Gracilariopsis tenuifrons (C.J. Bird e E.C. Oliveira) Fredericq & Hommersand é considerada uma agarófita de importância econômica amplamente distribuída ao longo da costa brasileira (7.450 km). Apresenta histórico de vida trifásico, com duas gerações isomórficas (gametófito e tetrasporófito). Devido à sua ampla distribuição geográfica, as populações de Gp. Tenuifrons estão sujeitas a diferentes fatores ambientais, como temperatura. A temperatura superficial da água do mar poderá aumentar entre 1,5-2ºC até 2050, de acordo com o melhor cenário de previsões do IPCC, e ainda conhecemos muito pouco sobre a influência das mudanças climáticas nas algas tropicais. Portanto, é necessário ampliar o conhecimento sobre essas algas, incluindo estudos sobre filogeografia, adaptação térmica fisiológica de populações e fases do histórico de vida e caracterização da expressão gênica frente à temperatura. Para melhor abordar esses assuntos, avaliamos em Gp. Tenuifrons: i, a diversidade genética de seis populações da costa brasileira (estados do Maranhão-MA, 2,4ºS; Rio Grande do Norte-RN, 5,4ºS; Alagoas-AL, 9ºS, Bahia-BA, 14,48ºS, e São Paulo-SP1 23,5ºS, SP2 24,2ºS), usando marcadores de DNA mitocondrial (COI-5P e cox2-3 concatenado) e cloroplastidial (rbcL); ii, o efeito de oito diferentes temperaturas (18-35ºC) em cinco populações da costa brasileira (citadas anteriormente, com exceção de AL), usando curva de performance térmica (taxas de crescimento), parâmetros da fotossíntese e conteúdo pigmentar; iii, o efeito de três diferentes temperaturas (20-30ºC) em estádios reprodutivos (tetrasporófitos férteis-T, gametófitos femininos não fertilizados-FG, plantas cistocárpicas-CP e gametófitos masculinos férteis-MG), usando comprimento do talo, número de ramos diferenciados, taxas de crescimento, parâmetros da fotossíntese e conteúdo pigmentar; e iv, a expressão gênica em indivíduos do estado de São Paulo (SP2) cultivados em duas temperaturas (25 e 33ºC) usando sequenciamento de RNA (RNAseq). A análise concatenada (COI-5P+cox2-3) evidenciou uma nítida separação entre três filogrupos, um deles para a região nordeste (NE, de 2,4ºS a 14,48ºS; 17 haplótipos) e outros dois para sudeste (SP1, 23,5ºS, três haplótipos; SP2, 24,2ºS, seis haplótipos) com quatro etapas mutacionais entre indivíduos das duas regiões. Duas etapas mutacionais foram observadas separando os dois filogrupos da região sudeste. Essa distinção é atribuída à presença de barreira geográfica para o fluxo gênico, neste caso, a Cadeia Vitória-Trindade (NESP1+SP2) e o estuário de Santos (SP1SP2). Observou-se ainda adaptação térmica fisiológica em diferentes populações. Dentre essas, MA e BA apresentaram as maiores medidas máximas (µmax; 12,2-12,7% dia-1) na curva de performance térmica, quando comparadas às populações SP1 (9,6% dia-1) e SP2 (10,6% dia-1). A população do RN apresentou os piores valores de μmax (5,6% dia-1), entretanto, foi mais resistente em 33ºC do que todas as outras populações. A população da BA apresentou algumas características fisiológicas semelhantes às populações das regiões nordeste e sudeste. Nenhuma população sobreviveu em 35ºC. A avaliação da adaptação térmica em diferentes estádios reprodutivos mostrou que T apresentaram maiores taxas de crescimento e conteúdo de ficoeritrina, quando comparados aos FG, cultivados em temperaturas extremas (20ºC: T, 6,8% dia-1, FG, 5% dia-1; 30ºC: T, 10% dia-1, FG, 8% dia-1. No entanto, 25ºC promoveu maior desempenho fisiológico em FG (12% dia-1, 14,64 cm), quando comparados aos T (10% dia-1, 9 cm). Plantas haplóides, como MG e CP, apresentaram desempenho fisiológico reduzido, evidenciando sua fragilidade quando comparadas às demais fases, T e FG. Por fim, pudemos identificar genes diferencialmente expressos em temperaturas ótima e de estresse. Em 25ºC, observaram-se genes diferencialmente expressos relacionados à fotossíntese, atividades de agente transportador através da membrana e estrutura das células. Entretanto, em 33ºC, observaram-se genes diferencialmente expressos envolvidos em vários passos na transcrição do DNA (replicação, reparo e recombinação) e também na segregação cromossômica e organização dos telômeros. Portanto, o processo de termorregulação resultou em expressões gênicas distintas, relacionadas à prevenção de danos causados pela temperatura (33ºC) ou manutenção do desempenho fisiológico (25ºC). Em conclusão, Gp. tenuifrons apresenta uma ampla diversidade genética ao longo da costa brasileira, que também pôde ser observada quanto às respostas fisiológicas das populações analisadas frente a diferentes temperaturas. Em nível de população, a presença da alternância de gerações isomórficas contribui para manutenção da espécie, já que os estádios apresentam respostas fisiológicas distintas dependendo das condições abióticas, como a temperatura. Nosso estudo abre perspectivas para novas abordagens em genética que visem compreender os efeitos de outros fatores abióticos tanto nas populações, quanto nas diferentes fases do histórico de vida da espécie

