Diversidade de nematoides em sistemas de uso do solo nos biomas de mata atlântica e caatinga e aspectos taxonômicos e filogenéticos da família Telotylenchidae

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2015.Os nematoides são animais invertebrados pertencentes ao filo Nematoda. Vários índices e outros sistemas de mensurações ecológicas foram criados ou adaptados para explorar o potencial dos nematoides como bioindicadores de alterações ambientais e qualidade do solo. As comunidades de nematoides que habitam o solo são compostas por cinco grupos principais: parasitas de plantas, bacteriófagos, micófagos, predadores e onívoros, sendo que em solos cobertos por vegetação, geralmente os parasitas de plantas são os mais abundantes, com destaque para os membros da subordem Tylenchina, um dos grupos mais diversificados e de maior importância econômica em escala global. A taxonomia de nematoides se baseia principalmente em dados morfológicos e morfométricos. Como consequência do uso isolado destes caracteres, os sistemas de classificação dos nematoides têm sido efêmeros e não refletem com fidelidade as relações filogenéticas entre os táxons. A integração de caracteres morfológicos com dados moleculares, principalmente sequências dos genes do DNA ribossômico (rDNA), têm provocado profundas mudanças na interpretação da filogenia dos nematoides. O objetivo geral deste estudo foi contribuir para o incremento dos conhecimentos em biodiversidade de nematoides de solo, assim como aspectos taxonômicos de nematoides da subordem Tylenchina, pertencentes ao gêneroTylenchorhynchus e outros gêneros afins de várias regiões geográficas do mundo. Os objetivos específicos se basearam em proceder inventário da biodiversidade de nematoides em áreas naturais e cultivadas da Caatinga, na região do Vale do São Francisco, Petrolina-PE, como também em extinta área de mineração da empresa Vale S.A, convertida no “Centro de Pesquisas e Conservação da Biodiversidade do Quadrilátero Ferrífero” (CeBio), localizado no bioma Mata Atlântica; buscar indicadores na comunidade de nematoides que possam ser empregados na avaliação das condições ecológicas do solo nessas áreas; combinar indicadores de impactos ambientais resultantes das comunidades de nematoides com outros indicadores resultantes de propriedades físicas e químicas do solo, visando uma melhor compreensão dos fatores que afetam a qualidade do solo; e, por fim, proceder estudos filogenéticos comparativos levando em consideração aspectos morfológicos, morfométricos e moleculares de populações de nematoides do gênero Tylenchorhynchus e outros gêneros afins do Brasil e de outras regiões do mundo. Como resultados, nas áreas da Caatinga, a retirada da vegetação nativa e a implantação dos cultivos de fruteiras e forrageiras influenciou as comunidades de nematoides, suprimindo a presença de alguns nematoides e promovendo a introdução de outros nas áreas cultivadas. Os índices ecológicos mostraram-se eficientes na indicação de distúrbios no solo, assim como atributos do solo, tais como textura, acidez, matéria orgânica, micro e macro nutrientes, os quais desempenharam papéis essenciais na definição da estrutura da comunidade de nematoides do solo nos diferentes sistemas avaliados. Nas áreas do “CeBio”, foi demonstrado que a nematofauna respondeu às mudanças na cobertura vegetal do solo e às variações abióticas. O método multivariado de Análise de Componentes Principais mostrou-se eficiente no estudo das comunidades de nematoides. Os estudos filogenéticos comparativos levando em conta critérios morfológicos e moleculares advindos da avaliação de sequências do gene 28S do rDNA estabeleceu a importância do uso da identificação taxonômica integrativa na caracterização dos nematoides. Os dados obtidos neste estudo mostram uma tendência à monofilia da família Telotylenchidae, separando a subfamília Merliniinae da Telotylenchinae, portanto, indicando a necessidade de revisão do sistema vigente de classificação desta família, proposto por Siddiqi (2000).Nematodes are invertebrates belonging to the phylum Nematoda, one of the most abundant and diverse groups of animals on the planet. Due to the short life cycle and the different trophic habits, soil nematodes can reflect environmental changes, altering the structure and community composition. These are some of the features that qualify them as environmental biomarkers. Several indices and other ecological measurement systems were created or adapted to explore the potential of nematodes as bio-indicators of environmental changes and soil quality. The soil nematode communities are composed of five main trophic groups: plant parasites, bacterial feeders, fungal feeders, predators and omnivores. In plant covered soils, usually plant-parasitic nematodes are the most abundant, among them stand out members of the suborder Tylenchina. Tylenchina is one of the most diverse and economically important groups on a global scale, and nematological studies in Brazil indicate a wide variety of members of this suborder. Nematode taxonomy is based mainly on morphological and morphometric characters. As a result of isolated use of these characters, the systems of nematode classification have been ephemeral, and do not reflect faithfully the phylogenetic relationships among taxa. The integration of morphological characters with molecular data, especially sequences of genes of ribosomal DNA (rDNA), has caused profound changes in the interpretation of nematode phylogeny. Therfore, the overall objective of the study was to contribute to the knowledge on the biodiversity of soil nematodes in the Atlantic Forest and Caatinga biomes, and on the taxonomic aspects of nematodes of the suborder Tylenchina, with focus on Tylenchorhynchus and related genera, from Brazil and several world geographic regions. The specific objectives aim to conduct inventories of nematode biodiversity in an extinct mining area of Vale Mining Company, now converted to the Centre for Research and Biodiversity Conservation of the Iron Quadrangle (CeBio), as well as in natural and cultivated areas of Caatinga biome in the region of Vale do São Francisco, Petrolina-PE. Both benchmark sites were under different levels of human intervention; to look for indicators on the nematode community that can be used to assess the soil ecological conditions in these areas; to combine indicators of environmental impacts from the nematode communities with other indicators resulting from physical and chemical properties of the soil, to improve knowledge on the factors affecting soil quality; to conduct comparative phylogenetic studies taking into account morphological, morphometric and molecular approaches of nematode populations of Tylenchorhynchus and related genera. Results indicated that in the areas of Caatinga, replacing native vegetation by fruit trees and forage crops influencednematode communities, suppressing the presence of some nematodes and the introduction of other ones in cultivated area.The environmental indices were effective in indication of soil disturbancelevels, as well as soil characteristics, such as texture, acidity, soil organic matter, micro and macro nutrients, wich have played essential roles in defining structure of soil nematodes communities. In areas of CeBio it was demonstratedthatthe nematode assemblages respondedto changes in vegetation cover and soil abiotic factors. The multivariate method of Principal Component Analysis was an efficient tool in the study of nematode communities. The comparative phylogenetic studies taking into account morphological and molecular criteria, established the importance of using integrative taxonomic approach on the characterization of nematodes. The data indicate a tendency to monophyly of the family Telotylenchidae, separating the subfamily Merliniinae of Telotylenchinae, which indicates that the current system of classification proposed by Siddiqi (2000) needs to be revised