica das chapadas da região oeste do Cerrado brasileiro. Utilizando como modelo duas espécies do gênero Rauvolfia L. (Apocynaceae, Rauvolfioideae), Rauvolfia weddelliana Müll.Arg. e Rauvolfia gracilis I.Koch & Kin.-Gouv., típicas destes ambientes, nós desenvolvemos um conjunto de marcadores nucleares microssatélites e sequenciamos espaçadores de cloroplasto, com os quais estimamos métricas de diversidade genética e estruturação populacional. A partir destes dados, nós reconstruímos relações filogenéticas entre as linhagens, estimamos tempos de divergência e realizamos simulações demográficas e modelos de distribuição, com o intuito de testar possíveis cenários biogeográficos. Em sequência, nós desenvolvemos modelos de distribuição potencial em escala de comunidade e análises espaciais, para estimar o impacto relativo das flutuações climáticas do Pleistoceno sobre o endemismo no Cerrado, quando comparadas a outros processos. Os resultados estão apresentados em três capítulos. No primeiro, intitulado “Development and cross-validation of microsatellite markers for Rauvolfia weddelliana Müll.Arg. (Apocynaceae) species complex”, nós descrevemos o desenvolvimento de uma biblioteca de microssatélites específica para R. weddelliana e testamos sua transferabilidade para a espécie R. gracilis. Nós isolamos dez marcadores transferíveis, com alto conteúdo de polimorfismos que podem agora ser aplicados em estudos genéticos para o grupo, e também demonstramos a diploidia das espécies através do padrão de bandas de cada lócus. No segundo capítulo, intitulado “Phylogeography and paleodistribution of Rauvolfia weddelliana Müll.Arg. and Rauvolfia gracilis I.Koch & Kin.-Gouv. (Apocynaceae)”, nós aplicamos estes marcadores em conjunto com espaçadores de cloroplasto para testar, através de análises demográficas e modelos de nicho, os impactos das flutuações climáticas nas populações de R. weddelliana e R. gracilis. Nossas análises recuperaram duas linhagens com origem anterior ao Pleistoceno, coincidindo com o soerguimento do Planalto Central Brasileiro, que sofreram retração interglacial durante o Pleistoceno. Apesar de nossos modelos de distribuição terem apresentado resultado contrário a retração interglacial, eles recuperaram a mesma divergência norte-sul, também anterior ao último eventos de glaciação. Estes resultados sugerem que as savanas dos planaltos do oeste do Cerrado provavelmente configuram refúgios interglaciais. No terceiro capítulo, nós testamos este padrão, descrevendo a estabilidade relativa de chapadas e vales e modelando as distribuições potenciais de espécies típicas destes ambientes. Este trabalho contribui para a discussão sobre os impactos do clima do Pleistoceno e dos processos geológicos do Mioceno na diversificação do complexo domínio dos Cerrados.

In this study, we developed molecular markers and applied integrative approaches in phylogeography and ecology to investigate and describe the biogeographic history of the plateaus of the west region of the Cerrado in Brazil. Using as models two species of the genus Rauvolfia L. (Apocynaceae, Rauvolfioideae), Rauvolfia weddelliana Müll.Arg. and Rauvolfia gracilis I.Koch & Kin.-Gouv., typical from these habits, we developed a set of nuclear microsatellite markers and sequenced chloroplast spacers, which we used to estimate metrics of genetic diversity and population structure. From this data, we reconstructed phylogenetic relationships between lineages, estimated divergence times and conducted demographic simulations and distribution models, intending to test possible biogeographic scenarios. In sequence, we also developed community wise models of potential distribution and conducted spatial analysis to estimate the relative impact of climatic shifts of the Pleistocene on the endemism of the Cerrado, when compared to other processes. Our results are presented in three chapters. In the first, entitled “Development and cross-validation of microsatellite markers for Rauvolfia weddelliana Müll.Arg. (Apocynaceae) species complex”, we describe the development of a specific microsatellite library to R. weddelliana and tested its transferability to the species R. gracilis . We isolated ten transferable markers with high polymorphism content that may now be applied to genetics studies on the group, and also demonstrated the diploidy for these species though the patterns of bands for each locus. In the second chapter, entitled “Phylogeography and paleodistribution of Rauvolfia weddelliana Müll.Arg. and Rauvolfia gracilis I.Koch & Kin.-Gouv. (Apocynaceae)”, we applied these markers, along with sequences of chloroplast spacers to test, with demographic analysis and niche models, the impacts of the climatic fluctuations on the populations of R. weddelliana and R. gracilis . Our analysis recovered two lineages with origin prior to Pleistocene, coinciding with the Brazilian Central Plateau uplift. These lineages underwent interglacial retractions along the Pleistocene. Despite distribution models presented results that are contrary to the interglacial retraction, they recovered the same north-south divergence, also predating the Last Glacial Maximum. These results suggest that the savannas in the plateaus of the western Cerrado are potentially configuring interglacial refugia. In the third chapter, we tested this pattern, by describing the relative stability of plateaus and valleys and modelling the potential distributions of species typical from these environments. This study contributes to the discussions about the impacts of the Pleistocene climate and the geological processes of the Miocene on the diversification the complex Cerrado domain.