Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas
LGN 5799 - SEMINÁRIOS EM GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS
DIVERSIDADE E CONSERVAÇÃO NA FAMÍLIA ORCHIDACEAE
Aluno:Jucelene Fernandes Rodrigues Orientador: Prof. Dr. Giancarlo Conde Xavier Oliveira Co-orientadora: Profa. Dra. Samantha Koehler
Departamento de Genética Avenida Pádua Dias, 11 - Caixa Postal 83, CEP: 13400-970 - Piracicaba - São Paulo - Brasil Telefone: (0xx19) 3429-4250 / 4125 / 4126 - Fax: (0xx19) 3433-6706 - http://www.genetica.esalq.usp.br/semina.php Sumário
Introdução Importância da filogenia Análise filogenética do gênero Cattleya Projeto de pesquisa Considerações finais A família Orchidaceae: taxonomia
Angiospermas Monocotiledôneas Ordem Asparagales Família Orchidaceae A família Orchidaceae: taxonomia
É a maior família do grupo das monocotiledôneas e compreendem 10% de todas as angiospermas
Há aproximadamente 25.000 espécies descritas e 850 gêneros
Chase, 2003; Cameron et al., 1999; Chase, 2005 A família Orchidaceae: taxonomia
Há aproximadamente 56 mil espécies de monocotiledôneas conhecidas
Poaceae
17,8% 44,6% Orchidaceae 37,6%
Outras famílias Soltis et al., 2005 A família Orchidaceae: distribuição
São encontradas em todas as regiões do mundo exceto nos pólos
Dressler, 1993 A família Orchidaceae: diversidade
Colômbia: 2.700
Equador: 3.600
Brasil: 2.350
World Checklist of Orchidaceae-Kew; Pabst e Dungs, 1975, 1977 Epífitas Rupícolas Terrestres Saprófitas Psamófitas Aquáticas Subterrâneas INFLORESCÊNCIA
A família Orchidaceae: morfologia
SÉPALA DORSAL
PÉTALA PSEUDO- BULBO
SÉPALA LATERAL
POLÍNIAS LABELO Adaptado de Prigdeon et al., 2005 RAÍZES A Família Orchidaceae: morfologia Coluna: Fusão do órgão reprodutor masculino e feminino
Capuz da Antera antera
Polínias Estigma
Polinário A família Orchidaceae: reprodução
Cada cápsula abriga milhões de sementes A família Orchidaceae: crescimento
As micorrizas auxiliam as raízes na função de absorver água e nutrientes
Recebem em troca os produtos da fotossíntese como carboidratos A família Orchidaceae: polinização
As orquídeas são em sua maioria alógamas, e possuem mecanismos sofisticados para evitar a autopolinização
Hymenoptera (abelhas e vespas) Diptera (moscas e mosquitos) Coleoptera (besouros) Lepidoptera (mariposas e borboletas) Orthoptera (grilos) Aves (beija-flores)
Nilsson, 1992, Buzato et al., 2000 A família Orchidaceae: cromossomos
O número de cromossomos é extremamente variável entre os gêneros:
Cattleya Lindl. 40 a 102 cromossomos. x:20? x:10?
Oncidium Sw. 10 a 168 cromossomos. x:7
Ophrys L. 22 a 76 cromossomos. x:18
Pridgeon et al., 1999 Processos de adaptação: Planta x Polinizador
Orquídea de Darwin: Angraecum sesquipedale Xanthopan morganii Walk. ssp. praedicta Processos de adaptação: Planta x Polinizador
Gênero Ophrys Pseudocópula Ophrys apifera
Ophrys speculum Ophrys insectivora
Ophrys cornuta
A família Orchidaceae: origem
Primeiro fóssil inequívoco de orquídea datado de aproximadamente 20 milhões de anos, período Mioceno, República Dominicana
Meliorchis caribea
Proplebeia dominicana Ramirez et al., Nature, 2007 A família Orchidaceae: origem
Pertenceu a subtribo Goodyerinae
Inferência sobre a data estimada da origem da família Orchidaceae feita a partir de estudos filogenéticos, dados moleculares de grupos próximos
Resultado: Orquídeas Goodyera repens surgiram provavelmente entre 76 a 84 milhões de anos, no Cretáceo
Ramirez et al., Nature, 2007 A família Orchidaceae: aspectos econômicos
AS 10 PRINCIPAIS PLANTAS EM VASOS (HOLANDA LEILÃO MODIFICADO EM € 1.000.000)
2005 04/05 % 1. PHALAENOPSIS 143,7 + 23,3 2. DRACAENA 41,7 + 5,0 3. KALANCHOE 41,3 + 7,5 4. ANTHURIUM 39,7 + 1,0 5. FICUS 32,3 + 4,2 6. CHRYSANTHEMUM 27,5 - 9,7 7. ROSA 27,3 + 7,5 8. HYDRANGEA 26,0 - 1,8 9. SPATHIPHYLLUM 22,8 - 5,1 10. HEDERA 20,6 - 12,0
Programa de Desenvolvimento da Floricultura Capixaba – Abril 2007 Incaper / SEAG - Alves & Mattos A família Orchidaceae: aspectos econômicos
A região do Alto Tietê (Mogi das Cruzes) concentra o maior pólo de produção de orquídeas - 80% da produção nacional Cerca de 60 famílias, que produzem por volta de 5 milhões de vasos de orquídeas por ano
Os gêneros Phalaenopsis e Cymbidium são as orquídeas em vaso mais comercializadas no Brasil. Renda em torno de R$150 milhões
Sebrae, 2008; Marcia Peetz, Hórtica-Consultoria, 2009 A família Orchidaceae: Importância da filogenia O que é filogenia? A filogenia Espécies atuais considera relações de ancestralidade Ramo comum entre grupos de espécies, representando uma hipótese das Nó relações evolutivas, Internó baseada em caracteres diversos (p.e.x morfológicos Raiz e moleculares) A família Orchidaceae: importância da filogenia
O método filogenético A sistemática filogenética foi proposta por Willi Hennig em 1950 Classificação de organismos Reconstruir a história da vida de organismos, tendo como produto final as hipóteses de parentesco de diferentes táxons. De acordo com esta abordagem, somente são aceitos Willi Hennig como naturais os grupos comprovadamente monofiléticos . A família Orchidaceae: importância da filogenia
Grupo Monofilético A família Orchidaceae: relações filogenéticas
A classificação tem sofrido muitas modificações devido a estudos filogenéticos
Dicotiledôneas
Dicotiledôneas
Monocotiledôneas
Dicotiledôneas
Judd et al., 2007 A família Orchidaceae: relações filogenéticas
Vários gêneros para os Oncidiuns brasileiros?
