Genômica ecológica da adaptação local ao gradiente de inundação de florestas amazônicas

Resumo

A heterogeneidade populacional tem implicações fundamentais para a fixação de fenótipos adaptativos em gradientes ambientais. Informações genômicas em combinação com dados sobre atributos funcionais, como tolerâncias ecofisiológicas e adaptação local, são de suma importância para o entendimento das distribuições das espécies ao longo de gradientes ambientais, tanto atuais quanto em cenários futuros. Na Amazônia, a distribuição de plantas em florestas ripárias é determinada primordialmente pela tolerância das espécies aos níveis e períodos de alagamento. Aqui, objetivamos caracterizar a adaptação local ao gradiente de inundação em duas espécies de plantas perenes que ocorrem na zona ripária amazônica na bacia hidrográfica do Rio Cupari, oeste do Pará, a partir de análises de genômica populacional, ferramentas genômicas estruturais e funcionais e de experimentos controlados em casa de vegetação. Especificamente, iremos estudar a genômica ecológica da adaptação local ao gradiente de inundação em uma abundante e amplamente distribuída erva do sub-bosque, Ischnosiphon puberulus (Marantaceae), e uma árvore também de ampla distribuição e comum nas florestas ripárias, Macrolobium bifolium (Fabaceae). Desta forma nós iremos:1) Sequenciar e anotar os genomas de indivíduos da espécie herbácea Ischnosiphon puberulus (Marantaceae) e arbórea Macrolobium bifolium (Fabaceae) da zona ripária do Rio Cupari, Pará; 2) Comparar os níveis de expressão gênica diferencial entre situações antagônicas de inundação e seca de plântulas em ambientes controlados de casa de vegetação; 3) Analisar as redes de co-expressão diferencial de genes e as funções destes módulos; 4) Identificar SNPs associados a genes candidatos sob seleção natural e a variação genética relacionada ao gradiente de inundação; 5) Comparar as divergências genéticas com atributos fenótipicos funcionais foliares, dendrológicos e ecofisiológicos em relação ao gradiente de alagamento; e 6) Analisar o papel da seleção natural versus a deriva genética sob a diferenciação genômica das populações ao longo do gradiente de inundação. Para isso utilizaremos sequenciamento de alta performance, tanto de DNA quanto de RNA, e realizaremos análises genéticas para caracterizar a expressão diferencial em plântulas cultivadas sob condições antagônicas de estresse hídrico por alagamento e por seca. Assim, indivíduos amostrados em populações naturais ao longo de um gradiente ambiental e também em experimentos controlados, ao serem analisados através das ferramentas genômicas, proporcionarão a oportunidade de criar mapas espaciais das assinaturas genômicas de seleção natural com um alto nível de clareza e resolução. O estudo destas abordagens combinadas irá proporcionar o aprimoramento da nossa compreensão sobre a evolução da adaptação local, seu papel na definição de respostas a mudanças climáticas ou tipos de mudanças globais e as maneiras pelas quais as estratégias de conservação podem gerenciar de forma mais eficaz as populações ou espécies em risco. A presente proposta também contribuirá com a ampliação das competências regionais no uso de tecnologias moleculares de ponta, bioinformática e interpretação de dados e resultados genéticos. A expertise dos pesquisadores sêniores envolvidos na presente proposta incentivará e qualificará os jovens pesquisadores dos Estados do Pará e de São Paulo na formação de recursos humanos e na produção científica, contribuindo inclusive na fixação de doutores na região amazônica e na estruturação de novas abordagens para pesquisa em Ciências Biológicas. (AU)