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Caracteres quimicos em estudos de filogenia e biologia de polinização de especies de Oncidiinae (Orchidaceae) / Chemical characters for studies on phylogeny and pollination biology for species of Oncidiinae (Orchidaceae)Reis, Mariza Gomes 17 June 2005 (has links)
Orientador: Anita Jocelyne Marsaioli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T01:12:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2005 / Resumo: A composição química dos calos florais de 39 espécies, distribuidas em 10 gêneros, da subtribo Oncidiinae foi analisada por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas. Os resultados obtidos revelam que os componentes majoritários dos óleos florais de 13 espécies são diacilgliceróis substituídos assimetricamente, os demais calos apresentam como metabólitos secundários terpenóides, derivados de ácidos graxos, ésteres benzílicos e diacilgliceróis. Três novas estruturas de 1,2-diacilgliceróis, (2S, 3'R, 7'R)-1-acetil-2-(3',7'-diacetoxi-eicosanoil)-glicerol chamado de oncidinol, (3'R,7'R)-1-acetil-2-(3' -acetoxi,7'-hidroxi-octadecanoil)-glicerol e 1-acetil-2-(3'-acetoxi-octadecanoil)-glicerol, foram isoladas e identificadas por métodos espectroscópicos sendo suas configurações absolutas determinadas por aplicação da metodologia de Mosher. A similaridade química entre os calos florais foi avaliada através de métodos estatísticos. O dendrograma obtido desta análise estatística foi comparado a árvore filogenética obtida através de dados morfológicos, anatômicos e de DNA (introns ribossomal), sendo observado que algumas espécies do gênero Oncidium apresentam a composição do calo floral mais similar a outros gêneros (ex. Ornithophora e Baptistonia) do que a outras espécies do seu próprio gênero sendo o mesmo observado na análise filogenética. Os resultados do estudo dos calos florais de espécies da subtribo Oncidiinae levou a investigação do fenômeno de mimetismo floral entre Oncidiinae e a família Malpighiaceae, através do estudo da composição química do óleo floral da espécie Byrsonima intermedia, cujo principal constituinte é um novo derivado de ácido graxo, ácido (3R, 7R)-3,7-diacetoxi-docosanóico, que foi denominado de ácido birsónico. A similaridade entre a porção do ácido graxo do ácido birsónico e o oncidinol foi intrigante e sugere a presença de um mimetismo químico entre estes dois grupos de plantas que oferecem derivados de ácidos graxos como recompensa para abelhas polinizadoras. Outra evidência deste mimetismo foi investigada através da composição química da provisão larval do ninho da abelha Tetrapedia diversipes descrita como polinizadora de ambas famílias. Como resultado, foram detectadas as presenças dos ácidos 3,7-diidroxi-eicosanóico e 3,7-diidroxi-docosanóico denominados respectivamente de ácido tetrapédico A e B ambos estruturalmente relacionados aos compostos presentes em espécies de Oncidiinae e Byrsonima intermedia (Malpighiaceae). Isto demonstra que as abelhas coletam e usam os óleos florais para o provisionamento do ninho. Investigações adicionais revelaram que o óleo floral de uma terceira família de plantas representada por Calceolaria x herbeohybrida (Scrophulariaceae), também apresenta similares derivados de diacilgliceróis, 1-acetil-2-(3' -acetoxi-hexadecanoil)-glicerol. Esta observação indica que famílias filogeneticamente distantes estão ligadas por recompensas florais análogas para atrair abelhas coletoras de óleos florais. Neste trabalho, foi mapeada a rota química das recompensas florais de vários gêneros não relacionados e como sua presença é importante para a sobrevivência de abelhas coletoras de óleos florais. Também foram realizados estudos sintéticos visando a obtenção de diacilgliceróis naturais. / Abstract: The chemistry of the of 39 floral calluses of specimen belonging to the subtribe Oncidiinae is described revealing that diacyl-glycerols asymmetrically substituted are the major floral oil components in 13 species, in other calluses the terpenoids, fatty acid derivatives, flavonoids, benzyl esters and diacylglicerols are the secondary metabolites. Unknown