Publicação: Evolução de estratégias reprodutivas em melastomataceae
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CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA
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Coorientador
Melo, Lílian Rodrigues Ferreira De
Resumo
Na reprodução das plantas, há dois eventos de transporte que podem ser realizados por
vetores: a polinização, quando os grãos de pólen são levados das anteras até o estigma, e
a dispersão, quando o propágulo é distanciado de sua origem. Dessa forma, atributos
reprodutivos como o tamanho e a cor floral, assim como a consistência do fruto podem
evoluir de maneira correlacionada, pois são determinantes para a atratividade de vetores,
estabelecendo diferentes estratégias reprodutivas, resultantes do investimento
preferencial em uma dessas demandas. Escolhemos como modelo a família
Melastomataceae, uma família muito diversa dentre as angiospermas, encontramos tanto
espécies com flores muito pequenas e brancas quanto espécies com flores grandes e
coloridas, bem como há clados distinguíveis pela presença de frutos baga ou cápsula,
em Miconieae e Melastomateae, nessa ordem. Nesse trabalho, procuramos compreender
como os atributos florais e o tipo de fruto evoluíram em Melastomataceae, e como a
evolução desses atributos podem estar correlacionadas, por meio de métodos
filogenéticos comparativos. Espera-se que a evolução de flores grandes e coloridas esteja
associada à evolução de fruto cápsula, ao contrário da evolução de flores brancas e
diminutas, que estaria associada aos frutos baga. Utilizamos data mining para obtenção
de valores para esses atributos reprodutivos a partir de artigos já publicados bemcomo
uma base de dados moleculares preexistentes e com nomes atualizados. A partir desses
dados, foi feita a reconstrução da história evolutiva do tamanho e da cor floral para
Melastomataceae. Foram construídos diferentes cenários de evolução do tamanho da
pétala, combinados com a história evolutiva da cor e tipo de fruto em diferentes regimes
evolutivos, para averiguar a correlação entre os atributos. Todas as análises foram feitas
no software R (R Core Team). Na evolução das Melastomataceae, inferimos que o
tamanho floral é um atributo lábil, com aumento, diminuição e reversões frequentes na
sua filogenia, onde o tamanho da pétala varia até 2 ordens de grandeza. Estimamos que a
maioria das transições na cor das flores ocorreu de brancas para coloridas. Os melhores
cenários de evolução correlacionada foram: o que atrela a evolução do tamanho da flor à
cor da flor e o tipo de fruto, seguido do que considerou apenas a cor da flor correlacionada
ao tamanho da flor, que sugere a cor como atributo fortemente correlacionado ao tamanho
floral. O tamanho ótimo estimado para flores foi maior para as coloridas com frutos
cápsulas,e o menor para flores brancas e frutos baga. A evolução lábil e correlacionada
entre o tamanho e a cor da flor e o tipo de fruto suporta a hipótese de evolução de
estratégias reprodutivas em Melastomataceae: espécies com flores grandes e coloridas
promovem o movimento das plantas na fase gametofítica, se desenvolvem em frutos
cápsulas com dispersão local; e espécies com flores brancas e diminutas evoluíram
correlacionadas a frutos baga, favorecendo a movimentação nessa fase esporofítica.
Como esperado, em Melastomataceae, há tanto plantas que investem mais na atração e
recompensa de polinizadores e quanto plantas que investem mais na atração e
recompensa de dispersores.
Abstract
In the plant reproduction cycle, there are two transport events in which vectors participate:
pollination, when pollen grains dislocate between anthers and stigmas, and offspring
dispersal when whole fruits or seeds are removed from their origin. Therefore,
reproductive traits such as floral size and color, as well as the fruit constitution can evolve
correlatedly, because they affect the attractiveness to vectors. Hence, this establishes
different strategies, resulting from the attendance of one of these trends - a trade-off
situation. We chose as a model the Melastomataceae family, one of the most diverse
lineages among the angiosperms, that has both species with small and white flowers and
species with large and colorful flowers, wherein clades distinguishable by the presence
of fleshy or dry fruits, in Miconieae and Melastomateae, in that order. In this work, we
aim to comprehend how the floral traits and type of fruit evolved, and how the evolution
of Melastomataceae is correlated through comparative phylogenetic methods. It is
expected that the evolution of large and colorful flowers is linked to dry fruits, whereas
small and white flowers are associated with fleshy fruits. We have used data mining to
obtain values for these reproductive attributes from papers and updated a pre-existing
database. From these data, a reconstruction of the evolutionary history of flower size and
color was made for Melastomataceae. Different petal size evolutionary scenarios,
combined with the evolutionary history of color and fruit type in different evolutionary
regimes were constructed, to investigate the correlation between the attributes. In the
evolution of Melastomataceae, we infer that floral size is a labile trait, with the frequent
increase, decrease, and reversals in its phylogeny, where petal size varies up to 2 orders
of magnitude. We estimate that most flower color transitions occurred from white to
colored. The best scenarios of correlated evolution were the one that ties the evolution of
flower size to flower color and fruit type, followed by the other that considers only flower
color is correlated to flower size, which suggests color as a strongly correlated attribute.
to flower size. The optimal size estimated for flowers was greater for those colored with
dry fruits, and the smallest for white flowers and fleshy fruits. The lability and correlated
evolution between flower size and color and fruit type support the hypothesis of evolution
of reproductive strategies in Melastomataceae: species with large and colorful flowers
promote plant movement in the gametophytic phase, develop into dried fruits with local
dispersion; and species with white and tiny flowers evolved correlated with fleshy fruits,
favoring movement of the sporophyte. As expected, in Melastomataceae, there are either
plants that invest more in attracting and rewarding pollinators or plants that invest more
in attracting and rewarding dispersers.
Palavras-chave
evolução floral, correlação evolutiva, atributos reprodutivos, estratégias reprodutivas, polinização, dispersão, Melastomataceae, floral evolution, evolutionary correlation, reproductive attributes, reproductive strategies, pollination, dispersal
Citação
MARRA, Camilla Cristina Teles. Evolução de estratégias reprodutivas em melastomataceae. 2022. 47 f. Dissertação (Mestrado em Ecologia, Conservação e Biodiversidade) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.338.