Especiação e diversidade genética no subgênero Ortgiesia Universidade Federal do Rio Grande do Sul Especiação e diversidade genética no subgênero Ortgiesia (Aechmea, Bromeliaceae) Márcia Goetze Tese de Doutorado Porto Alegre -2014- Tese de Doutorado – Márcia Goetze 77 Especiação e diversidade genética no subgênero Ortgiesia Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS Instituto de Biociências Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular Especiação e diversidade genética no subgênero Ortgiesia (Aechmea, Bromeliaceae) Márcia Goetze Tese submetida ao Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular da UFRGS como requisito parcial para a obtenção do grau de Doutor em Ciências (Genética e Biologia Molecular) Orientadora: Dra Fernanda Bered Coorientadora: Dra Clarisse Palma-Silva Colaboração: Dra Katharina Schulte Porto Alegre -Abril de 2014- Tese de Doutorado – Márcia Goetze 77 Especiação e diversidade genética no subgênero Ortgiesia Este trabalho foi realizado no Núcleo de Genética e Conservação de Plantas, ligado ao Laboratório de Genética Vegetal, Departamento de Genética da UFRGS, Porto Alegre, Brasil; no Laboratório de Ficologia, Instituto de Botânica, São Paulo, Brasil; e no Australian Tropical Herbarium, James Cook University, Cairns, Austrália. O projeto foi subvencionado pelo Centro Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq – Edital Universal números 471775/2010-0 e 479413/2011-8), pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (PRONEX - FAPERGS Proc. 10/0198-0 e PqG 06/2010 - 1015348) e pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP – Proc. 2009/52725-3). A doutoranda obteve bolsa de estudos do CNPq (48 meses). ________________________________________________________________________________ Tese de Doutorado – Márcia Goetze 3 Especiação e diversidade genética no subgênero Ortgiesia Com amor a Christian, aos meus pais Arnilo e Liris, dedico. ________________________________________________________________________________ Tese de Doutorado – Márcia Goetze 4 Especiação e diversidade genética no subgênero Ortgiesia Agradecimentos Agradeço a minha orientadora Dra Fernanda Bered, por todo o apoio, confiança, motivação, paciência e amizade durante esses quatro anos. À minha coorientadora, Dra Clarisse Palma da Silva, pela motivação, apoio, companheirismo e acolhimento em São Paulo, ajuda nas saídas a campo e pelo contato inicial com a Dra Katharina Schulte. À Dra Katharina Schulte, pela orientação durante o estágio no exterior, pelo acolhimento no Australian Tropical Herbarium, pela paciência, carinho e motivação. À Camila Zanella, pela amizade, carinho, motivação, paciência e ajuda em todas as horas e situações. Aos colegas do Núcleo de Genética e Conservação de Plantas, Miriam Büttow, Camila Zanella, Fernanda Capra, Felipe Pinheiro, Aline Janke e Eduardo Soares, pelo companheirismo e amizade, e pela ajuda nos trabalhos de laboratório e durante as saídas a campo. A todos os colegas e amigos do Laboratório de Genética Vegetal, em especial a Andréia, Gisele, Alex, Carol Cabreira, Carol Ribeiro, Pedro, Lauro, Adri, Ana, Bea, João, Fernanda, pelas conversas, discussões, ajuda, caronas, ensinamentos e momentos de descontração. À Andreia Turchetto Zolet pelo auxílio com análises e softwares. Aos professores Tânia Wendt, Maria das Graças Lapa Wanderley e Ademir Reis por toda a ajuda com dados sobre Ortgiesia, nas coletas a campo e discussões taxonômicas. A todos os colegas e amigos que auxiliaram durante as saídas a campo, a ajuda de vocês foi imprescindível para a realização desse trabalho: Gecele Paggi, Manuela Bruxel, Rafael Louzada, Maria Cláudia, professor Rodrigo Kersten, Talisson, Maurício, Rafael Moreira, professor André Jasper e Tiago Coser. Aos chefes das unidades de conservação, guardas-parque e órgãos estaduais e federais pelo auxílio na aquisição de licenças de coleta e acesso as unidades de conservação. Um agradecimento especial ao Murilo Anzanello Nichele do Parque Estadual Fritz Plaumann e ________________________________________________________________________________ Tese de Doutorado – Márcia Goetze 5 Especiação e diversidade genética no subgênero Ortgiesia ao Silvâneo, da Unidade de Conservação Desterro, pelo acolhimento e ajuda durante as coletas de amostras. Aos professores do PPGBM pelos ensinamentos e conhecimentos transmitidos, contribuindo para a minha formação. Às professoras Maria Helena Zanettini, Márcia Margis, Luciane Passaglia, Eliane Kaltchuk dos Santos e Andreia Turchetto Zolet, pelo apoio científico, convivência e contribuições para o bom funcionamento do laboratório. À professora Loreta Freitas por ser a relatora dessa tese. Ao Elmo, pelo suporte burocrático e apoio para solucionar problemas. Ao CNPq pela bolsa de