constituents were isolated from cultivated species allowing the total structural determination of three new 1,2-diacylglycerols: (2S, 3'R, 7'R)-1-acetyl-2-(3',7'-diacetoxy-eicosanoyl)-glycerol named oncidinol, (3'R,7'R)-1-acetyl-2-(3'-acetoxy,7'-hydroxy-octadecanoyl)-glycerol and 1-acetyl-2-(3'-acetoxy octadecanoyl)-glycerol. The results were analyzed by statistical methods. The distribution patterns of the calluses chemical constituents in Oncidiinae were compared with the phylogenetic tree derived from the introns of the ribossomal DNA, morphological and anatomical data. This unusual glycerol and fatty acid derivatives prompted us to further investigate the Oncidiinae and Malpighiaceae floral mimicry by studying chemical composition of Byrsonima intermedia floral oil. This research revealed that the main constituent of this oil was a new fatty acid derivative, the (3R,7R)-3,7-diacetoxi-docosanoic acid named byrsonic acid. The similarity between byrsonic acid and oncidinol fatty acid moiety was intriguing suggesting chemical mimicry among species offering fatty acid derivatives as floral rewards to pollinating bees. Other evidence of this mimicry was investigated by analyzing Tetrapedia diversipes (oil collecting bee) nest provision. As result, it was detected the presence of 3,7-dihydroxy-ecosanoic and 3,7-dihydroxy-docosanoic acid named tetrapedic acid A and B, respectively, both structurally related to compounds present in Oncidinae species and Byrsonima intermedia (Malpighiaceae). This shows that oil collecting bees use the floral rewards. Further investigation shown that floral oil a third family of plants, represented by Calceolaria x herbeohybrida (Scrophulariaceae), also revealed the presence of a similar glycerol derivative, 1-acetyl-2-(3-acetoxy-hexadecanoyl)-glycerol which indicates that species from different families are linked by analogous floral reward in order to attract pollinating bees. Finally, we have mapped the chemical route of floral reward of several unrelated genera and how their offer is important to oil collecting bees survival. It was also done studies to synthesize natural diacylglycerols. / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências
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Citotaxonia e aspectos evolutivos de especies de Hoffmannsegella H.G.Jones (Orchidaceae)Costa, Julia Yamagishi 06 September 2006 (has links)
Orientador : Eliana Regina Forni-Martins / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-06T21:09:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2006 / Resumo: Dentro da família Orchidaceae, composta por cerca de 25.000 espécies, o gênero Hoffmannseggella
(antiga seção Parviflorae do gênero Laelia Lindl.) é composto por espécies rupícolas, endêmicas da Cadeia do Espinhaço/MG. Estudos sugerem uma evolução rápida para o gênero, com a transição do hábito epifítico para o rupícola, mudança de polinizadores e eventos de hibridização e poliploidia como os principais mecanismos evolutivos envolvidos na origem das espécies de Hoffmannseggella. Estudos cromossômicos prévios haviam sugerido o número básico de x=20 para o gênero, com alta incidência de poliplóides. No presente trabalho, foram obtidas contagens cromossômicas para dez espécies: H. angereri n=20/2n=40, H. bradei n=20-21/2n=40, H. briegeri 2n=80, H. caulescens 2n=80, H. cinnabarina 2n=40, H. crispata n=20, H. fournieri n=20/2n=40, H. liliputana 2n=40/60, H. rupestris n=40/2n=80 e 2n=40 e H. viridiflora 2n=44. Foi observada aneussomatia em células de meristema radicular em H. briegeri (2n=80) e H. rupestris (2n=80), ocorrência de citótipos em H. rupestris (2n=40/80) e anormalidades meióticas em várias espécies, com presença de monovalentes, disjunção adiantada de bivalentes e possíveis tetravalentes nas espécies poliplóides. Por ocorrerem em sincronopatria, apresentarem alta similaridade morfológica e pelas características cromossômicas, é provável que H. viridiflora tenha se originado por aneuploidia a partir de H. bradei. Através dos procedimentos de bandamentos C, CMA/DA/DAPI e DAPI/AMD, foi possível observar grandes diferenças entre os cariótipos das