Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de … · Introdução Importância da filogenia Análise filogenética do gênero Cattleya Projeto de pesquisa Considerações

Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas

LGN 5799 - SEMINÁRIOS EMGENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS

DIVERSIDADE E CONSERVAÇÃO NA FAMÍLIA ORCHIDACEAE

Aluno:Jucelene Fernandes RodriguesOrientador: Prof. Dr. Giancarlo Conde Xavier Oliveira

Co-orientadora: Profa. Dra. Samantha Koehler

Departamento de GenéticaAvenida 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

� 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


37,6%44,6%

17,8%

Poaceae

Orchidaceae

Outras famílias

Há aproximadamente 56 mil espécies de monocotiledôneas conhecidas

Soltis et al., 2005


São encontradas em todas as regiões do mundo exceto nos pólos

Dressler, 1993

A família Orchidaceae: distribuição

Equador: 3.600

Colômbia: 2.700

Brasil: 2.350

World Checklist of Orchidaceae-Kew; Pabst e Dungs, 1975, 1977

A família Orchidaceae: diversidade

Epífitas

Rupícolas

Terrestres

Saprófitas

Psamófitas

Aquáticas

Subterrâneas

A família Orchidaceae: morfologia

INFLORESCÊNCIA

PSEUDO-

BULBO

RAÍZES

LABELO

SÉPALA LATERAL

SÉPALA

DORSAL

PÉTALA

POLÍNIAS

Adaptado de Prigdeon et al., 2005

Coluna:�Fusão do órgão reprodutor masculino e feminino

Antera

Estigma

Capuz da antera

Polínias

Polinário

A Família Orchidaceae: morfologia

� Cada cápsula abriga milhões de sementes

A família Orchidaceae: reprodução

�As micorrizas auxiliam as raízes na função de absorver água e nutrientes

�Recebem em troca os produtos da fotossíntese como carboidratos

A família Orchidaceae: crescimento

� As orquídeas são em sua maioria alógamas, e possuem mecanismos sofisticados para evitar a autopolinização

Nilsson, 1992, Buzato et al., 2000

�Hymenoptera (abelhas e vespas)�Diptera (moscas e mosquitos)�Coleoptera (besouros)�Lepidoptera (mariposas e borboletas)�Orthoptera (grilos)�Aves (beija-flores)

A família Orchidaceae: polinização

Ophrys L. 22 a 76 cromossomos. x:18

Pridgeon et al., 1999

�O número de cromossomos éextremamente variável entre os gêneros:

Cattleya Lindl. 40 a 102 cromossomos. x:20? x:10?

Oncidium Sw. 10 a 168 cromossomos. x:7

A família Orchidaceae: cromossomos

� Orquídea de Darwin: Angraecum sesquipedale

Processos de adaptação: Planta x Polinizador

Xanthopan morganii Walk. ssp. praedicta

PseudocópulaGênero Ophrys

Ophrys apifera

Ophrys speculum Ophrys insectivora

Ophrys cornuta

Processos de adaptação: Planta x Polinizador

A família Orchidaceae: origem

Ramirez et al., Nature, 2007Proplebeia dominicana

�Primeiro fóssil inequívoco de orquídea datado de aproximadamente 20 milhões de anos, período Mioceno, República Dominicana

Meliorchis caribea

�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 surgiram provavelmente entre 76 a 84 milhões de anos, no Cretáceo

Ramirez et al., Nature, 2007

Goodyera repens

A família Orchidaceae: origem

AS 10 PRINCIPAIS PLANTAS EM VASOS(HOLANDA LEILÃO MODIFICADO EM € 1.000.000)

2005 04/05 %1. PHALAENOPSIS 143,7 + 23,32. DRACAENA 41,7 + 5,03. KALANCHOE 41,3 + 7,54. ANTHURIUM 39,7 + 1,05. FICUS 32,3 + 4,26. CHRYSANTHEMUM 27,5 - 9,77. ROSA 27,3 + 7,58. HYDRANGEA 26,0 - 1,89. SPATHIPHYLLUM 22,8 - 5,110. HEDERA 20,6 - 12,0

Programa de Desenvolvimento da Floricultura Capixaba – Abril 2007Incaper / 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

Sebrae, 2008; Marcia Peetz, Hórtica-Consultoria, 2009

�Os gêneros Phalaenopsis e Cymbidium são as orquídeas em vaso mais comercializadas no Brasil. Renda em torno de R$150 milhões

A família Orchidaceae: aspectos econômicos

�O que é filogenia?

