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

• Processo: 19/24823-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2020
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2022
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Vegetal
• Acordo de Cooperação: CONFAP - Conselho Nacional das Fundações Estaduais de Amparo à Pesquisa
• Pesquisador responsável: Clarisse Palma da Silva
• Beneficiário: Clarisse Palma da Silva
• Instituição Sede: Instituto de Biologia (IB). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Bárbara Simões Santos Leal ; Bruno Garcia Luize ; Cleber Juliano Neves Chaves ; Diego Mauricio Riano Pachon ; Fábio Pinheiro ; Marcelo Mendes Brandao ; Rafael Vasconcelos Ribeiro ; Thiago Sanna Freire Silva
• Assunto(s): Genética de populações vegetais Ischnosiphon puberulus Macrolobium bifolium Inundações Amazônia Seleção natural Sequenciamento de alta performance Análise de sequência de DNA Transcriptoma Mudança climática
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: genômica adaptativa | Mudanças Climáticas | Seleção Natural | Sequenciamento de alta performance | Sequenciamento genomico | Transcriptoma | genômica de populações

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)

Publicações científicas

(5)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

TAVARES, MARILIA MANUPPELLA; FERRO, MILENE; LEAL, BARBARA SIMOES SANTOS; PALMA-SILVA, CLARISSE. Speciation with gene flow between two Neotropical sympatric species (Pitcairnia spp.: Bromeliaceae). ECOLOGY AND EVOLUTION, v. 12, n. 5, p. 14-pg., 2022-05-01. (18/07596-0, 19/24823-2, 09/52725-3, 14/15588-6)

LUIZE, BRUNO GARCIA; TUOMISTO, HANNA; EKELSCHOT, ROBIN; DEXTER, KYLE G.; DO AMARAL, IEDA L.; COELHO, LUIZ DE SOUZA; DE ALMEIDA MATOS, FRANCISCA DIONIZIA; LIMA FILHO, DIOGENES DE ANDRADE; SALOMAO, RAFAEL P.; WITTMANN, FLORIAN; et al. The biogeography of the Amazonian tree flora. COMMUNICATIONS BIOLOGY, v. 7, n. 1, p. 15-pg., 2024-10-02. (20/03379-4, 15/24554-0, 21/11670-3, 19/24823-2, 21/10639-5, 16/25086-3, 09/53413-5)

PALMA-SILVA, CLARISSE; MORTATI, AMANDA F.; CHAVES, CLEBER JULIANO NEVES; LEAL, BARBARA SIMOES SANTOS; RIBEIRO, RAFAEL V.; PINHEIRO, FABIO; FERRO, MILENE; RIANO-PACHON, DIEGO M.; DE MATTOS, JACQUELINE SALVI; TAVARES, MARILIA MANUPELLA; et al. Ecological transcriptomics reveals stress response pathways of a ground-herb species in a waterlogging gradient of Amazonian riparian forests. Molecular Ecology, v. N/A, p. 15-pg., 2024-06-17. (21/10639-5, 19/24823-2)

LUIZE, BRUNO GARCIA; BAUMAN, DAVID; TER STEEGE, HANS; PALMA-SILVA, CLARISSE; DO AMARAL, IEDA LEAO; COELHO, LUIZ DE SOUZA; MATOS, FRANCISCA DIONIZIA DE ALMEIDA; LIMA FILHO, DIOGENES DE ANDRADE; SALOMAO, RAFAEL P.; WITTMANN, FLORIAN; et al. Geography and ecology shape the phylogenetic composition of Amazonian tree communities. Journal of Biogeography, v. 51, n. 7, p. 22-pg., 2024-02-17. (21/11670-3, 20/03379-4, 19/24823-2)

LUIZE, BRUNO GARCIA; PALMA-SILVA, CLARISSE; SIQUEIRA, TADEU; SILVA, THIAGO SANNA FREIRE. Tree species occurring in Amazonian wetland forests consistently show broader range sizes and niche breadths than trees in upland forests. ECOLOGY AND EVOLUTION, v. 14, n. 4, p. 12-pg., 2024-04-01. (21/10639-5, 19/24823-2, 20/03379-4, 17/22233-8, 21/11670-3, 12/50260-6, 15/24554-0)