Efeitos sinérgicos de múltiplos mutualistas nas plantas: como bactérias, formigas e abelhas contribuem para a evolução de um grupo de leguminosas

• Processo: 19/19544-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOTA - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2021
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2027
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Botânica
• Pesquisador responsável: Anselmo Nogueira
• Beneficiário: Anselmo Nogueira
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Alexandre Rizzo Zuntini ; Célio Fernando Figueiredo Angolini ; Danilo da Cruz Centeno ; Judith Lee Bronstein ; Juliana Gastaldello Rando ; Juliana Hanna Leite El Ottra ; Laura Carolina Leal de Sousa ; Pedro Rey Zamora ; Suzana de Fátima Alcantara ; Vinicius Lourenço Garcia de Brito
• Auxílio(s) vinculado(s): 23/01501-5 - Relação entre a estrutura hidráulica e a anatomia do xilema em espécies de Chamaecrista ao longo do gradiente climático, AP.R; 23/12067-4 - XXVII Simpósio de Mirmecologia: An international meeting, AR.BR; 21/09240-0 - EMU concedido no processo 19/19544-7: Conjunto Analisador de Fotossíntese, AP.EMU; 21/09239-2 - EMU concedido no processo 19/19544-7: estereomicroscópio trinocular motorizado com câmera digital, AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/08344-5 - A interação mutualista de bactérias rhizobium, não rhizobium e fungos micorrízicos arbusculares em espécies de Chamaecrista, BP.PD; 24/02825-1 - Ser honesto compensa? A relação entre atratividade e recurso floral mediada pela nutrição das leguminosas, BP.MS; 23/17719-0 - Compilação e divulgação da diversidade de caracteres funcionais em espécies de Chamaecrista, BP.TT; + mais bolsas vinculadas 23/11202-5 - Efeito do rizóbio e regime hídrico em plantas com nectários extraflorais: atratividade de formigas, potencial de defesa anti-herbivoria e sucesso reprodutivo., BP.MS; 23/08738-0 - Diversidade de caracteres funcionais em espécies de Chamaecrista., BP.TT; 23/00065-7 - Diversificação floral e das estratégias reprodutivas em espécies com flores de pólen: evolução da polinização por vibração em Chamaecrista, BP.DD; 22/14741-1 - Diversidade de caracteres funcionais em espécies de Chamaecrista., BP.TT; 22/02501-6 - Quão maus são os exploradores? Uma investigação sobre os fatores que determinam os custos de exploradores em mutualismos de polinização, BE.PQ; 21/13297-8 - Mudança no metabolismo das plantas mediadas pelas interações mutualistas, BP.TT; 21/09712-0 - Qual é a magnitude do efeito de um mutualismo em outros mutualismos nos quais as plantas estão envolvidas?, BP.MS; 20/11171-4 - O custo da parceria entre plantas e visitantes florais: fatores que regulam os efeitos da exploração no mutualismo de polinização, BP.DR; 21/01573-0 - Macroevolução de múltiplos mutualismos no gênero Chamaecrista: sinergismos e conflitos em linhagens de Cerrado e de Campo Rupestre, BP.DD; 20/09090-6 - A eficiência na polinização em uma espécie de leguminosa com flores de pólen depende do ajuste morfológico com abelhas mamangavas?, BP.IC - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Ecologia funcional Polinização Mutualismo (biologia) Interação planta-animal Bactérias fixadoras de nitrogênio Leguminosae Fixação de nitrogênio Fabaceae Chamaecrista Região neotropical
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ecologia funcional | evolução de forma e função | interações planta-animal | Macroevolução | mutualismos | Polinização | Botânica funcional, interações planta-animal

Resumo

Nas últimas décadas houve um grande avanço no nosso entendimento sobre os mutualismos, e hoje tais interações são vistas como associações de exploração recíproca, na qual os benefícios superam os custos associados às interações. O benefício líquido dos mutualismos varia em função de fatores bióticos e abióticos que direta ou indiretamente modificam custos e benefícios. Embora muito variáveis, esses benefícios têm sido reconhecidos como um dos principais fatores na diversificação de espécies, e no funcionamento e manutenção de serviços ecossistêmicos críticos como polinização, dispersão de sementes, fixação de nitrogênio e ciclagem de carbono. Apesar dos avanços recentes, muito do nosso conhecimento foi construído a partir de estudos focados em apenas um tipo de mutualismo, dificultando o entendimento amplo do seu papel. O efeito conjunto de múltiplos parceiros mutualistas provavelmente torna o resultado de tais interações muito mais variável do que o esperado atualmente, uma vez que múltiplos parceiros podem ter efeitos sinérgicos, aditivos, neutros ou diminuídos na aptidão do mutualista focal. Neste projeto propomos um arcabouço teórico que nos permita investigar o funcionamento de três mutualismos comuns às plantas (fixação de nitrogênio por bactérias nitrificantes, proteção contra herbívoros por formigas e o serviço da polinização), e que ocorrem simultaneamente em leguminosas do gênero Chamaecrista (Fabaceae). Com base nessas informações, investigaremos o efeito interativo de tais mutualismos na evolução deste clado de plantas altamente diverso e endêmico da região Neotropical. Dado que a simbiose com bactérias nitrificantes forma nódulos radiculares em idade precoce na vida das plantas, investigaremos inicialmente o seu impacto direto ou indireto nos mutualismos subsequentes. Nosso primeiro objetivo é investigar experimentalmente como diferentes mutualismos podem interferir no resultado um do outro quando ocorrem em uma mesma planta focal. Como as plantas de Chamaecrista oferecem recompensas ricas em carboidratos tanto para as formigas (via néctar extrafloral) quanto para as bactérias nitrificantes, supomos que a ocorrência simultânea desses mutualismos poderá impor um trade-off às plantas focais, nas quais um maior investimento nos parceiros bacterianos implica em uma redução no investimento em néctar para as formigas. Por outro lado, o aumento da disponibilidade de nitrogênio devido à associação com as bactérias nitrificantes favorece a polinização via aumento no investimento em atributos florais. Nosso segundo objetivo é investigar a assinatura adaptativa no padrão de divergência fenotípica entre espécies de Chamaecrista, considerando diferentes traços funcionais diretamente ligados as interações mutualistas, e o trade-off ou sinergismo evolutivo entre esses traços. Nossas hipóteses descrevem um trade-off na evolução dos atributos de nódulos e nectários extraflorais, e um sinergismo na evolução dos nódulos e traços florais. Finalmente, o terceiro objetivo é sintetizar evidências de efeitos conflitantes ou sinérgicos dos mutualismos nas plantas a partir de estudos empíricos publicados, avaliando primeiro o efeito da proteção de formigas na eficiência da polinização e o efeito da simbiose planta-rizóbio na defesa de formigas. Este projeto irá gerar informações que podem ajudar a entender os fatores que impulsionam o funcionamento dos serviços ecológicos resultantes desses mutualismos. No Brasil, Fabaceae é a família de angiospermas mais rica em espécies em vários ecossistemas, com linhagens altamente endêmicas. Portanto, entender o papel dos parceiros mutualistas na evolução dessas plantas e o papel das plantas no funcionamento desses mutualismos pode nos ajudar a entender o funcionamento e a evolução de grande parte dos serviços ecológicos em nossos ecossistemas nativos. (AU)

Publicações científicas

(15)

(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)

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