KARINA BERTECHINE GAGLIARDI FLOWER EVOLUTION IN SPECIES OF CROTON L. (EUPHORBIACEAE): ONTOGENY AND GLOBAL PROFILE OF GENE EXPRESSION SÃO PAULO 2018 Karina Bertechine Gagliardi Flower evolution in species of Croton L. (Euphorbiaceae): ontogeny and global profile of gene expression Evolução floral em espécies de Croton L. (Euphorbiaceae): ontogênese e perfil global da expressão gênica Tese apresentada ao Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo, para a obtenção do título de Doutora em Ciências, na área de Botânica Orientação: Prof. Dr. Diego Demarco São Paulo 2018 Gagliardi, Karina Bertechine 2018 Flower evolution in species of Croton L. (Euphorbiaceae): ontogeny and global profile of gene expression 157 Páginas Tese (Doutorado) – Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo, Departamento de Botânica. 1. Auxina 2. Desenvolvimento floral 3. Estaminódio 4. Estruturas reprodutivas 5. Nectário 6. RNAseq 7. Vascularização COMISSÃO JULGADORA ___________________________ ___________________________ Prof.(a) Dr.(a) Prof.(a) Dr.(a) ___________________________ ___________________________ Prof.(a) Dr.(a) Prof.(a) Dr.(a) ___________________________ Prof. Dr. Diego Demarco “A garden to walk in and immensity to dream in - what more could he ask? A few flowers at his feet and above him the stars.” ― Victor Hugo, Les Misérables Dedico As pessoas que mais amo: meus pais, Deise e Luiz, e meu esposo e companheiro, Guilherme Agradecimentos Meu doutorado foi uma etapa muito importante em minha vida. A conclusão deste sonho só foi possível com muito esforço, dedicação, e claro, pessoas especiais às quais sou para sempre grata. Aos órgãos de fomento que tornaram possível esta pesquisa, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico – CNPq (Projeto Universal MCTI 461688/2014-0) e Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo–FAPESP (n° processo 2014/08354-9 e BEPE 2016/25551-1). À Universidade de São Paulo e ao Instituto de Biociências pela infraestrutura. Com muita satisfação agradeço ao meu orientador Dr. Diego Demarco. Agradeço pela oportunidade, por abrir as portas para este sonho, nesta universidade e neste programa de pós- graduação, e por me receber em sua equipe com tanto carinho! Obrigada pela paciência, pela calma e por confiar em mim e em meu trabalho, especialmente nos momentos de necessidade psicológica! Aprendi muito com o senhor e levo estes conhecimentos para a vida! Um agradecimento especial às “Dieguetes”: Ellenhise Ribeiro, Érika Prado, Gisele Alves, Isabella Castro, Josiana Ribeiro, Larissa Tobias, Kimberly, Rebeca Gama, Maria Camila e Natalie Capelli. Meninas, entre conversas sérias e descontraídas, formamos uma verdadeira equipe, quase que literalmente, na saúde e na doença! Aos queridos mestres e anatomistas com quem tive o privilégio de conviver e aprender durante esses anos, Dra. Gladys Flávia, Dra. Verônica Angyalossy, Dr. Gregório Camargo e a especial Dra. Nanuza Luíza de Menezes. Agradeço também aos técnicos do laboratório de anatomia que tanto me auxiliaram nestes anos, Gisele Costa, Tássia Cristina dos Santos e Irwandro Pires. Aos amigos do laboratório de anatomia vegetal da USP e da UNICAMP: Aline Ogura, André Lima, Bruno Edson, Caian Gerolamo, Carlos Eduardo, Carol Bastos, Elizabeth Tolke, Érica Moniz, Fernanda Cordeiro, Giuliano Locosselli, Israel Neto, Leyde Nayane, Luíza Teixeira, Marcelo Pace, Mariana Victorio, Rafael Cruz, Renata Lemos, Ricardo Silva, Rodrigo Angeles, Yasmin Hirao e a Carol Andrino e Juliana El-Ottra (Sistemática – Sobre as Ondas). Obrigada pela convivência ao longo destes anos e pelos momentos divertidos compartilhados. Aos colegas do GateLab e a professora Dra. Marie Anne Van Sluys por disponibilizar a infraestrutura do laboratório para os estudos em Biologia Molecular. Agradeço especialmente a técnica Dra. Tatiana Correa pelo auxílio em diversas etapas do estudo e persistência frente aos imprevistos! À Dra. Sarah Oliveira por toda a ajuda desde o começo de meu doutorado, em especial com o entendimento das técnicas moleculares e entendimento dos resultados! Agradeço pela amizade que nasceu! Ao Dr. Jonas Weissmann pela análise do sequenciamento do transcriptoma de Croton. Ao Dr. José Hernandes que desde o início do doutorado me ajuda com toda paciência e boa vontade em minhas dúvidas e na compreensão dos resultados de biologia molecular. À Dra. Paula Elb pela atenção com todas as minhas dúvidas de biologia molecular. À professora Dra. Eny Iochevet Segal Floh por disponibilizar o laboratório Biocel para realização das análises de imunocitoquímica. Agradeço especialmente a Dra. Amanda Macedo, quem me ensinou a técnica utilizada e esteve sempre disponível. Agradeço com carinho ao Dr. Gerhard Prenner do Royal Botanic Gardens, Kew por ter aberto as portas do