Orientador: Vitor Fernandes Oliveira de Miranda / Resumo: Utricularia e Genlisea são gêneros irmãos de plantas carnívoras da família Lentibulariaceae. Possuem aproximadamente 260 espécies representadas em diversas formas de vida. Para o Brasil foram catalogadas 82 espécies, das quais 27 são consideradas endêmicas. Além de dispor das armadilhas carnívoras mais complexas entre plantas, algumas de suas espécies apresentam os menores genomas e as maiores taxas de mutações entre as angiospermas relatadas até o momento. A respeito de seus genomas organelares, os estudos são pífios. Neste contexto, há a necessidade de se investigar como são os genomas organelares, suas estruturas, seus genes e como se deu a evolução das organelas nos gêneros. Portanto este estudo teve como objetivo, a partir de sequenciamento de nova geração e montagem de genomas, estudar e comparar os genomas organelares de Utricularia e Genlisea. Neste âmbito, foram montados e sequenciados os cloroplastos das espécies Utricularia foliosa, U. reniformis, G. aurea, G. filiformis, G. pygmaea, G. repens e G. tuberosa, e o genoma mitocondrial de U. reniformis. Os resultados obtidos revelaram que possivelmente há relação entre forma de vida e presença de genes ndhs nos gêneros, em razão de que para as espécies terrestres há deleção e “pseudogenização” de genes ndhs, já as espécies aquáticas detêm todo repertório de ndhs intacto. A partir das evidências encontradas, foi possível constatar transferência horizontal de genes, inclusive de genes ndhs, em mitocôndrias. / Abstract: Utricularia and Genlisea are sister genera in the carnivorous family Lentibulariaceae. There are aprproximately 260 species representing diverse life forms. For Brasil there are 82 species, 27 considered endemic. At the moment, besides having the most complex carnivorous traps between all plants, some of its species have miniature genomes and the highest mutational rates among angiosperms. There are few studies regarding its organellar genome. In this context, it is necessary to investigate how are these organellar genomes, its structure, genes, and how evolutionary forces govern these organelles in the different genera. Therefore, the aim of this study is to study and compare the organellar genomes of Utricularia and Genlisea, using next generation sequencing and genome assembly. In this context, chloroplasts of the species Utricularia foliosa, U. reniformis, Genlisea aurea, G. filiformis, G. pygmaea, G. repens and G. tuberosa, and the mitochondrial genome of U. reniformis were assembled and sequenced. The results show that possibly there is a connection between life form and the presence of ndhs genes in the genera, since for the terrestrial species there are ndhs genes that are deleted and pseudogenization, in contrary to the aquatic species which have all intact ndhs repertoir. Concerning the evidences, it was possible to verify horizontal transfer of ndhs and other genes as there are chloroplasts genes in the mitochondria. / Doutor

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2016-12-20T16:03:47Z No. of bitstreams: 2 Tese - Luciana Cristina Vitorino - 2015.pdf: 8226538 bytes, checksum: 818b91ae152e61751eb80f72e40d2ef6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-12-26T13:21:49Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Luciana Cristina Vitorino - 2015.pdf: 8226538 bytes, checksum: 818b91ae152e61751eb80f72e40d2ef6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-26T13:21:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Luciana Cristina Vitorino - 2015.pdf: 8226538 bytes, checksum: 818b91ae152e61751eb80f72e40d2ef6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2015-12-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / There is strong evidence that the Neotropical vegetation has been influenced by climate changes at the end of the Tertiary and Quaternary. The response of vegetation to the cold weather and dry these periods, consistent with the occurrence of the last glacial maximum, still remains in debate. It is suggested that the areas currently occupied by the Cerrado and seasonal forests (SDTFs) are remnants