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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.41.2018.tde-22082018-102417
Documento
Autor
Nome completo
Fábio Nauer da Silva
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Oliveira, Mariana Cabral de (Presidente)
Barreto, Maria Beatriz Barbosa de Barros
Fujii, Mutue Toyota
Milstein, Daniela
Yokoya, Nair Sumie
Título em português
Definindo espécies e sua distribuiação: um estudo de caso em Hypnea (Gigartinales, Rhodophyta)
Palavras-chave em português
"DNA barcoding"
COI-5P
Filogenia
Filogeografia
Hypnea
rbcL
Resumo em português
O gênero Hypnea Lamouroux (1813) e particularmente a espécie H. musciformis (Wulfen) J.V.Lamouroux apresentam grande importância ecológica e econômica como matéria prima para a produção de carragenana, com ampla distribuição geográfica em águas tropicais e sub-tropicais ao redor do mundo. No entanto, a identificação das espécies de Hypnea com base apenas em dados morfológicos é dificultada devido à plasticidade fenotípica presente neste grupo e sua morfologia relativamente simples. Em vista disso, diversas ferramentas de estudo para delimitar espécies dentro do gênero e sua distribuição geográfica foram utilizados neste trabalho, para testar duas hipóteses principais: 1) Hypnea musciformis forma um complexo de espécies proximamente relacionadas, mas com distribuição geográfica distinta e 2) Os variantes morfológicos "musciformis" e "nigrescens" de H. pseudomusciformis que ocorrem na costa Brasileira correspondem a uma única espécie biológica. Com base em marcadores moleculares e análises morfológicas, confirmamos a ocorrência de nove espécies diferentes na costa do Brasil: H. brasiliensis, H. cervicornis, H. edeniana, H. flava, H. pseudomusciformis, H. platyclada, H. spinella, H. yokoyana e H. wynnei. E duas espécies não descritas, Hypnea sp.1 e Hypnea sp2. Além disso, dados de cruzamento com linhagens distintas de H. pseudomusciformis indicam a separação em duas espécies, sendo H. pseudomusciformis restrita ao Sudeste e Sul do país e H. sp. 5 restrita ao Nordeste, elevando o número total de espécies do país para 12. Análises filogeográficas mostram que H. musciformis possui distribuição ao longo do Hemisfério Norte, enquanto que H. pseudomusciformis possui distribuição ao longo do Hemisfério Sul. Além disso, foram detectados fortes padrões de estrutura genética e foram reconhecidas distintas zonas filogeográficas marinhas: a província do Uruguai, a província do sul do Brasil, a província do Rio de Janeiro, a província do leste do Brasil e a província do norte do Brasil. O grau de isolamento genético e distinção entre essas províncias variou consideravelmente. A maior diversidade genética foi encontrada na região de ressurgencia de Cabo Frio, no estado do Rio de Janeiro, uma região conhecida pela presença de um número diversificado de habitats microclimáticos distintos. Esses resultados corroboram a hipótese 1. Para testar a hipótese 2, foram coletados indivíduos das duas variantes morfológicas de H. pseudomusciformis, "musciformis" e "nigrescens" que foram cultivados in vitro nas mesmas condições. O histórico de vida de ambas as variantes morfológicas foi completado em aproximadamente 121 dias. Quando cultivados in vitro, as diferenças morfológicas entre as variantes "musciformis" e "nigrescens" foram atenuadas. O conteúdo de pigmentos fotossintetizantes (clorofila a, carotenóides e ficobiliproteínas), proteínas solúveis totais e capacidade antioxidante (DPPH, ABTS, capacidade de redução de Folin-Ciocalteu, FRAP e capacidade de quelação de ferro) também foram analisados para amostras dessas duas variantes morfológicas coletadas no campo e cultivadas in vitro. A variação "nigrescens" coletada no campo apresentou mais ficobiliproteínas, proteínas solúveis totais e apresentou maior atividade antioxidante para os ensaios ABTS e Folin-Ciocalteu do que a variação "musciformis". As amostras em cultura de ambas as variações morfológicas não mostraram diferenças significativas nos pigmentos e atividade antioxidante, exceto para aloficocianina, que foi maior em "musciformis". Estes dados indicam que as diferenças encontradas entre "musciformis" e "nigrescens" são principalmente devidas a pressões ambientais e representam um exemplo de plasticidade fenotípica. Além disso, foram realizados experimentos de cruzamento in vitro entre gametófitos de "musciformis" e "nigrescens". Esses cruzamentos resultaram na formação de cistocarpos, que após a liberação dos esporos, originaram novos tetrasporófitos, que posteriormente ficaram férteis liberando tetrásporos que se desenvolveram em novos gametófitos, confirmando os dados moleculares que mostram que essas variantes pertencem à mesma espécie biológica, corroborando a hipótese 2
