Estudos populacionais em Gracilariopsis tenuifrons (Gracilariales, Rhodophyta): aspectos fisiológicos e moleculares.

Autor(es)

André Vinicius Fonseca de Faria

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Biociências (IBIOC/SB)
• Data de defesa: 2022-07-21

Membros da banca

Estela Maria Plastino; Valéria Cassano; Leila Hayashi; George Emmanuel Cavalcanti de Miranda

• Orientador: Estela Maria Plastino

Resumo

Gracilariopsis tenuifrons (C.J. Bird e E.C. Oliveira) Fredericq & Hommersand é considerada uma agarófita de importância econômica amplamente distribuída ao longo da costa brasileira (7.450 km). Apresenta histórico de vida trifásico, com duas gerações isomórficas (gametófito e tetrasporófito). Devido à sua ampla distribuição geográfica, as populações de Gp. Tenuifrons estão sujeitas a diferentes fatores ambientais, como temperatura. A temperatura superficial da água do mar poderá aumentar entre 1,5-2ºC até 2050, de acordo com o melhor cenário de previsões do IPCC, e ainda conhecemos muito pouco sobre a influência das mudanças climáticas nas algas tropicais. Portanto, é necessário ampliar o conhecimento sobre essas algas, incluindo estudos sobre filogeografia, adaptação térmica fisiológica de populações e fases do histórico de vida e caracterização da expressão gênica frente à temperatura. Para melhor abordar esses assuntos, avaliamos em Gp. Tenuifrons: i, a diversidade genética de seis populações da costa brasileira (estados do Maranhão-MA, 2,4ºS; Rio Grande do Norte-RN, 5,4ºS; Alagoas-AL, 9ºS, Bahia-BA, 14,48ºS, e São Paulo-SP1 23,5ºS, SP2 24,2ºS), usando marcadores de DNA mitocondrial (COI-5P e cox2-3 concatenado) e cloroplastidial (rbcL); ii, o efeito de oito diferentes temperaturas (18-35ºC) em cinco populações da costa brasileira (citadas anteriormente, com exceção de AL), usando curva de performance térmica (taxas de crescimento), parâmetros da fotossíntese e conteúdo pigmentar; iii, o efeito de três diferentes temperaturas (20-30ºC) em estádios reprodutivos (tetrasporófitos férteis-T, gametófitos femininos não fertilizados-FG, plantas cistocárpicas-CP e gametófitos masculinos férteis-MG), usando comprimento do talo, número de ramos diferenciados, taxas de crescimento, parâmetros da fotossíntese e conteúdo pigmentar; e iv, a expressão gênica em indivíduos do estado de São Paulo (SP2) cultivados em duas temperaturas (25 e 33ºC) usando sequenciamento de RNA (RNAseq). A análise concatenada (COI-5P+cox2-3) evidenciou uma nítida separação entre três filogrupos, um deles para a região nordeste (NE, de 2,4ºS a 14,48ºS; 17 haplótipos) e outros dois para sudeste (SP1, 23,5ºS, três haplótipos; SP2, 24,2ºS, seis haplótipos) com quatro etapas mutacionais entre indivíduos das duas regiões. Duas etapas mutacionais foram observadas separando os dois filogrupos da região sudeste. Essa distinção é atribuída à presença de barreira geográfica para o fluxo gênico, neste caso, a Cadeia Vitória-Trindade (NESP1+SP2) e o estuário de Santos (SP1SP2). Observou-se ainda adaptação térmica fisiológica em diferentes populações. Dentre essas, MA e BA apresentaram as maiores medidas máximas (µmax; 12,2-12,7% dia-1) na curva de performance térmica, quando comparadas às populações SP1 (9,6% dia-1) e SP2 (10,6% dia-1). A população do RN apresentou os piores valores de μmax (5,6% dia-1), entretanto, foi mais resistente em 33ºC do que todas as outras populações. A população da BA apresentou algumas características fisiológicas semelhantes às populações das regiões nordeste e sudeste. Nenhuma população sobreviveu em 35ºC. A avaliação da adaptação térmica em diferentes estádios reprodutivos mostrou que T apresentaram maiores taxas de crescimento e conteúdo de ficoeritrina, quando comparados aos FG, cultivados em temperaturas extremas (20ºC: T, 6,8% dia-1, FG, 5% dia-1; 30ºC: T, 10% dia-1, FG, 8% dia-1. No entanto, 25ºC promoveu maior desempenho fisiológico em FG (12% dia-1, 14,64 cm), quando comparados aos T (10% dia-1, 9 cm). Plantas haplóides, como MG e CP, apresentaram desempenho fisiológico reduzido, evidenciando sua fragilidade quando comparadas às demais fases, T e FG. Por fim, pudemos identificar genes diferencialmente expressos em temperaturas ótima e de estresse. Em 25ºC, observaram-se genes diferencialmente expressos relacionados à fotossíntese, atividades de agente transportador através da membrana e estrutura das células. Entretanto, em 33ºC, observaram-se genes diferencialmente expressos envolvidos em vários passos na transcrição do DNA (replicação, reparo e recombinação) e também na segregação cromossômica e organização dos telômeros. Portanto, o processo de termorregulação resultou em expressões gênicas distintas, relacionadas à prevenção de danos causados pela temperatura (33ºC) ou manutenção do desempenho fisiológico (25ºC). Em conclusão, Gp. tenuifrons apresenta uma ampla diversidade genética ao longo da costa brasileira, que também pôde ser observada quanto às respostas fisiológicas das populações analisadas frente a diferentes temperaturas. Em nível de população, a presença da alternância de gerações isomórficas contribui para manutenção da espécie, já que os estádios apresentam respostas fisiológicas distintas dependendo das condições abióticas, como a temperatura. Nosso estudo abre perspectivas para novas abordagens em genética que visem compreender os efeitos de outros fatores abióticos tanto nas populações, quanto nas diferentes fases do histórico de vida da espécie (AU)

• Processo FAPESP: 17/13983-3 - Estudos populacionais em Gracilariopsis tenuifrons (Gracilariales, Rhodophyta): aspectos fisiológicos e moleculares
• Beneficiário: André Vinicius Fonseca de Faria
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado