Comparative analysis of cytogenomic traits in Fagaceae species: an evolutionary approach

Doutoramento em Biologia - Instituto Superior de AgronomiaFagaceae is a family with 9 genera distributed over the Northern Hemisphere including the three most important European forest genera: Quercus, Castanea and Fagus. Using cytogenetic, epigenetic and molecular approaches several species of those genera belonging to different geographic origins were characterized in order to understand the evolutionary processes in this family. Karyotaxonomic studies were based on the analysis of chromosome morphology, karyotype asymmetry index, and rDNA loci mapping in several European and Asiatic species. This analysis revealed several differences between genera, giving rise to the proposal of potential evolutionary mechanisms associated with chromosomal rearrangements. Moreover, the study of NOR functional domain revealed the presence of a pseudosatellite in only Castanea and Quercus genera. Nuclear topology characterization of somatic cells, based on heterochromatic domains distribution, epigenetic patterns and on the specific repetitive sequences organization revealed a significant diversity between studied species. And new epigenetic patterns were detected on mature pollen nuclei of Quercus suber. The studies made can lead to the conclusion that Fagus genus is in a basal position, Castanea genus has some divergence between species and the study of Asiatic species confirmed the homogenization of subgenus Quercus karyotypes, pointing to its evolutionary stabilization in the evolution of Fagaceae.-----------------------------------A família Fagaceae possui 9 géneros distribuídos pelo Hemisfério Norte incluindo os três mais importantes géneros florestais europeus: Quercus, Castanea e Fagus. Neste trabalho procedeu-se à caracterização a nível citogenético, epigenético e molecular de algumas espécies com diferentes origens geográficas de modo a contribuir para a compreensão dos processos evolutivos nesta família. Os estudos cariotaxonómicos, basearam-se na análise da morfologia cromossómica, índice de assimetria cariotípica, e mapeamento dos loci de rDNA em várias espécies europeias e asiáticas. Esta análise revelou marcantes diferenças entre géneros, possibilitando a proposta de potenciais mecanismos evolutivos associados a rearranjos cromossómicos. Paralelamente, a análise do domínio funcional NOR, revelou a presença de um pseudosatélite apenas nos géneros Castanea e Quercus. A caracterização da topologia nuclear em células somáticas, baseada na distribuição de domínios heterocromáticos, padrões epigenéticos e na organização de sequências repetitivas específicas, revelou uma significativa diversidade entre as espécies estudadas. Enquanto que, novos padrões epigenéticos foram detectados em núcleos de pólen maduro de Quercus suber. Os estudos realizados permitem concluir que o género Fagus se situa numa posição basal, o género Castanea possui alguma divergência entre espécies, e estudos em espécies asiáticas confirmam a homogeneidade de cariótipos no subgénero Quercus, indicando uma estabilização evolutiva durante a evolução das Fagaceas