of a continuous vegetation that existed in the past. From the perspective of that species widely distributed in savannas and Brazilian SDTFs could help unravel the role of climate change Pleistocene on the current distribution pattern of genetic diversity in these vegetation types, we sampled 17 populations of Tabebuia serratifolia in SDTFs and 24 populations Tabebuia ochracea in savannas and sequenced intergenic non-coding regions of chloroplast (psbA-trnH, trnG-trnS e trnC-ycf6) as well as the nuclear region ITS (nrDNA). Later, we used coalescent analysis, Ecological Niche Modeling techniques (ENM) and simulations of demographic hypothesis for these species in an attempt to broaden the understanding of the changes undergone by neotropical landscape during the last ice age cycles. The sampled populations for both species showed high genetic diversity for both markers (hcpDNA = 0.8731 and hnrDNA = 0.7723 - T. serratifolia and hcpDNA = 0.927 and hnrDNA = 0.637 - T. ochracea), and large structure (Fst(cpDNA) = 0.528, P < 0.001 and Fst(ITS) = 0.742, P < 0.001 - T. serratifolia and Fst(cpDNA) = 0.742, P < 0.001 and Fst(ITS) = 0.544, P < 0.001 - T. ochracea). The coalescing analysis showed the time to the most recent common ancestor between haplotypes of the sampled populations, oldest to T. serratifolia (~ 3.4 Ma - 95% CI 1.9 - 6.8), which for T. ochracea (~ 1.9 Ma - 95% CI 0.1 - 2.3). The two species show standard recent population expansion and the niche modeling revealed for the T. serratifolia a higher potential distribution area during Holoceno medium while for T. ochracea the highest suitability area was predicted for maximum glacial last (LGM - 21ka), going in favor the hypothesis that the savannas and STDFs have submitted in the past, a wider distribution than currently known. / Há fortes evidências de que a vegetação Neotropical tenha sido influenciada por alterações climáticas ocorridas no final do período Terciário e no Quaternário. A resposta da vegetação ao clima mais frio e seco desses períodos, condizente com a ocorrência do último máximo glacial, ainda permanece em debate. Sugere-se que as áreas atualmente ocupadas pelo Cerrado e florestas estacionais (SDTFs) sejam remanescentes de uma vegetação contínua que existia no passado. Sob a perspectiva de que espécies amplamente distribuídas em savanas e SDTFs brasileiras pudessem ajudar a desvendar o papel das mudanças climáticas do Pleistoceno sobre o padrão atual de distribuição da diversidade genética nessas formações vegetais, nós amostramos 17 populações de Tabebuia serratifolia em SDTFs e 24 populações de Tabebuia ochracea em savanas e sequenciamos regiões intergênicas não codificantes de cloroplasto (psbA-trnH, trnG-trnS e trnC-ycf6), bem como a região nuclear ITS (rDNA). Posteriormente, utilizamos análises coalescentes, técnicas de Modelagem de Nicho Ecológico (ENM) e simulações de hipóteses demográficas para essas espécies, na tentativa de ampliar o entendimento das mudanças sofridas pela paisagem neotropical durante os últimos ciclos de glaciação. As populações amostradas para as duas espécies apresentaram alta diversidade genética para ambos os marcadores (hcpDNA = 0.8731 e hnrDNA = 0.7723 – T. serratifolia e hcpDNA = 0.927 e hnrDNA = 0.637 – T. ochracea), e grande estruturação (Fst(cpDNA) = 0.528, P < 0.001 e Fst(ITS) = 0.742, P < 0.001 – T. serratifolia e Fst(cpDNA) = 0.742, P < 0.001 e Fst(ITS) = 0.544, P < 0.001 – T. ochracea). As análises coalescentes mostraram um tempo para o ancestral comum mais recente, entre os haplótipos das populações amostradas, mais antigo para T. serratifolia (~3.4 Ma - 95% CI 1.9 - 6.8), que para T. ochracea (~1.9 Ma - 95% CI 0.1 - 2.3). As duas espécies apresentaram padrão de expansão populacional recente sendo que a modelagem de nicho revelou, para T. serratifolia, maior área de distribuição potencial durante o Holoceno médio enquanto que para T. ochracea a maior área de adequabilidade foi predita para o último glacial máximo (LGM – 21ka), indo de encontro à hipótese de que as savanas e as STDFs possam ter apresentado, no passado, uma distribuição mais ampla que a conhecida atualmente.