Gracilariopsis tenuifrons (C.J. Bird and E.C. Oliveira) Fredericq & Hommersand is an agarophyte of economic importance widely distributed along the Brazilian coast (7,450 km). Owing to its wide distribution, populations of Gp. Tenuifrons are subject to different environmental factors, such as temperature. According to optimistic IPCC forecasts, the SST may increase by 1.5-2ºC until 2050, and our knowledge is incipient to know how tropical seaweeds can manage this change. Therefore, knowledge about phylogeographic diversity, physiological thermal adaptations in populations and isomorphic life cycles, and gene expression characterization is necessary. To better approach these subjects, we evaluated the: i, genetic diversity and structure of six populations of Gp. tenuifrons from Brazilian coast (Maranhão-MA, 2.4ºS; Rio Grande do Norte-RN, 5.4ºS; Alagoas-AL, 9ºS, Bahia-BA, 14.48ºS, and São Paulo-SP1 23.5ºS, SP2 24.2ºS States), using a combination of mitochondrial (COI-5P and cox2-3 concatenated) and chloroplastidial (rbcL) DNA markers; ii, effect of eight different temperatures (18-35ºC) among five populations from Brazilian coast (cited before, less AL), using thermal performance curve (growth rates), photosynthetic parameters, and pigment contents; iii, effect of three different temperatures (20-30ºC) in distinct reproductive phases (fertile tetrasporophytes-T, unfertilized female gametophytes-FG, cystocarpic plants-CP, and fertile male gametophytes-MG), using thallus length, number of differentiated branches, growth rates, photosynthetic parameters, and pigment contents; and iv, gene expression in individuals from São Paulo State (SP2) cultivated at different temperatures (25 and 33ºC) by RNAseq. Therefore, by COI-5P+cox2-3 concatenated, Gp. tenuifrons populations showed an evident clear separation among three phylogroups, such as northeast (NE, from 2.4ºS to 14.48ºS; 17 haplotypes), and other two southeast (SP1, 23.5ºS, three haplotypes; SP2, 24.2ºS, six haplotypes) regions by four mutational steps between individuals from the two regions, owing to geographic barrier to the gene flow, such as Vitoria-Trindade seamount chain (NESP1+SP2). Furthermore, between Southern phylogroups (SP1 and SP2), two mutational steps were observed, owing to the Santos Bay (an estuary between SP1 and SP2). Moreover, by physiological thermal adaptations among populations, MA and BA populations showed the highest maximal measurement (µmax; 12.2-12.7% day-1) of thermal performance curve when compared to SP1 (9.6% day>-1) and SP2 (10.6% day-1) populations. The RN population showed the worst µmax values (5.6% day-1); however, it was more resilient to stressful temperatures (33ºC) than the others. The BA population presented some physiological characteristics similar to populations from the northeastern and southeastern regions, but none of them could tolerate temperatures of 35 ºC, irrespective of the populations. Besides, by physiological thermal adaptations among reproductive phases, T showed higher growth rates and phycoerythrin, when compared to FG, under extreme tested temperatures (20ºC: T, 6.8% day-1, FG, 5% day-1; 30ºC: T, 10% day-1, FG, 8% day-1). However, 25ºC promoted higher physiological performance in FG (12% day-1, 14.64 cm) when compared to T (10% dia-1, 9 cm). Haploid plants, such as MG and CP, showed reduced physiological performance evidencing their fragility when compared to the others. Finally, by gene expression characterization, we could identify differentially expressed genes between optimum and stressed temperatures. Thus, 25ºC promoted genes enriched in photosynthesis and cellular treat, and 33ºC promoted genes enriched within DNA transcripts (replication, repair, and recombination). Therefore, the thermoregulation process resulted in distinct gene expressions related to the prevention of temperature damage (33ºC) or maintenance of physiological performance (25ºC). In conclusion, Gp. tenuifrons has a wide genetic diversity along the Brazilian coast, which could also be observed regarding the physiological responses of the populations analyzed in relation to different temperatures. At the populations, the alternation of isomorphic generations contributes to the maintenance of the species, since the different stages present distinct physiological responses depending on abiotic conditions, such as temperature. Our study opens perspectives for new approaches in genetics that aim to understand the effects of other abiotic factors both in populations and in the different stages of the life history of the species