Polyploidy and reproductive variations in Bombacoideae (Malvaceae): geographic distribution, phylogeography and genome size

Autor: Rafaela Cabral Marinho
Přispěvatelé: Oliveira, Paulo Eugênio Alves Macedo de, Bonetti, Ana Maria, Lovato, Maria Bernadete, Dornelas, Marcelo Carnier, Oliveira Júnior, Robson José de, Welker, Cassiano Aimberê Dorneles
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFU
Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron:UFU
Popis: CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O surgimento da apomixia está relacionado a mudanças climáticas que influenciariam a rápida expansão deste modo de reprodução assexual, atualmente encontrada no Cerrado, com significativa frequência. Em sua maioria, as espécies apomíticas são poliplóides e são comumente associadas com a presença de sementes poliembriônicas. Por isso, neste estudo a presença de poliembrionia implica no desenvolvimento de embriões extranumerários formados a partir de processos apomíticos. Estes fenômenos podem influenciar a estrutura genética levando a consequências ecológicas e evolutivas e devem ser melhor compreendidos para as plantas tropicais. A espécie Eriotheca pubescens (subfamília Bombacoideae, Malvaceae) possui ampla distribuição nesse bioma e apresenta um mosaico reprodutivo e citológico. A distribuição geográfica destes padrões não é claramente delimitada, por isso, o primeiro capítulo da tese visou ampliar o conhecimento dos mosaicos reprodutivos e citológicos num contexto geográfico no Complexo Tricoma Estrelado (E. pubescens + E. estevesiae). Para isso, foi feita a avaliação da presença de poliembrionia associada ao modo de reprodução assexual e usamos medidas morfométricas do estômato para estimar a ploidia. Neste estudo, nós verificamos que as medidas de estômatos funcionaram apenas em parte como estimador de ploidia numa escala regional. A poliembrionia foi encontrada na metade das populações sendo que todas são hexaplóides e apresentaram estômatos relativamente grandes. As populações monoembriônicas de E. estevesiae, consideradas diplóides, apresentaram os menores estômatos, enquanto estômatos de tamanho intermediário foram observados em uma população tetraplóide (CRI), já descrita em um estudo anterior. No entanto, uma variação não esperada no tamanho de estômato não permitiu uma relação clara com a ploidia em cinco populações monoembriônicas. No segundo capítulo nós utilizamos sequências de regiões do DNA plastidial para entender a distribuição dos sistemas reprodutivos e citológicos do Complexo Tricoma Estrelado num contexto filogeográfico, comparando os padrões de distribuição com outras espécies de Cerrado e ainda verficando a similaridade genética entre as espécies que formam o complexo. Foi possível verificar que existe uma estruturação maior nas populações poliembriônicas/hexaplóides e que os padrões filogeográficos são semelhantes a alguns já descritos para outras 2 espécies e associados às mudanças paleoclimáticas e distribuição da vegetação de Cerrado. O estudo mostrou que as duas espécies estudadas compartilham um haplótipo predominante e uma população de E. estevesiae apresenta um haplótipo exclusivo. No terceiro capítulo foi apresentada uma compilação de dados do tamanho do genoma e número cromossômico em espécies do clado Malvatheca, juntamente com a apresentação de novos dados de tamanho de genoma para espécies de Bombacoideae e determinação do número de cromossomos de uma espécie recém-descrita do gênero Eriotheca. Neste estudo nós encontramos dados mais robustos para subfamília Malvoideae e o tamanho médio do genoma é significativamente maior em Bombacoideae. Uma forte correlação entre o tamanho do genoma e o número cromossômico foi encontrada apenas em espécies de Eriotheca que apresentam séries poliplóides incompletas. Comparando o tamanho do genoma (1Cx) dos principais gêneros que formam o clado Pachira, foi possível verificar que o gênero Eriotheca possui menor tamanho de genoma médio do que Pachira indicando uma origem genômica diferente entre os gêneros que têm sido incluídos em um clado. O número cromossômico obtido para E. estevesiae foi 2n=2x=92 cromossomos, sendo que esse resultado foi importante porque corroborou os dados de medidas morfométricas de estômatos descritos no primeiro capítulo e também completa a série poliplóide proposta para o complexo formado por E. pubescens e E.estevesiae. The emergence of apomixis is related to climatic changes that would influence the rapid expansion of this mode of asexual reproduction, currently found in the Cerrado, with significant frequency. Most apomictic species are polyploid and are commonly associated with the presence of polyembryonic seeds. Therefore, in this study the presence of polyembryony implies the development of extra embryos formed from apomitic processes. These phenomena can influence the genetic structure leading to ecological and evolutionary consequences and should be better understood for tropical plants. The species Eriotheca pubescens (subfamily Bombacoideae, Malvaceae) has a wide distribution in this biome and presents a reproductive and cytological mosaic. The geographical distribution of these patterns is not clearly defined, so the first chapter of this study was aimed increasing the knowledge of the reproductive and cytological mosaics in a geographic context in the Stellate Trichoma Complex (E. pubescens + E. estevesiae). For this, we evaluated the presence of polyembryony associated with the asexual reproduction mode and we used morphometric measures of the stomata to estimate ploidy. In this study, we found that stomata measurements worked only partly as a ploidy estimator on a regional scale. Polyembryony was found in half of the populations, all of which are hexaploid and have relatively large stomata. The monoembryonic populations of Eriotheca estevesiae, considered diploid, presented the smallest stomata, while stomata of intermediate size were observed in a tetraploid population (CRI), already described in an earlier study. However, an unexpected variation in stomata size did not allow a clear relationship with ploidy in five monoembryonic populations. In the second chapter, we used sequences from regions of plastid DNA to understand the distribution of the reproductive and cytological systems of the Stellate Trichome Complex in a phylogeographic context, comparing distribution patterns with other Cerrado species and still verifying the genetic similarity between the species that form the complex. It was possible to verify that there is a bigger structuring in the polyembryonic/hexaploid populations and that the phylogeographic patterns are similar to some already described for other species and associated to the paleoclimatic changes in distribution of the Cerrado vegetation. The study showed that the two species studied share a predominant 4 haplotype and a population of E. estevesiae presents a unique haplotype. In the third chapter a compilation of genome size and chromosome number data was presented in species of the Malvatheca clade, together with the presentation of new genome size data for Bombacoideae species and determination of the number of chromosomes of a newly described species of genus Eriotheca. In this study we found more robust data for the subfamily Malvoideae than in Bombacoideae and the average size of the genome is significantly larger in Bombacoideae. A strong correlation between genome size and chromosome number was found only in Eriotheca species with incomplete polyploid series. Comparing the genome size (1Cx) of the main genera that form the clade Pachira, it was possible to verify that the Eriotheca genus has a smaller size of average genome than Pachira indicating a different genomic origin between the genera that have been included in a clade. The chromosome number obtained for E. estevesiae was 2n=2x=92 chromosomes, and this result was important because it corroborated the data of morphometric measures of stomata described in the first chapter and also completes the polyploid series proposed for the complex formed by E. pubescens and E. estevesiae. Tese (Doutorado)
Databáze: OpenAIRE
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