Título em inglês
Defining species and their distribution: a case study with Hypnea (Gigartinales, Rhodophyta)
Palavras-chave em inglês
COI-5P
DNA barcoding
Hypnea
Phylogeny
Phylogeography
rbcL
Resumo em inglês
The genus Hypnea Lamouroux (1813) and particularly H. musciformis (Wulfen) J.V.Lamouroux present great economic and ecological importance as source for the production of carrageenan, with a wide geographic distribution in tropical and sub-tropical waters around the world. However, the identification of Hypnea species based only on morphological data is hampered by phenotypic plasticity and its relatively simple morphology. In this work, several approaches were used to study species of the genus Hypnea, based on two hypothesis: 1) The species H. musciformis is a complex of closely related species, but with a distinct geographic distribution. 2) The morphological variants "musciformis" and "nigrescens" of H. pseudomusciformis occurring on the Brazilian coast correspond to a single biological species. Based on DNA barcode molecular markers and morphological analyzes, we confirmed the occurrence of nine different species for the genus Hypnea on the coast of Brazil: H. brasiliensis, H. cervicornis, H. edeniana, H. flava, H. pseudomusciformis, H. platyclada, H. spinella, H. yokoyana and H. wynnei. And two undescribed species, H. sp.1 and H. sp2. In addition, cross-breeding tests were made within two linaeges of H. pseudomusciformis , the resultus indicate the segregation in two distint species, with H. pseudomusciformis restrict to Southeast and South of the country and H. sp. 5 to Northeast, elevating the total number of species to 12. Phylogeographic analyzes show that H. musciformis is distributed in the Northern Hemisphere of the planet, while H. pseudomusciformis is distributed in the Southern Hemisphere. In addition, strong patterns of genetic structure were detected and distinct marine phytogeographic zones were recognized: the province of Uruguay, the province of southern Brazil, the province of Rio de Janeiro, the province of eastern Brazil and the province of northern Brazil. The degree of genetic isolation and distinction between these provinces varied considerably. The greatest genetic diversity was found in Cabo Frio, in the state of Rio de Janeiro, a upwelling region known for the presence of a diverse number of distinct microclimatic habitats. These results corroborate hypothesis 1. To test hypothesis 2, individuals of the two morphological variants of H. pseudomusciformis, "musciformis" and "nigrescens" were collected and kept under the same in vitro culture conditions. The life history of both morphological variants was completed in approximately 121 days. When cultured in vitro, the morphological differences between the "musciformis" and "nigrescens" variants were attenuated. The content of photosynthetic pigments (chlorophyll a, carotenoids and phycobiliproteins), total soluble proteins and antioxidant capacity (DPPH, ABTS, reduction capacity of Folin-Ciocalteu, FRAP and iron chelation capacity) were also analyzed for samples of these two morphological variants collected in the field and from in vitro cultures. The "nigrescens" variation collected in the field showed more phycobiliproteins, total soluble proteins and presented greater antioxidant activity for ABTS and Folin-Ciocalteu than the "musciformis" variation. Samples maintained in vitro of both morphological variations did not show significant differences in pigment and antioxidant activity, except for allophycocyanin, which was higher in "musciformis". These data indicate that the differences found between "musciformis" and "nigrescens" are due to environmental pressures and represent an example of phenotypic plasticity. In addition, in vitro crossing experiments were performed between gametophytes of "musciformis" and "nigrescens". These crossings generated cystocarps and, after the spores were released, new tetrasporophytes were observed, which later produced tetraspores that germinated forming new gametophytes, confirming the molecular data that show that these variants belong to the same biological species, corroborating the hypothesis 2
 
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Data de Liberação
2020-08-21
Data de Publicação
2018-09-17
 
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