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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.11.2015.tde-05112015-150037
Documento
Autor
Nome completo
Jucelene Fernandes Rodrigues
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2015
Orientador
Banca examinadora
Veasey, Elizabeth Ann (Presidente)
Berg, Cassio Van Den
Oliveira, Giancarlo Conde Xavier
Silva, Clarisse Palma da
Zucchi, Maria Imaculada
Título em português
Relações filogenéticas e filogeográficas das espécies do complexo Cattleya coccinea (Orchidaceae)
Palavras-chave em português
Cattleya
Sophronitis
Conservação
Delimitação de espécies
Filogenia
Filogeografia
Floresta Atlântica Brasileira
Inferência bayesiana
Modelo coalescente
Pleistoceno
Serra do Espinhaço
Resumo em português
Delimitar espécies e reconstruir a história evolutiva em complexos de espécies pode demandar grandes esforços uma vez que grupos taxonomicamente problemáticos são muitas vezes consequência de eventos de especiação recente ou de rápida especiação. O complexo 'Cattleya coccinea', da família Orchidaceae, é composto por orquídeas com alto valor ornamental, epifíticas e rupícolas de porte pequeno. Apesar de estarem descritas com caracteres morfológicos diagnósticos claros que permitem sua identificação, a delimitação das espécies atualmente reconhecidas é problemática. Portanto, os objetivos dessa pesquisa foram revisar a delimitação de espécies do complexo e a relação entre as espécies, além de avaliar a diversidade e estrutura genética, aliadas às análises filogeográficas para testar a ocorrência de eventos demográficos históricos. Para responder tais questões foram utilizadas regiões de sequência de cpDNA e nrDNA, 11 locos microssatélites, além de inferência bayesiana e modelo coalescente somadas às estatísticas tradicionais como metodologia. Os resultados suportam o monofiletismo para o clado para as regiões de cpDNA concatenadas. Indicam também quatro grandes eventos de reticulação das espécies do clado C. coccinea com outras espécies do gênero Cattleya. Adicionalmente, suportam o reconhecimento de sete diferentes espécies para o clado C. coccinea, composto por duas principais linhagens evolutivas mais ao norte da região Sudeste: C. brevipedunculata predominante da Serra do Espinhaço e C. wittigiana do norte da Serra do Mar. E cinco espécies distribuídas ao longo da Serra do Mar e Serra da Mantiqueira (C. coccinea, C. mantiqueirae, e mais três espécies correspondentes às populações de DMES; SJPSP e CSRS/JOSC/PMPR. As análises de diversidade mostraram de moderados a altos níveis de diversidade genética e apontam que as espécies C. coccinea e C. brevipedunculata apresentam os maiores níveis de diversidade comparadas a outras espécies do clado. A estruturação genética entre populações dentro de espécies mostrou variação entre níveis baixos a altos. A análise de atribuição de indivíduos a partir de inferência bayesiana mostrou a formação de oito grupos geneticamente distintos. A análise de taxa de dispersão de fluxo gênico pólen x semente mostrou que a dispersão via pólen é aproximadamente oito vezes mais eficiente que a dispersão via sementes somente para C. coccinea. Além disso, a rede de haplótipos indicou que as espécies raramente compartilham haplótipos e que C. coccinea e C. brevipedunculata apresentam maior diversidade com eventos de expansão. A análise de estimativa de tempo de divergência demonstrou que C. brevipedunculata e C. wittigiana provavelmente se originaram entre o Plioceno e o Pleistoceno. As outras espécies do clado se diversificaram no Pleistoceno. Eventos de expansão populacional foram observados para todas as espécies em eras glaciais do Pleistoceno. Por se tratarem de espécies ameaçadas, esse estudo recomenda a conservação "in situ" como também a conservação "ex situ" de todas as espécies do clado, com atenção especial às duas espécies do Espírito Santo: C. wittigiana e a espécie da localidade DMES, além da espécie da localidade SJPSP em São Paulo.
Título em inglês
Phylogenetic and phylogeographic relationships of the species of the complex 'Cattleya coccinea' (Orchidaceae)
Palavras-chave em inglês
Cattleya
Sophronitis
Bayesian inference
Brazilian Atlantic Forest
Coalescent model
Conservation
Phylogeny
Phylogeography
Pleistocene
Serra do Espinhaço
Species delimitation
Resumo em inglês
Species delimitation and reconstruction of the evolutionary history of species complexes may require great efforts since taxonomically problematic groups are often a result of recent speciation events or rapid speciation. The 'Cattleya coccinea' complex, of the orchid family, consists of epiphytic and small rupicolous orchids with high ornamental value. Despite being described with clear diagnostic morphological characters that allow their identification, delimitation of the currently recognized species is problematic. Therefore, the objectives of this study were to review the species delimitation of the complex and the relationship between species, and to evaluate the genetic diversity and structure, combined with phylogeographic analyzes to test the occurrence of historical demographic events. To answer such questions, cpDNA and nrDNA sequence regions, 11 microsatellite loci, and Bayesian inference and coalescent model were used, combined with traditional statistics and methodology. The results support the monophyly for the clade for concatenated cpDNA regions. They also indicate four major reticulation events of C. coccinea species clade with other species of the genus Cattleya. Additionally, results support the recognition of seven different species for C. coccinea clade, composed of two main evolutionary lineages further north in the Southeast: C. brevipedunculata predominant in the Serra do Espinhaço and C. wittigiana from northern Serra do Mar. And five species distributed along the Serra do Mar and Serra da Mantiqueira (C. coccinea, C. mantiqueirae, and three other species of the populations DMES; SJPSP and CSRS/JOSC/PMPR. The diversity analyzes showed moderate to high levels of genetic diversity and point out that the species C. coccinea and C. brevipedunculata have the highest levels of diversity compared to other species of the clade. The genetic structure of populations within species showed variation from low to high. Assigning individuals analysis from Bayesian inference showed the formation of eight genetically distinct groups. The dispersal rate analysis of pollen x seed gene flow showed that dispersal through pollen is approximately eight times more efficient than the dispersal through seeds only for C. coccinea. Furthermore, the haplotype network indicated that the species rarely share haplotypes and that C.coccinea and C. brevipedunculata present greater diversity with expansion events. The divergence time estimation analysis showed that C. brevipedunculata and C. wittigiana probably originated between the Pliocene and the Pleistocene. The other clade species have diversified in the Pleistocene. Population expansion events were observed for all species in the Pleistocene ice ages. Because they are endangered species, this study recommends the "in situ" conservation as well as "ex situ" conservation for all species of clade, with special attention for two species of Espírito Santo: C. wittigiana and the species of DMES locality, in addition to the species of SJPSP location in São Paulo.
 
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Data de Publicação
2015-11-26
 
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