Padrões e processos microevolutivos na Cadeia do Espinhaço
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Data
2020-12-14
Autores
Dantas-Queiroz, Marcos Vinicius [UNESP]
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
No Capítulo I, começamos a investigar o padrão genético de V. oligantha, selecionando algumas de suas populações para testar a compatibilidade de marcadores microssatélites já desenvolvidos para Bromeliaceae. Satisfatoriamente, conseguimos amplificar 24 loci, sendo 20 deles polimórficos. Assim sendo, selecionamos os dez loci mais polimórficos e genotipamos 229 indivíduos pertencentes a 14 populações para utilizarmos em nossas análises subsequentes. O Capítulo II trata da filogeografia de V. oligantha. Aos microssatélites nucleares obtidos, incluímos 95 indivíduos sequenciados usando dois marcadores plastidiais. Com esses dados em mãos, datamos a origem e a diversificação intraespecífica de V. oligantha, além de estimarmos a diversidade genética, a estrutura populacional e taxas de migração entre populações. Também modelamos a distribuição ancestral de V. oligantha utilizando Modelagem de Nicho Ecológico, inferindo possíveis corredores ancestrais entre as populações atualmente fragmentadas. Conseguimos notar uma alta estruturação genética, característica usual de organismos de ambientes naturalmente fragmentados; entretanto, a estruturação parece estar de acordo com o padrão biogeográfico, sugerindo assim como os processos microevolutivos envolvidos na diversificação de linhagens puderam resultar nos padrões de endemismo observados hoje no Espinhaço. Por fim, a modelagem de nicho ecológico confirma nossa suspeita de que, no Último Glacial Máximo (LGM), V. oligantha tinha uma adequabilidade muito maior, ocupando áreas mais baixas, conectando populações antes isoladas, conforme demonstramos nas análises de corredores. Para verificarmos mais a fundo o efeito das mudanças climáticas passadas na demografia e na diversificação das espécies das montanhas quartzíticas brasileiras (BQM), nós partimos para uma abordagem de filogeografia comparada, o pano de fundo do Capítulo III. Lá, buscamos na literatura organismos endêmicos destas montanhas e que tivessem dados genéticos depositados no Genbank. Também utilizamos os dados da própria V. oligantha e geramos mais sequências de duas espécies típicas das BQM mineiras e baianas: Euphorbia attastoma (Euphorbiaceae) e Neoregelia bahiana (Bromeliaceae). Ao final, além dessas três espécies, analisamos os dados das plantas Lychnophora ericoides e Richterago discoidea (Asteraceae), Tibouchina papyrus (Melastomataceae) e Vellozia auriculata (Velloziaceae) e também dois anuros, Bokermmanohyla saxicola (Hylidae) e Pleurodema alium (Leptodactylidae). Com estas nove espécies, verificamos a dinâmica populacional da comunidade, encontrando que grande parte delas passou por uma expansão síncrona durante o LGM, um sinal da força das mudanças climáticas na demografia nessas espécies endêmicas. Por outro lado, os dois anuros não seguiram este padrão, onde P. alium permaneceu constante enquanto B. saxicola teve um bottleneck durante o LGM. O padrão demográfico encontrado também se reflete na modelagem da adequabilidade de cada espécie para o presente e o LGM, com exceção de B. saxicola, que apresentou uma adequabilidade maior do que aquela estimada pelos nossos dados genéticos. Outra análise que fizemos foi comparar a diversificação interespecífica de espécies co-distribuídas do Espinhaço com os padrões biogeográficos para a região, onde encontramos um padrão congruente, mas ao adicionarmos espécies não exclusivas dali o cenário congruente se desfez. Dessa forma, os padrões de endemismo no Espinhaço parecem ser idiossincráticos, onde os processos microevolutivos ocorrentes ali modelaram os padrões biogeográficos existentes hoje.