doutorado. À Andréia e a Alice, pela convivência, dividindo o mesmo “cantinho” em Porto Alegre, pelas conversas, risadas, jantas e momentos agradáveis. Obrigada gurias por me escutarem nos momentos de desabafo e insegurança! Aos amigos e colegas do Australian Tropical Herbarium, Darren, Phoon, Kaylene, Lalita, Gary, Janet, Agustina, Claire, Melissa e Andrea pela maravilhosa recepção e convivência, pela ajuda e ensinamentos, pela paciência, carinho, conversas, cafés e risadas. Aos amigos de Cairns, Claudinha, Yoko, Cris, Ricardo, Fred e Ana, pela convivência, risadas, jantas, passeios. Vocês fizeram a distância e a saudade de casa ficar mais leve de suportar! Aos meus pais, Arnilo e Liris, e minha irmã Karin, pelo incentivo, amor, carinho e compreensão. Ao meu marido, Christian, pelo amor, carinho, dedicação, paciência, compreensão e incentivo. Por sempre estar ao meu lado, me apoiando em todas as situações. A todos que de alguma forma contribuíram para a realização desse trabalho, MUITO OBRIGADA ________________________________________________________________________________ Tese de Doutorado – Márcia Goetze 6 Especiação e diversidade genética no subgênero Ortgiesia Sumário Resumo................................................................................................................................ 8 Abstract.............................................................................................................................. 10 Capítulo I - Introdução geral........................................................................................... 12 1 Família Bromeliaceae................................................................................... 13 1.1 Gênero Aechmea........................................................................................ 15 1.2 Subgênero Ortgiesia.................................................................................. 16 2 Estudos filogenéticos na família Bromeliaceae............................................ 18 3 Especiação..................................................................................................... 20 4 Macadores moleculares................................................................................. 21 5 Genética de populações e filogeografia em Bromeliaceae........................... 23 Objetivos......................................................................................................... 25 Objetivos específicos....................................................................................... 25 Capítulo II - Diversification of Bromelioideae (Bromeliaceae) in the Brazilian Atlantic rainforest: a case study in Aechmea subgen. Ortgiesia....................................................... 27 Capítulo III - Phylogeography and population differentiation of seven Aechmea species (Bromeliaceae) from Atlantic rainforest............................................................................. 60 Capítulo IV - Development of microsatellite markers for genetic diversity analysis of Aechmea caudata (Bromeliaceae) and cross-species amplification in other bromeliads... 92 Capítulo V - Genetic structure in Aechmea calyculata (Bromeliaceae) explained by different forest formations in southern Atlantic Forest....................................................... 98 Capítulo VI - Considerações finais.................................................................................. 125 Capítulo VII - Referências bibliográficas dos capítulos I e VI........................................ 131 ________________________________________________________________________________ Tese de Doutorado – Márcia Goetze 7 Especiação e diversidade genética no subgênero Ortgiesia Resumo Aechmea subgênero Ortgiesia apresenta 17 espécies, distribuídas no sul e sudeste do Brasil, Argentina, Paraguai e Uruguai. São espécies epífitas, rupícolas ou terrestres, ocorrendo desde o nível do mar até altas altitudes. Ortgiesia é um grupo característico da Mata Atlântica, região considerada um dos centros de diversidade para a família Bromeliaceae. O relacionamento interespecífico em Ortgiesia é pouco compreendido, assim como a distribuição da diversidade genética entre e dentro das espécies. Com o objetivo de contribuir para o entendimento dos processos responsáveis pela diversificação em Ortgiesia e pelo padrão de distribuição da variação genética, o presente estudo foi realizado, sendo dividido em quatro capítulos. No capítulo II o relacionamento interespecífico de Ortgiesia foi investigado utilizando marcadores moleculares AFLP (“Amplified Fragment Length Polymorphisms”). A evolução de caracteres morfológicos- chave foi acessada, e padrões biogeográficos e a importância da hibridação para a evolução do subgênero foram discutidos.