A filogenia considera relações de ancestralidade

comum entre grupos de espécies,

representando uma hipótese das

relações evolutivas, baseada em

caracteres diversos (p.e.x morfológicos

e moleculares)

Espécies atuais

Ramo

Nó

Raiz

Internó

A família Orchidaceae: Importância da filogenia

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 como naturais os grupos comprovadamente monofiléticos.

�O método filogenético

Willi Hennig

A família Orchidaceae: importância da filogenia

�Grupo Monofilético

A família Orchidaceae: importância da filogenia

A família Orchidaceae: relações filogenéticas

� A classificação tem sofrido muitas modificações devido a estudos filogenéticos

Dicotiledôneas

Dicotiledôneas

Monocotiledôneas

Dicotiledôneas

Judd et al., 2007

Chase et al. 2009

�Vários gênerospara os Oncidiuns

brasileiros?


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 subtribo Laeliinae é composta por plantas neotropicais com aproximadamente 1500 espécies e 50 gêneros.�Primeiro trabalho foram analisados sequenciamentodas 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


van den Berg et al. 2000

nrITS


van den Berg et al. 2000

nrITS


nrITS + 5 regiões cpDNA

van den Berg et al. 2009Brassavola


nrITS + 5 regiões cpDNA

van den Berg et al. 2009Brassavola


�Contribuir para o conhecimento taxonômico e evolutivo de orquídeas brasileiras do gênero Cattleya

DELIMITAÇÃO DE ESPÉCIES E DIVERSIDADE GENÉTICA EM Cattleya coccinea Lindl. e C. mantiqueirae (Fowlie) van den

Berg (ORCHIDACEAE) BASEADA EM MARCADORES MOLECULARES ISSR

�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

Fotos: S Koehler, 2009

�Pseudobulbos: cilíndricos

�Folhas: estreitas e eretas com nervura central vermelha

�Época de floração: março-abril e julho-setembro

�Hábitat: Serra do Mar

(Fowlie, 1972; Withner, 1990)

�Pseudobulbos: arredondados

�Folhas: Ovais e curvadas, sem nervura vermelha central

�Época de floração: janeiro-fevereiro e setembro-outubro

�Hábitat: Serra da Mantiqueira

(Fowlie, 1972; Withner, 1990)

Locais de coleta de orquídeas

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Campos do Jordão SP

Lima Duarte MG

Alto Caparaó MG

Nova Friburgo RJ

Petrópolis RJ

São José do Barreiro SP

�Foram coletados 30 indivíduos de cada população

�Iniciador c/ 16 a 25 pares de bases

�Amplificação de regiões que flanqueiam os microssatélites

Marcadores ISSR- Inter Simple Sequence Repeat

�Facil manipulação e baixo custo

�Adequado para realização de estudos filogenéticos em espécies

Grupo externoEspécies selecionadas a partir da árvore filogenética do gênero Cattleya

Cattleya sincorana Schltr.Cattleya dayana Rchb.f.

Cattleya jongheana Rchb.f.Cattleya cernua Lindl.

Cattleya pumila Hook.

van den Berg, 2009

Resultados Prévios: Análise neighbor-joining

Campos do Jordão SPLima Duarte MGAlto Caparaó MGNova Friburgo RJPetrópolis RJSão José do Barreiro SP

Resultados prévios- Análise de Máxima Parcimônia

Campos do Jordão SPLima Duarte MGAlto Caparaó MGNova Friburgo RJPetrópolis RJSão José do Barreiro SP

Ser

ra d

a M

anti

qu

eira

Serra d

o M

ar

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

�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

A família Orchidaceae: banco de germoplasma

Obrigada!

Cattleya coccinea

[email protected]

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