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 # # # # # # 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 do Serra 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! 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