Characterization of the genetic variability and structure of Crotalaria pallida (Fabaceae)

Orientador: Vera Nisaka SolferiniDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A leguminosa Crotalaria pallida é considerada uma espécie invasora na região Neotropical e em outras regiões ao redor do mundo. Acredita-se que ela seja nativa da África, porém sua história evolutiva é desconhecida devido à carência de dados sobre sua introdução e de estudos genéticos e filogeográficos com a planta. No presente trabalho buscou-se avaliar a variabilidade e estruturação genética de populações de C. pallida e inferir os processos históricos evolutivos que explicam o padrão de distribuição atual da espécie. A origem da espécie na região Neotropical foi discutida com relação às hipóteses de "eventos naturais antigos de dispersão a longa distância" e de "introdução recente mediada pelo homem". Foram analisadas amostras de 25 pontos de ocorrência distribuídos na região tropical, incluindo onze pontos localizados no Brasil, sete na África, cinco em outros países da América Latina, um na Índia e um na Austrália. Os dados de sequências de duas regiões intergênicas, uma nuclear (ITS) e uma plastidial (rpl32-trnL), foram utilizados em análises de diversidade, filogeográficas e de estrutura populacional. Os padrões de diversidade e estruturação geográfica encontrados para as duas regiões sequenciadas foram semelhantes. Cada marcador apresentou apenas quatro haplótipos com poucos passos mutacionais de diferença entre eles. A região Neotropical (Hd: 0,1139 - ITS e 0,0982 - rpl32-trnL) não apresentou haplótipos exclusivos e, os dois haplótipos de cada marcador encontrados na região são compartilhados com amostras africanas. Todos os indivíduos brasileiros analisados são monomórficos para os marcadores estudados, indicando uma origem comum das populações do país. O baixo polimorfismo encontrado, provavelmente está associado à biologia da espécie e/ou a história demográfica das populações da região de distribuição nativa, além de ser um padrão comumente registrado em espécies invasoras. Os índices de diversidade genética maiores na África (Hd: 0,5111 - ITS e 0,6667 - rpl32-trnL) e a ausência e haplótipos exclusivos nos neotrópicos sugerem que C. pallida tem origem africana e foi introduzida recentemente na região Neotropical, o que concorda com a hipótese de introdução mediada pelo homem. A importância da variabilidade genética para o estabelecimento e propagação de uma espécie invasora é um assunto intensamente debatido e o alto potencial invasor de C. pallida, a despeito da baixa diversidade genética, contribui na delimitação das características que são de fato relevantes durante o processo de invasãoAbstract: The herbaceous legume Crotalaria pallida is considered an invasive species in the Neotropics and others regions across the world. This species is presumably native from Africa, nevertheless its evolutionary history is unknown due to the lack of information about its introduction and of genetical and phylogeographical studies with the plant. The present study sought to investigate the genetic variability and structuring of C. pallida populations and to understand the evolutionary processes that led to the current distribution pattern of the species. The origin of the plant in the Neotropics was discussed contrasting the hypothesis of "early natural events of long distance dispersion" and "recently introduction by humans". We analyzed samples of 25 sites spread around the Tropical region, comprising: eleven sites in Brazil, seven in Africa, five in others Latin America countries, one in India and one in Australia. The DNA sequence data of two intergenic regions, one nuclear (ITS) and one plastidial (rpL32-trnL), was evaluated through diversity indices, phylogeographical and population structure analyses. The patterns of diversity and geographic structure for the two DNA regions were similar. Each marker exhibited only four haplotypes with a few mutational differences between them. The Neotropical region (Hd: 0,1139 - ITS and 0,0982 - rpl32-trnL) does not hold exclusive haplotypes and the two haplotypes of each marker found in this region are shared with African samples. All Brazilians individuals analyzed are monomorphic for both markers, indicating a common origin of the populations in this country. The low polymorphism is probably associated to organism biology and/or to demographic history of native populations; besides, it is a frequent pattern in invasive species. The higher diversity indices in Africa (Hd: 0,5111 - ITS and 0,6667 - rpl32-trnL) and absence of exclusive haplotypes in the Neotropics suggest that C. pallida has an African origin and was recently introduced in the Neotropical region, what supports the hypothesis of introduction by humans. The importance of genetic variability for the establishment and spread of an invasive species is intensely debated and the high invader potential of C. pallida, despite its low genetic diversity, contributes to the delimitation of truly relevant characteristics for the invasion processMestradoGenetica Animal e EvoluçãoMestra em Genética e Biologia MolecularCAPESFAPES