Genômica ecológica da adaptação em um gradiente altitudinal na Floresta Atlântica de Montanhas

• Processo: 24/13843-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Botânica
• Pesquisador responsável: Clarisse Palma da Silva
• Beneficiário: Maria Eduarda Visentini
• Instituição Sede: Instituto de Biologia (IB). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/10639-5 - Centro de Pesquisa em Biodiversidade e Mudanças do Clima, AP.CEPID
• Assunto(s): Especiação Hibridização Isolamento reprodutivo Mudança climática
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Especiação | Hibridização | Isolamento reprodutivo | Mudanças Climáticas | Genômica Vegetal

Resumo

A adaptação local se tornou uma área de pesquisa crucial, dada a atual crise climática e a necessidade de conservar recursos genéticos. As populações frequentemente contêm adaptações aos ambientes locais. Isso ocorre porque vários fatores ambientais e bióticos produzem diferentes pressões seletivas e a força de cada fator varia entre habitats. A distribuição geográfica das espécies está relacionada às tolerâncias fisiológicas ao longo de gradientes ambientais. A temperatura, em particular, é a variável abiótica que mais afeta o desempenho dos organismos ao longo dos gradientes altitudinais. Portanto, organismos localizados em elevações mais altas e mais baixas podem apresentar maior tolerância ao frio e ao calor, respectivamente. Tal estratificação pode também resultar em uma limitação da dispersão ao longo do gradiente altitudinal e levar à divergência entre populações e, eventualmente, à especiação. Assim, oscilações climáticas responsáveis por expansões ou contrações na distribuição das espécies, de acordo com suas tolerâncias fisiológicas, podem levar as populações ao isolamento em refúgios. Nesse caso, regiões fisicamente e ecologicamente heterogêneas, como montanhas tropicais, podem promover rápida divergência entre populações e promover especiação.Neste projeto, aplicaremos a genômica populacional baseada em milhares de SNPs obtidos a partir da abordagem Rad-seq de populações de Pitcairnia flammea (Bromeliaceae) adaptadas a um gradiente altitudinal (> 2000 metros) nas montanhas da Serra do Mar e da Mantiqueira na Mata Atlântica brasileira. A Mata Atlântica é a segunda maior floresta úmida dos Neotrópicos, com níveis impressionantemente altos de espécies e espécies endêmicas. Este bioma consiste em uma gama de ecossistemas e comunidades diversos e complexos, fortemente influenciados pela topografia e micro-habitats. A vegetação endêmica de afloramentos rochosos de baixa e alta elevação e inselbergs é uma parte importante do domínio da Mata Atlântica. Esses habitats naturalmente fragmentados são considerados ilhas terrestres devido ao seu isolamento espacial e ecológico, o que oferece uma barreira contra dispersão e migração, potencialmente promovendo especiação e adaptação local. A distribuição ampla, mas fragmentada nos Neotrópicos, torna P. flammea um modelo particularmente interessante para investigar como os processos ecológicos afetam a adaptação local em sistemas montanhosos.Nossos estudos anteriores com esta espécie demonstram diversidade genética de baixa a moderada dentro das populações e uma estruturação populacional profunda causada pelo fluxo gênico limitado, baixa conectividade, deriva genética e endogamia de isolamento de longo prazo e persistência das populações de afloramentos rochosos. Além disso, foram observadas respostas variáveis de mudanças demográficas nas populações por toda a distribuição da espécie, sugerindo que os efeitos podem ser devido a respostas ecológicas e de adaptação local desiguais em cada população. Afloramentos rochosos de alta elevação podem ter atuado como refúgios para espécies xerofílicas e/ou adaptadas ao frio durante períodos glaciais-interglaciais, implicando que microhabitats climaticamente estáveis poderiam ter contribuído para a manutenção dessas populações de afloramentos rochosos (Mota et al 2020).Os objetivos deste estudo são: 1) Preparar e sequenciar bibliotecas RAD para indivíduos de 8 populações de Pitcairnia flammea cobrindo a faixa altitudinal da espécie (nível do mar a mais de 2000 metros de altura); 2) Usar os dados genômicos reduzidos gerados com o método RAD para estimar cenários demográficos e detectar assinaturas de seleção e pegadas de adaptação local; 3) Investigar se a alta deriva genética ligada a baixos níveis de fluxo gênico e alta endogamia pode impedir a adaptação local nesta espécie; 4) Tirar conclusões sobre a evolução de P. flammea, descrevendo os processos responsáveis pela diversificação dessas plantas.