Há controvérsia sobre os processos responsáveis pela atual distribuição de Florestas Tropicais Sazonalmente Secas (FTSS) na América do Sul. Este tipo de vegetação compreende uma grande proporção de todas as espécies neotropicais. Entender o que modela a sua distribuição pode fornecer novas perspectivas para a evolução deste bioma e contribuirpara os aspectos de sua conservação. O trabalho avaliou a evolução deste bioma no sul do Brasil, onde as FTSS e as Florestas Tropicais (FT) são amplamente intercaladas. Para isso, foi reconstruídaa história filogeográfica do cacto, Cereus hildmannianus, uma espécie característica e abundante das FTSS. Métodos de datação molecular, estrutura populacional e filogeografia foram realizadas para avaliar os eventos histórico-demográficospor meio de uma amostragem densa que compreendeu 24 populações e cerca de 150 amostrasde, pelo menos, uma dentre as seis regiões genômicas nuclear e cloroplastidiais selecionadas. A partir disso, foi investigado um possível cenário da dinâmica populacional de C. hildmannianus. Os resultados indicam uma separação da espécie em dois grupos principais (ST: 0,788) com eventos de expansão populacional: umem regiões costeiras e o outro no interior do sul do Brasil, concondante com a distribuição dos núcleos das FTSS. O tempo do ancestral comum mais recente de C. hildmannianus, há 2,56 milhões de anos, remete a especiação deste ao período pré-Glacial. Os resultados do padrão de distribuição de C. hildmannianus foram concordantes com as áreas de endemismo para outros táxons das FTSS. Os eventos de dispersão e de vicariância entre as FTSS e as FT podem estar associados às mudanças paleoclimáticas durante os períodos glaciais do Quaternário, promovendo eventos de retração/expansão nestas florestas. A compreensão desses padrões na história biogeográfica de populações naturais podem auxiliar futuros planos de conservação deste bioma, na América do Sul. / There is controversy about the processes responsible for the current distribution of Seasonally Dry Tropical Forests (SDTF) in South America. This vegetation type comprises a large proportion of all Neotropical species. Understanding what shapes your distribution may provide new insights into the evolution of this ecosystem and contribute to aspects of conservation. The study evaluated the evolution of this biome in southern Brazil, where SDTF and Rainforests are widely interspersed. For this, we reconstructed the phylogeographic history of the cactus, Cereus hildmannianus, a kind of characteristic and abundant SDTF. Molecular dating methods, population structure and phylogeography were performed to evaluate the historical and demographic events through a dense sampling which comprised 24 populations and about 150 samples of at least one among the six nuclear and chloroplast genomic regions selected. From this, we investigated a possible scenario of population dynamics of C. hildmannianus. The results indicate a separation of the species into two main groups (ST: 0.788) with events of population expansion: one in coastal regions and the other inside the south of Brazil, concondante with the distribution of the nuclei of SDTF. The time of the most recent common ancestor of C. hildmannianuswere 2.56 million years ago, this speciation refers to the pre-Glacial. The results of the distribution pattern C. hildmannianus were consistent with areas of endemism for other taxa of SDTF. The events of dispersal and vicariance between SDTF and Rainforests may be related to paleoclimatic changes during glacial periods of the Quaternary, promoting events shrinkage /expansion in these forests. Understanding these patterns in the biogeographic history of natural populations may aid future conservation plans this biome in South America.

Há controvérsia sobre os processos responsáveis pela atual distribuição de Florestas Tropicais Sazonalmente Secas (FTSS) na América do Sul. Este tipo de vegetação compreende uma grande proporção de todas as espécies neotropicais. Entender o que modela a sua distribuição pode fornecer novas perspectivas para a evolução deste bioma e contribuirpara os aspectos de sua conservação. O trabalho avaliou a evolução deste bioma no sul do Brasil, onde as FTSS e as Florestas Tropicais (FT) são amplamente intercaladas. Para isso, foi reconstruídaa história filogeográfica do cacto, Cereus hildmannianus, uma espécie característica e abundante das FTSS. Métodos de datação molecular, estrutura populacional e filogeografia foram realizadas para avaliar os eventos histórico-demográficospor meio de uma amostragem densa que compreendeu 24 populações e cerca de 150 amostrasde, pelo menos, uma dentre as seis regiões genômicas nuclear e cloroplastidiais selecionadas. A partir disso, foi investigado um possível cenário da dinâmica populacional