espécies H. angereri, H. bradei, H. briegeri, H. caulescens, H. fournieri, H. liliputana e H. rupestris. Em geral, as espécies apresentaram grande número de bandas C (predominantemente centroméricas e subteloméricas), poucas bandas CMA/DA+ (subteloméricas), e grande variação no número de bandas DAPI/AMD+ (predominantemente teloméricas). Apenas H. bradei apresentou somente duas bandas heterocromáticas, uma CMA/DA+ DA/DAPI- e uma DAPI/AMD+ e H. briegeri apresentou polimorfismo para bandas CMA/DA/DAPI. Com relação aos sítios 45S de DNAr, os resultados foram uniformes, sendo que as espécies diplóides, com 2n=40, apresentaram dois sítios, enquanto as espécies poliplóides, com 2n=80, apresentaram 4 sítios / Abstract: Inside Orchidaceae, composed of almost 25,000 species, Hoffmannseggella H.G.Jones (previous
genus Laelia Lindl., section Parviflorae) is characterized by rupiculous species, endemic to the Espinhaço Range/ MG. Previous studies suggested an explosive evolution of the genus, with transition from epiphytic to rupiculous habitat, changes on pollinator specificity and events of hibridization and polyploidy as the main evolutionary mechanisms that originated Hoffmannseggella species. Chromosome data from literature suggested the base number of x=20 for the genus, with high incidence of polyploids. The present work presents chromosome counts for ten species: H. Angereri n=20/2n=40, H. bradei n=20-21/2n=40, H. briegeri 2n=80, H. caulescens 2n=80, H. cinnabarina 2n=40, H. crispata n=20, H. fournieri n=20/2n=40, H. liliputana 2n=40/60, H. rupestris n=40/2n=80 and 2n=40 and H. viridiflora 2n=44. We observed aneussomaty on root meristematic cells of H. briegeri (2n=80) and H. rupestris (2n=80), two distinct cytotypes of H. rupestris (2n=40 and 2n=80) and meiotic abnormalities in several species, like monovalents, early disjunction of bivalents and putative tetravalents on polyploid species. Because they are found sinchronopatric, with high morphological and chromosomal similarity, we suggest that H. viridiflora (2n=44) is an aneuploid derived from H. bradei (2n=40). With C, CMA/DA/DAPI and DAPI/AMD banding techniques, we observed great differences among H. angereri, H. bradei, H. briegeri, H. caulescens, H. fournieri, H. liliputana e H. rupestris. With exception of H. bradei, that presented only two heterochromatic, one CMA/DA+ DA/DAPI- and one DAPI/AMD+ bands, all species presented a high number of C-bands (mainly centromeric and subtelomeric), few CMA/DA+ bands (subtelomeric), and great numeric differences of DAPI/AMD+ bands (mainly telomeric). We also observed, in H. briegeri, a polymorphism of CMA/DA/DAPI bands. The hybridization sites of 45S rDNA were uniform among species, with diploid species (2n=40) presenting two hybridization signals and polyploid species (2n=80) presenting four signals / Doutorado / Doutor em Biologia Vegetal
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Biologia floral e reprodutiva e anatomia do labelo de Cyrtopodium polyphyllum Vell. (Orchidaceae, cyrtopodiinae) / Floral and reproductive biology and lip anatomy of Cyrtopodium polyphyllum Vell. (Orchidaceae, cyrtopodiinae)Mickeliunas, Ludmila 13 February 2007 (has links)
Orientador: Marlies Sazima / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-08T02:57:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2007 / Resumo: O gênero Cyrtopodium Schltr. apresenta cerca de 42 espécies, sendo que 28 delas ocorrem no Brasil. Entre essas espécies Cyrtopodium polyphyllum Vell. (Sinônimo: Cyrtopodium paranaense Schltr.) ocorre, principalmente, na região litorânea do sul e sudeste brasileiros. As duas populações estudadas ocorrem na planície litorânea de Picinguaba e Praia da Fortaleza, Ubatuba-SP. Em ambas as regiões foram estudadas a fenologia, a morfologia floral, a anatomia do labelo, bem como observados os visitantes florais e identificados os mecanismos de polinização de C. polyphyllum. Também foram feitos experimentos para verificar o sistema reprodutivo da espécie. A quantidade de sementes potencialmente viáveis obtidas em cada tratamento, bem como a taxa de frutificação em ambiente natural