In Chapter I, we investigated the genetic patterns of V. oligantha, selecting some of its populations to test the compatibility of previously developed microsatellites. Satisfactorily, we amplified 24 loci, although 20 of them were polymorphic. Thus, we selected the top ten most polymorphic loci and genotyped 229 individuals belonging to 14 populations. Chapter II is about the phylogeography of V. oligantha. With the nuclear microsatellites, we added 95 sequenced individuals, using two plastidial markers. With both datasets, we dated the origin and intraspecific diversification of V. oligantha, estimated its genetic diversity, population structure, and migration rates among populations. We also modeled the ancient distribution of V. oligantha using Ecological Niche Modelling, using it to inferring possible ancient corridors between the extant fragmented populations. We found a high genetic structure, a usual trait of species with a natural fragmented distribution; however, the structure seems to follow the biogeographic pattern, suggesting how the microevolutionary processes could shape the current patterns of endemism of the Espinhaço Range. Finally, the niche modeling confirmed our suspicion that, in the Last Glacial Maximum (LGM), the suitability of V. oligantha was wider than the current one, where it occupied lowlands, connecting isolated populations, as we showed with the corridor analysis. To deeply investigate the role of ancient climatic changes in the demography and diversification of species from the Brazilian Quartzitic Mountains (BQM), we used a comparative phylogeographic approach, the background of Chapter III. We conducted a literature survey seeking for endemic organisms of the BQM with available genetic data. Besides the data of V. oligantha, we also yielded sequences for more two species: Euphorbia attastoma (Euphorbiaceae) and Neoregelia bahiana (Bromeliaceae). Besides these three plant species, we incorporated genetic data of Lychnophora ericoides and Richterago discoidea (Asteraceae), Tibouchina papyrus (Melastomataceae), and Vellozia auriculata (Velloziaceae) and two anuran species, Bokermmanohyla saxicola (Hylidae) and Pleurodema alium (Leptodactylidae). Thus, with these nine species, we investigated their population dynamics, finding that most of them had a synchronous population expansion over the LGM, a result that supports the strength of climatic oscillations on the demography of these endemic species. Besides, we also compared the lineage diversification with the biogeographic patterns found in the Espinhaço Range, where a congruent diversification pattern was found. However, when we compared species non-endemic of the Espinhaço, this congruent pattern is blurred, suggesting that microevolutionary processes of the Espinhaço-endemic species are idiosyncratic.
In Chapter I, we investigated the genetic patterns of V. oligantha, selecting some of its populations to test the compatibility of previously developed microsatellites. Satisfactorily, we amplified 24 loci, although 20 of them were polymorphic. Thus, we selected the top ten most polymorphic loci and genotyped 229 individuals belonging to 14 populations. Chapter II is about the phylogeography of V. oligantha. With the nuclear microsatellites, we added 95 sequenced individuals, using two plastidial markers. With both datasets, we dated the origin and intraspecific diversification of V. oligantha, estimated its genetic diversity, population structure, and migration rates among populations. We also modeled the ancient distribution of V. oligantha using Ecological Niche Modelling, using it to inferring possible ancient corridors between the extant fragmented populations. We found a high genetic structure, a usual trait of species with a natural fragmented distribution; however, the structure seems to follow the biogeographic pattern, suggesting how the microevolutionary processes could shape the current patterns of endemism of the Espinhaço Range. Finally, the niche modeling confirmed our suspicion that, in the Last Glacial Maximum (LGM), the suitability of V. oligantha was wider than the current one, where it occupied lowlands, connecting isolated populations, as we showed with the corridor analysis. To deeply investigate the role of ancient climatic changes in the demography and diversification of species from the Brazilian Quartzitic Mountains (BQM), we used a comparative phylogeographic approach, the background of Chapter III. We conducted a literature survey seeking for endemic organisms of the BQM with available genetic data. Besides the data of V. oligantha, we also yielded sequences for more two species: Euphorbia attastoma (Euphorbiaceae) and Neoregelia bahiana (Bromeliaceae). Besides these three plant species, we incorporated genetic data of Lychnophora ericoides and Richterago discoidea (Asteraceae), Tibouchina papyrus (Melastomataceae), and Vellozia auriculata (Velloziaceae) and two anuran species, Bokermmanohyla saxicola (Hylidae) and Pleurodema alium (Leptodactylidae). Thus, with these nine species, we investigated their population dynamics, finding that most of them had a synchronous population expansion over the LGM, a result that supports the strength of climatic oscillations on the demography of these endemic species. Besides, we also compared the lineage diversification with the biogeographic patterns found in the Espinhaço Range, where a congruent diversification pattern was found. However, when we compared species non-endemic of the Espinhaço, this congruent pattern is blurred, suggesting that microevolutionary processes of the Espinhaço-endemic species are idiosyncratic.
Descrição
Palavras-chave
Bromeliaceae, Botânica, Evolução (Biologia), Genética vegetal, Ecologia das montanhas, Genética de populações, Filogeografia, hABC, Microssatélites, Último glacial máximo, Population genetics, Last glacial maximum, Microsatellites, Phylogeography, Plant sciences, Approximate bayesian computation, Demografia, Demography