Mecanismos de Evolução Cariotípica em Epidendrum L. (Orchidaceae: Epidendroideae)

The genus Epidendrum L. comprises approximately 1,500 species of exclusively neotropical distribution, with frequent occurrence of hybridization, polyploidy and asexual reproduction. In addition, some species show complex taxonomy, such as E. secundum, which shows extensive chromosome number variation. This study aimed to test the hypotheses about the causes of chromosome number variability in E. secundum; to investigate the hybrid origin in representatives with intermediate floral morphology between E. flammeum x E. secundum, and between E. xanthinum x E. secundum; and to analyze the heterochromatin diversity and DNA content in species belonging to the subgenus Amphiglottium and Epidendrum. To this end, we performed the quantification of nuclear DNA content by flow cytometry, analysed the heterochromatin distribution using CMA/DAPI fluorochrome banding, and performed the analysis of floral morphology on representatives found in hybridization zones. Mitotic analyzes showed different chromosome counts ranging from 2n = 24 in E. fulgens to 2n = 224 in E. cinnabarinum, with metacentric, submetacentric and acrocentric chromosomes in all species. CMA+/DAPI¬ pericentromeric and terminal chromosome regions, and some CMA¬/DAPI+ and CMA0 terminal regions were identified, with variation in size, number and position. Pericentromeric regions generally was CMA0/DAPI¬ in most species. The leaf tissues of all specimens examined presented one or two endoreduplication cycles. To 18 populations of E. secundum analyzed, 16 presented diploid individuals, with an average of 2C = 4.08 pg DNA, and in two populations were identified tetraploid individuals, with an average of 2C = 8.24 pg DNA. In some populations were identified cytotypes with B chromosomes in variable number, sometimes entirely CMA+/DAPI¬. In relation to putative hybrid analysis, three hybrid zones were investigated. In São João do Tigre (PB), E. flammeum presented 2n = 50 and 2C = 5.04 pg DNA, E. secundum presented 2n = 62 chromosomes and 2C = 4.82 pg DNA. Hybrid individuals had 2n = 56, with 2C = 4.63 pg DNA. In Nova Friburgo (RJ), E. xanthinum presented 2n = 28 with 2C = 4.48 pg DNA. The specimens of E. secundum in this population presented 2n = 56 and 2C = 3.68 pg DNA. The putative hybrids presented 2n = 42 with 2C = 4.37 pg DNA. The Principal Component and Cluster Analysis confirmed the intermediate nature of floral morphology among putative hybrids and possible parents. Despite the occurrence of different chromosome numbers in E. secundum, populations showed no significant DNA content variation by Tukey test, suggesting that the increase in the number of acrocentric chromosomes is mainly caused by centric fissions. High levels of reproductive compatibility suggest that hybridization and introgression are important in early stages of speciation in Epidendrum. Karyological diversification observed seems related to disploid and polyploid events, whose changes in fundamental number may be the result of complex intra and intergenomic reorganizations.O gênero Epidendrum L. é composto por aproximadamente 1.500 espécies de distribuição exclusivamente neotropical, sendo frequente a ocorrência de hibridação, poliploidia e reprodução assexuada. Além disso, algumas espécies apresentam taxonomia complexa, como em E. secundum, que apresenta ampla variação cromossômica numérica. O presente trabalho objetivou testar as hipóteses sobre as causas da variabilidade cromossômica numérica em E. secundum, investigar a origem híbrida em indivíduos com morfologia floral intermediária entre E. flammeum x E. secundum, e entre E. xanthinum x E. secundum, bem como analisar a diversidade de heterocromatina e conteúdo de DNA em espécies pertencentes aos subgêneros Amphiglottium e Epidendrum. Para tanto, realizou-se a quantificação de DNA nuclear através de citometria de fluxo, análise da distribuição da heterocromatina através do bandeamento com fluorocromos CMA/DAPI, e para os representantes encontrados nas zonas de hibridação, realizou-se também a análise da morfometria floral. As análises mitóticas apresentaram diferentes contagens cromossômicas que variaram de 2n = 24 em E. fulgens até 2n = 224 em E. cinnabarinum, com cromossomos metacêntricos, submetacêntricos e acrocêntricos em todas as espécies. Foram identificadas regiões cromossômicas terminais e pericentroméricas CMA+/DAPI¬, algumas regiões terminais CMA¬/DAPI+ e CMA0, de tamanho, número e posição variáveis. As regiões pericentroméricas geralmente apresentaram-se CMA0/DAPI¬ na maioria das espécies. Os tecidos foliares de todos os espécimes analisados apresentaram um ou dois ciclos de endoreduplicação. Para as 18 populações de E. secundum analisadas, 16 apresentaram indivíduos diploides, com em média 2C = 4,08 pg DNA, e em duas populações foram identificados indivíduos tetraploides, com em média 2C = 8,24 pg DNA. Em algumas populações foram identificados citótipos com cromossomos B em número variável, algumas vezes inteiramente CMA+/DAPI¬. Em relação às análises dos possíveis híbridos, três zonas de hibridação foram investigadas. Em São João do Tigre (PB), E. flammeum apresentou 2n = 50 e conteúdo de DNA 2C = 5,04 pg DNA, E. secundum apresentou 2n = 62 cromossomos e 2C = 4,82 pg DNA. Indivíduos híbridos apresentaram 2n = 56, com 2C = 4,63 pg DNA. Em Nova Friburgo (RJ), E. xanthinum apresentou 2n = 28 com 2C = 4,48 pg DNA. Os espécimes de E. secundum nesta população apresentaram 2n = 56 e 2C = 3,68 pg DNA. O provável híbrido apresentou 2n = 42 com 2C = 4,37 pg DNA. A Análise de Componentes Principais e de Agrupamento confirmaram a natureza intermediária dos caracteres morfológicos florais entre os possíveis híbridos e os prováveis parentais. Apesar da ocorrência de números cromossômicos discrepantes em E. secundum, as populações não apresentaram conteúdos de DNA com variações significativas pelo teste de Tukey, sugerindo que o aumento no número de cromossomos acrocêntricos é principalmente originada por fissões cêntricas. Altos níveis de compatibilidade reprodutiva sugerem que a hibridação e a introgressão são importantes para os estágios iniciais de especiação em Epidendrum. A diversificação cariológica observada parece relacionada a eventos de disploidia e poliploidia, cuja alteração no número fundamental pode ser o resultado de reorganizações intra e intergenômicas complexas