Chase et al. 2009 A família Orchidaceae: relações filogenéticas
Chase et al. 2009 Importância da filogenia para estudos de diversidade: delimitação de unidades taxonômicas e conservação
A União Internacional para a Conservação da Natureza (IUCN) considera como prioridade de conservação três níveis primários da biodiversidade:
Ecossistemas Espécies Diversidade genética
É essencial o estabelecimento do status taxonômico dos organismos de acordo com a maior diversidade de caracteres possível
Somente com tal conhecimento disponível é possível elaborar práticas de manejo visando a conservação e a utilização dos recursos genéticos de maneira sustentável
Hartl & Clark, 1997 A família Orchidaceae: gênero Cattleya A família Orchidaceae: gênero Cattleya
A subtribo Laeliinae é composta por plantas neotropicais com aproximadamente 1500 espécies e 50 gêneros. Primeiro trabalho foram analisados sequenciamento das regiões ITS de rDNA No segundo trabalho foram analisadas cinco regiões de sequências de DNA de plastídeos: intron trnL, espaçadores trnL, gene matK e introns a montante e a jusante trnK de matK Região ITS de rDNA (amostras complementares)
van den Berg et al., 2000; van den Berg et al., 2009 A família Orchidaceae: gênero Cattleya
nrITS
van den Berg et al. 2000 A família Orchidaceae: gênero Cattleya
nrITS
van den Berg et al. 2000 A família Orchidaceae: gênero Cattleya
nrITS + 5 regiões cpDNA
Brassavola van den Berg et al. 2009 A família Orchidaceae: gênero Cattleya
nrITS + 5 regiões cpDNA
Brassavola van den Berg et al. 2009 DELIMITAÇÃO DE ESPÉCIES E DIVERSIDADE GENÉTICA EM Cattleya coccinea Lindl. e C. mantiqueirae (Fowlie) van den Berg (ORCHIDACEAE) BASEADA EM MARCADORES MOLECULARES ISSR
Contribuir para o conhecimento taxonômico e evolutivo de orquídeas brasileiras do gênero Cattleya
Rever a atual delimitação entre as espécies Cattleya coccinea e Cattleya mantiqueirae
Caracterizar a diversidade genética entre e dentro de populações de C. coccinea e C. mantiqueirae utilizando marcadores moleculares ISSR. Cattleya coccinea Cattleya mantiqueirae
Pseudobulbos: cilíndricos Pseudobulbos: arredondados Folhas: estreitas e eretas Folhas: Ovais e curvadas, com nervura central vermelha sem nervura vermelha central Época de floração: março- Época de floração: janeiro- abril e julho-setembro fevereiro e setembro-outubro Hábitat: Serra do Mar Hábitat: Serra da Mantiqueira (Fowlie, 1972; Withner, 1990) (Fowlie, 1972; Withner, 1990)
Fotos: S Koehler, 2009
Locais de coleta de orquídeas
Foram coletados 30 indivíduos de cada população
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# # # # Campos do Jordão SP Lima Duarte MG Alto Caparaó MG Nova Friburgo RJ Petrópolis RJ São José do Barreiro SP Marcadores ISSR- Inter Simple Sequence Repeat
Iniciador c/ 16 a 25 pares de bases
Amplificação de regiões que flanqueiam os microssatélites
Facil manipulação e baixo custo Adequado para realização de estudos filogenéticos em espécies Grupo externo Espécies selecionadas a partir da árvore filogenética do gênero Cattleya
Cattleya cernua Lindl. Cattleya jongheana Rchb.f.
Cattleya pumila Hook.
Cattleya dayana Rchb.f. Cattleya sincorana Schltr.
van den Berg, 2009 Resultados Prévios: Análise neighbor-joining
Campos do Jordão SP Lima Duarte MG Alto Caparaó MG Nova Friburgo RJ Petrópolis RJ São José do Barreiro SP Resultados prévios- Análise de Máxima Parcimônia Serra do Mar
Serra da Mantiqueira da Serra Campos do Jordão SP Lima Duarte MG Alto Caparaó MG Nova Friburgo RJ Petrópolis RJ São José do Barreiro SP Considerações finais
Orchidaceae é uma das maiores familías de plantas, são cosmopolitas e ilustram extraordinários exemplos de processos adaptativos
A filogenia e a genética de populações são ferramentas importantes para estudos visando a conservação da diversidade genética
São necessários estudos de populações naturais como também a manutenção de bancos de germoplasmas existentes, para a conservação de espécies A família Orchidaceae: banco de germoplasma Orquidário Paulo Sodero Martins- Esalq Coleção iniciada pelo Prof. Brieger na década de 1940 Conta com espécies de várias partes do mundo, principalmente sul-americanas São aproximadamente 10 mil vasos de 1200 espécies além de híbridos Cattleya coccinea
Obrigada!