de C. hildmannianus. Os resultados indicam uma separação da espécie em dois grupos principais (ST: 0,788) com eventos de expansão populacional: umem regiões costeiras e o outro no interior do sul do Brasil, concondante com a distribuição dos núcleos das FTSS. O tempo do ancestral comum mais recente de C. hildmannianus, há 2,56 milhões de anos, remete a especiação deste ao período pré-Glacial. Os resultados do padrão de distribuição de C. hildmannianus foram concordantes com as áreas de endemismo para outros táxons das FTSS. Os eventos de dispersão e de vicariância entre as FTSS e as FT podem estar associados às mudanças paleoclimáticas durante os períodos glaciais do Quaternário, promovendo eventos de retração/expansão nestas florestas. A compreensão desses padrões na história biogeográfica de populações naturais podem auxiliar futuros planos de conservação deste bioma, na América do Sul. / There is controversy about the processes responsible for the current distribution of Seasonally Dry Tropical Forests (SDTF) in South America. This vegetation type comprises a large proportion of all Neotropical species. Understanding what shapes your distribution may provide new insights into the evolution of this ecosystem and contribute to aspects of conservation. The study evaluated the evolution of this biome in southern Brazil, where SDTF and Rainforests are widely interspersed. For this, we reconstructed the phylogeographic history of the cactus, Cereus hildmannianus, a kind of characteristic and abundant SDTF. Molecular dating methods, population structure and phylogeography were performed to evaluate the historical and demographic events through a dense sampling which comprised 24 populations and about 150 samples of at least one among the six nuclear and chloroplast genomic regions selected. From this, we investigated a possible scenario of population dynamics of C. hildmannianus. The results indicate a separation of the species into two main groups (ST: 0.788) with events of population expansion: one in coastal regions and the other inside the south of Brazil, concondante with the distribution of the nuclei of SDTF. The time of the most recent common ancestor of C. hildmannianuswere 2.56 million years ago, this speciation refers to the pre-Glacial. The results of the distribution pattern C. hildmannianus were consistent with areas of endemism for other taxa of SDTF. The events of dispersal and vicariance between SDTF and Rainforests may be related to paleoclimatic changes during glacial periods of the Quaternary, promoting events shrinkage /expansion in these forests. Understanding these patterns in the biogeographic history of natural populations may aid future conservation plans this biome in South America.

Submitted by (ana.araujo@ufrpe.br) on 2017-02-21T14:16:41Z No. of bitstreams: 1 Paulo Geovani Silva Martins.pdf: 3068367 bytes, checksum: a2b6a221541b1632f6a29c5025ee09e4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-21T14:16:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paulo Geovani Silva Martins.pdf: 3068367 bytes, checksum: a2b6a221541b1632f6a29c5025ee09e4 (MD5) Previous issue date: 2011-02-21 / Leguminosae is the third largest angiosperm family, with around 700 genera, of which the Mimosoideae subfamily comprehends 78 genera, with emphasis to Acacia, Mimosa and Inga. Mimosa caesalpiniifolia Benth., known as “sabiá” or “sansão do campo” is considered to be one of the most important native tree species of the Brazilian semiarid due to its multiuse capability, and high potential for degraded area recovery, since it fixes nitrogen in symbiosis with diazotrophic bacteria. Diazotrophic bacteria taxonomy has been changing due to joint use of phenotypic, physiologic and molecular tools. This work aimed to evaluate “sabiá” and its symbiotic bacteria diversity in five Northeastern municipalities. It was conducted from April, 2010 to March, 2011, at Pernambuco Federal Agricultural University and the Genome Laboratory of the Pernambuco Agronomic Institute. For “sabiá” phylogenetic studies, leaves from native or naturalized plants were collected at Crato, Gravatá, Itambé, Mossoró and Serra Talhada, with their genomic DNA extracted with a commercial kit. The intergenomic atpB-rcbL region of chloroplastic DNA was amplified and used to construct Bayesian Inference phylogenesis of the accesses. Soil samples were collected at the same time of plant collection, and “sabiá” plants were used as bait for rhizobial nodules using Leonard jars, at a greenhouse. Nodule bacteria were isolated and purified in YMA media with Congo Red, and morpho-physiologically characterized on YMA media with Bromothymol Blue. The isolates were later grown in liquid TY media for DNA extraction with a commercial kit. Amplifications were conducted with REP, ERIC and