Exploring the complexity, evolution and ontogenetic basis of the primary stem system

• Grant number: 24/21805-1
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Technical Training Program - Technical Training
• Start date: February 01, 2025
• End date: May 20, 2025
• Field of knowledge: Biological Sciences - Botany
• Principal Investigator: Gladys Flávia de Albuquerque Melo de Pinna
• Grantee: Bruna Santos da Cruz
• Host Institution: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brazil
• Associated research grant: 24/04123-4 - Exploring the complexity, evolution and ontogenetic bases of the primary shoot system, AP.R

Abstract

A proposta explora a ontogênese foliar em monocotiledôneas e eudicotiledôneas, destacando a sua diversidade estrutural. Em monocotiledôneas, estruturas como lígula, pseudopecíolo, pseudobulbo e múcron serão discutidas em termos de seu desenvolvimento ontogenético e suas implicações evolutivas. No contexto das eudicotiledôneas, serão discutidas as folhas simples e compostas, com exemplos de diferentes famílias que apresentam essa diversidade estrutural, como Rutaceae, Burseraceae, Meliaceae, Simaroubaceae, Malvaceae, Euphorbiaceae e Bignoniaceae. Por se tratar de uma proposta multidisciplinar e de ampla abordagem, os estudos ontogenéticos serão realizados em espécies selecionadas a partir do registro na literatura do caráter a ser estudado. Nestas análises, amostras serão coletadas e submetidas às técnicas convencionais de microscopia de luz (ML) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). No caso do estudo das folhas unifolioladas, também realizaremos análises em microtomografia computadorizada (Micro-CT). Além das espécies a serem estudadas na caracterização ontogenética, será construída uma matriz de caracteres para cada grupo, cujas sequências de DNA serão alinhadas por meio do software MAFFT v.7.215 e a reconstrução das topologias será realizada com base em filogenias atuais por meio de abordagem bayesiana através do programa MrBayes v.3.2. Por meio do output do programa MrBayes, será produzida uma árvore de consenso, considerando as primeiras 25% de árvores como burn-in, que será confrontada com as topologias mais recentes presentes na literatura buscando por incongruências. As reconstruções de estados ancestrais de cada caráter estudado serão feitas no software R v.4.2.1 por meio dos pacotes ape evobiR, phytools,phangorn e especialmente corHMM. Serão testados três modelos de máxima verossimilhança: modelos ER (equal-rates model), SYM (symmetric model) e ARD (all-rates-different model), realizando 1000 recomeços aleatórios para cada modelo. A capacidade dos modelos de explicar os dados será avaliada com base no Critério de Informação de Akaike. Além disso, um segundo modelo será utilizado para a estimação de estado ancestral: o mapeamento estocástico de caráter ("stochastic character mapping") por meio do pacote phytools. O modelo com o critério de otimalidade mais significativo da análise anterior (ER, SYM ou ARD) será utilizado para 1000 mapeamentos estocásticos, que serão sumarizados em uma única topologia. As duas grandes abordagens, ontogenética e evolutiva, serão analisadas conjuntamente resultando em uma compreensão mais ampla e global dos caracteres investigados.