Evolução e sistemática de Cactos-Palma nas Américas : do campo à genômica

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Köhler, Matias
• Orientador(a): Chies, Tatiana Teixeira de Souza
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: Cactaceae; Taxonomia vegetal; Citogenética vegetal
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/265067

Plantas são fundamentais na natureza – e para a vida humana, fornecendo alimentos, remédios, fibras e vários outros recursos –, de modo que é imprescindível expandir nossos conhecimentos sobre a biodiversidade vegetal para seu uso sustentável. Cactos formam um dos grupos de plantas com flores mais fascinantes do mundo. Praticamente endêmicos das Américas, são conspícuos elementos das principais paisagens áridas, semiáridas, subúmidas e até tropicais do continente, exibindo uma alta diversidade de espécies, acompanhada por peculiaridades morfológicas, ecológicas e fisiológicas que despertam atenção. Dentre essa diversidade, os cactos-palma (Opuntia spp.) se destacam não só pela importância econômica e cultural, mas também por serem um dos mais ricos em número de espécies, e amplamente distribuídos ao longo das Américas. Visando preencher lacunas de conhecimento sobre os cactos-palma, especialmente no sul da América do Sul, integramos expedições de campo, coleções e pesquisas de herbário, observações morfológicas, dados moleculares e citogenéticos para investigar aspectos da sistemática e evolução do grupo. Nossos resultados revelaram-se extremamente importantes para contribuir com o conhecimento do grupo. Reportamos duas novas ocorrências para a flora do Brasil (Opuntia rioplatensis e O. bonaerensis) e uma para a do Uruguai (O. bonaerensis), além de reavaliar e tipificar uma espécie endêmica do Uruguai (O. canterae). Combinando dados morfológicos, moleculares e de modelagem de nicho ecológico, sugerimos que eventos de mudanças climática do Pleistoceno impactaram a distribuição de O. bonaerensis no sul da América do Sul; e revelamos que O. penicilligera, considerada endêmica da Argentina, é, provavelmente, derivada de espécies da América do Norte; e discutimos as afinidades morfológicas de O. ventanensis com O. fragilis, que também pode estar associada a uma origem Norte Americana. Nossos dados moleculares revelaram de maneira inédita a estrutura e o conteúdo do genoma plastidial (plastoma) de Opuntia quimilo, com importantes novidades acerca da evolução do plastoma em Cactaceae e na subfamília Opuntioideae. Baseado em dados do plastoma, circunscrevemos de maneira robusta Opuntioideae em três tribos (Opuntieae, Tephrocacteae e Cylindropuntieae) e exploramos marcadores úteis para futuros estudos filogenéticos no grupo. Nossos dados moleculares também contribuíram para identificar uma nova linhagem de vírus de DNA de fita simples infectando cactos, especialmente Opuntia. Análises filogenéticas moleculares e macroevolutivas demonstraram que Opuntia representa uma rápida e recente radiação evolutiva, que vem diversificando-se nos últimos 3 milhões de anos, com eventos de dispersão por longa-distância influenciando a distribuição atual do grupo, e com a homoplasia de vários caracteres morfológicos. A integração dos nossos dados de campo com moleculares também sustentou novidades nomenclaturais, combinando O. schickendantzii em Salmonopuntia, e revelando O. leoglossa como uma nova espécie para acomodar um táxon historicamente mal identificado. Combinando observações morfológicas, análises citogenéticas e inferências filogenéticas, sugerimos que hibridação é um processo que continua gerando diversidade em Opuntia, ao descrever um putativo novo híbrido que tem como possíveis parentais uma espécie do sul da América do Sul e uma espécie Norte Americana introduzida na América do Sul. Nossos estudos impulsionam um novo paradigma para o conhecimento dos cactos-palma nas Américas, ao integrar as mais diversas ferramentas para o estudo da biodiversidade, que deve contribuir para uma futura e necessária monografia do grupo.