sonho que é o Kew Gardens. Agradeço pela oportunidade, pela orientação, pelos ensinamentos e claro, pela parceria estabelecida. Ao Team Americas do herbário do Kew Gardens, especialmente ao Federico Fabriani e a Sue Zmarzty, os quais foram meus supervisores no herbário! À Maria Conegero do Jodrell laboratory do Kew Gardens pela ajuda, dicas e treinamento com o microscópio eletrônico de varredura! Aos queridos Kew friends: Ana Raquel Lourenço, Vanessa Van, Leide, Rafela e Yee Wen. Obrigada pela amizade neste ano tão especial! Formamos uma bela família Brasileira/Singaporeana em Londres. Complementando os Kew friends, obrigada à amiga Dra. Thaís Vasconcelos, em Londres housemate, e hoje amiga e colaboradora! Obrigada pela contribuição em um dos capítulos da tese e por me ensinar sobre os programas R e Illustrator, além das diversas discussões Botânicas na cozinha da Bea Zappi-Taylor, a melhor landlady que eu poderia ter em Londres! Agradeço com imenso carinho a Dra. Ricarda Riina por me receber tão bem no Herbário do Real Jardim Botânico de Madrid e por toda a empolgação com meu trabalho! Agradeço pela feliz parceria que estabelecemos desde então! Ao Dr. Louis Ronse de Craene por me receber no Jardim Botânico de Edinburgh e por ser tão acessível. Agradeço pela parceria e colaboração firmada para os estudos de androceu em Croton! Com inestimável carinho agradeço a professora Dra. Inês Cordeiro, que considero como minha orientadora! Obrigada pelas inúmeras vezes que sanou minhas dúvidas, por enviar plantas para meu estudo do Brasil para Londres, sem medir esforços, e pelas explicações até mesmo nos momentos de urgência, por whatsapp! Agradeço muitíssimo pela feliz parceria que temos desde meu mestrado e por ser esta pessoa especial! Com alegria e boas lembranças agradeço ao professor Dr. Luiz Antônio de Souza! A ele que é meu mentor na Botânica eu agradeço por ser uma inspiração em forma de professor e pelos ensinamentos que guardo para sempre: amar imensamente o que faz, ser amável e gentil com qualquer um, ser humilde e muito profissional! Sou eternamente grata e o admiro infinitamente! Aos amigos Otávio Luiz por ceder lindas imagens de Croton, pela ajuda com a capa da tese e pela amizade em tantos momentos! Agradeço também ao Marcelo Kubo pela vetorização de imagens! Às amigas Thália Gama e Juliana Castelo Branco! Vocês me acompanharam desde o mestrado e nossa amizade me trouxe força, motivação e alegria durante estes anos! Vocês foram presentes que São Paulo e a USP me trouxeram e as guardo em meu coração! Ao casal de amigos Mariana Monteiro & Augusto Giaretta sou para sempre grata! Obrigada pela amizade em Londres e em São Paulo e acima de tudo, por serem muito mais que amigos, mas sim minha família em São Paulo! Vocês são especiais e moram aqui no lado esquerdo do peito! Com muito amor agradeço as pessoas mais importantes da minha vida, meus pais, Deise e Luiz! Obrigada por acreditarem nos meus sonhos e por estarem sempre ao meu lado! Agradeço pela compreensão de minha ausência física ao longo destes anos de doutorado e agradeço ainda mais por estarmos sempre conectados. Obrigada por serem meus pais, pelo amor que me dedicam e pela força que me transmitem! Amo vocês! Ao Gui, meu esposo, companheiro, melhor amigo e pessoa mais engraçada que conheço! Obrigada por me acompanhar nesta trajetória e principalmente por embarcar nos meus sonhos de cabeça e não medir esforços para me ver feliz! Obrigada por ser minha força nos momentos de fraqueza e por me fazer rir! Amo você e sou muito grata e muito feliz! Agradeço a Deus, acima de tudo! Muito Obrigada! ABSTRACT The Euphorbiaceae are notable for floral and inflorescence diversity and evolutionary complexity. Croton is the second largest genus in the family and exhibits particular diversity in its flowers, especially regarding perianth and number of stamens, besides the inflorescences, which are also very diverse. Considering Croton’s great variability in the reproductive structures, the aim of this thesis was to study flowers and inflorescences with an evolutionary approach, including morphology, ontogeny, vasculature, auxin regulation and genetic expression. Flowers in several stages of development were analyzed using light microscopy and scanning electron microscopy. Inflorescences were analyzed in stereomicroscope and the traits were plotted on the most recent phylogeny of the genus. The genetic expression was tested using RNAseq. In the first chapter the flowers showed similarity in the initiation of sepals and the presence of filamentous, petaloid structures in Croton lundianus (Didr.) Müll. Arg., interpreted here as staminodes. In Croton sphaerogynus Baill., staminodes were described for the first time. The staminodes reported here could be interpreted as transitional