BOX primers, and 16S rDNA was amplified and sequenced. Intergenic atpB-rbcL chloroplast DNA sequences did not match any NCBI entry. CRATO 4 and SERRA TALHADA 20 accesses formed an external group indicated they may be genetically closer to a Mimosa ancestor. The high segregation of the species affected diversity within and among the different areas, and plant biogeography was not confirmed. Genomic fingerprinting of the 47 isolates had different patterns for REP, ERIC and BOX elements, but compilation of the results created the dendrogram with the most groups. The 16S rDNA sequences were blasted in GenBank, and the isolates had 68 to 99% similarity with Burkholderia strains. The phylogenetic tree constructed with the 16S rDNA, combined with sequences from strains recommended for legume inoculation, show these isolates to be diverse from the currently recommended. Isolates PE-MO01, PE-MO02 and PE-MO04 were the most different among the isolates. The lack of molecular phylogeny data for “sabiá” shows the need of using other taxonomic markers to evaluate this species diversity, and the 16S rDNA sequences confirm the Mimosa symbiosis preference for Burkholderia strains. / A família Leguminosae é a terceira maior família de angiospermas com aproximadamente 700 gêneros, dos quais a subfamília Mimosoideae compreende 78 gêneros, destacando-se Acacia, Mimosa e Inga. A espécie Mimosa caesalpiniifolia Benth., conhecida como sabiá ou sansão do campo, é considerada uma das espécies arbóreas nativas mais importantes do semiárido brasileiro por apresentar múltiplo uso e grande potencial para recuperação de áreas degradadas por fixar nitrogênio em simbiose com bactérias diazotróficas. A taxonomia das bactérias diazotróficas vem mudando pela utilização em conjunto de aspectos fenotípicos e fisiológicos e de ferramentas moleculares. Objetivou-se avaliar a filogenia de plantas de sabiá (Mimosa caesalpiniifolia Benth.) e a diversidade e filogenia de suas bactérias simbióticas em cinco municípios nordestinos. O trabalho foi conduzido de abril de 2010 a março de 2011, na Universidade Federal Rural de Pernambuco e no Laboratório de Genoma do Instituto Agronômico de Pernambuco. Para os estudos filogenéticos do sabiá, folhas de plantas nativas ou naturalizadas foram coletadas em Crato, Gravatá, Itambé, Mossoró e Serra Talhada, e tiveram o DNA genômico extraído utilizando-se kit comercial. Foram realizadas amplificações da região espaçadora intergênica atpB-rcbL do genoma cloroplastidial que foram usadas para construir a Inferência Bayesiana da filogenia entre os acessos. Amostras de solo foram coletadas à mesma época das coletas das folhas e plantas de sabiá foram usadas como plantas-isca para obtenção de nódulos de rizóbios utilizando-se Vasos de Leonard, em casa de vegetação. As bactérias presentes nos nódulos foram isoladas e purificadas em meio YMA com Vermelho Congo e a caracterização morfofisiológica dos isolados foi realizada em meio YMA com Azul de Bromotimol. Posteriormente os isolados foram crescidos em meio TY líquido para extração do DNA com kit comercial. Foram realizadas amplificações com os oligonucleotideos BOX, ERIC e REP e amplificação e sequenciamento do 16S DNAr. As sequências do espaço intergênico cloroplastidial atpB-rbcL não corresponderam com qualquer outra sequência depositada no NCBI. Os acessos CRATO 4 e SERRA TALHADA 20 formaram um grupo externo indicando que podem ser as mais próximas geneticamente. A alta taxa de segregação da espécie influenciou na diversidade dentro e entre as diferentes áreas estudadas e a origem geográfica não determina a variação dos observados nos acessos das plantas estudadas. Os fingerprints genômico dos 47 isolados utilizando os elementos BOX, ERIC e REP apresentaram padrões de amplificações distintos, porém a compilação dos resultados criou o dendrograma com maior número de grupos. As sequências 16S DNAr foram comparadas no GenBank através do programa BLAST, e os isolados apresentam identidade variando entre 68 e 99% com estirpes do gênero Burkholderia. A árvore filogenética construída com as sequências da região 16S DNAr dos isolados, juntamente com as sequências da região 16S DNAr de estirpes tipo recomendadas para inoculação de leguminosas, indica que os isolados obtidos são geneticamente distintos das estirpes recomendadas. Os isolados PE-MO01, PE-MO02 e PE-MO04 destacaram-se por serem os mais distintos dentro do grupo de isolados. A escassez de dados de filogenia molecular da espécie Mimosa caesalpiniifolia Benth. revela a necessidade da utilização de outros marcadores taxonômicos para conhecimento da filogenia e da diversidade desta espécie e as sequências do gene 16S DNAr confirmam a preferência de simbiose entre espécies de leguminosas do gênero Mimosa com bactérias diazotróficas do gênero Burkholderia.