foram determinadas para avaliar o sucesso reprodutivo. Os resultados dos estudos anatômicos foram comparados com os de outra espécie de Cyrtopodiinae, Grobya amherstiae Lindl. Cyrtopodium polyphyllum não oferece recursos aos seus polinizadores, que são atraídos às flores por engano. Cyrtopodium polyphyllum ocorre simpatricamente e, aparentemente, mimetiza flores de outras espécies que oferecem recursos, como Crotalaria incana (Fabaceae) e Stigmaphyllon sp. (Malpiguiaceae). Além da polinização por fator biótico, algumas flores de C. polyphyllum são autopolinizadas por gotas de chuva, um mecanismo que até então não havia sido descrito para Cyrtopodiinae. Cyrtopodium polyphyllum é autocompatível, mas dependente de polinizadores para a transferência de pólen. O grau de autocompatibilidade varia bastante entre as populações estudadas. Os frutos formados através das autopolinizações manuais, das polinizações cruzadas, assim como os desenvolvidos em condições naturais, apresentam alta taxa de sementes potencialmente viáveis e algumas exibem poliembrionia. Um estudo anatômico das glândulas florais presentes no labelo de Cyrtopodium polyphyllum e Grobya amherstiae foi efetuado com o propósito de relacionar a função desempenhada por estas estruturas com o processo de polinização. Ambas as espécies apresentam osmóforos, estruturas responsáveis pela produção dos odores característicos de cada espécie. Cyrtopodium polyphyllum possui dois tipos de osmóforos: um composto por papilas unicelulares, distribuídas pela superfície adaxial do labelo, e outro composto por emergências pluricelulares, presentes na região do calo do labelo. Em G. amherstiae os osmóforos são compostos por uma única camada de células epidérmicas, e ocorrem em toda a superfície abaxial do labelo. Grobya amherstiae apresenta, ainda, elaióforos, sendo um no ápice do labelo e outro na base da coluna. O elaióforo do ápice do labelo é de estrutura mista, composto por tricomas unicelulares glandulares e epiderme em paliçada, enquanto o da base da coluna é tricomáceo, apresentando apenas tricomas glandulares. Além de osmóforos e elaióforos, G. amherstiae apresenta também um guia de óleo na superfície adaxial do labelo formado por células papilosas / Abstract: The genus Cyrtopodium comprises about 42 species, with 28 occurring in Brazil. Among these species, Cyrtopodium polyphyllum (Synonym: Cyrtopodium paranaense Schltr.) occurs mainly on sandy soils in ¿restinga¿ vegetation along the coast of south and southern of Brazil. Large populations are found in the Natural Reserve of Picinguaba and at Praia da Fortaleza, municipality of Ubatuba, State of São Paulo, regions where this specie was studied. In both study sites were studied the phenology, floral morphology, lip anatomy, as well as recorded the floral visitors and identified the pollination mechanisms of C. polyphyllum. Also were performed treatments to verify the reproductive system of this specie. The quantity of potentially viable seeds obtained in each treatment, as well as the fruit set in natural habitat was recorded in order to evaluate the reproductive success. The results of the anatomic studies were compared with other Cyrtopodiinae specie, Grobya amherstiae Lindl. Cyrtopodium polyphyllum offers none reward to their pollinators, which are attracted to flowers by deceit. Cyrtopodium polyphyllum occur sympatrically and apparently mimicry flowers of other reward producing species, as Crotalaria incana (Fabaceae) and Stigmaphyllon sp. (Malpiguiaceae). Besides of the pollination by a biotic factor, some flowers of C. polyphyllum are pollinated by raindrops, a pollination mechanism not described to Cyrtopodiinae yet. Cyrtopodium polyphyllum is selfcompatible but pollinator-dependent. The tax of self-incompatibility is different between the two studied populations. The fruits formed from manual self-pollinations, crosspollinations, as well as developed under natural conditions, show an elevated tax of potentially viable seeds and sometimes present poliembriony. An anatomical study of the floral glands gifts in lip of Cyrtopodium polyphyllum and Grobya amherstiae were performed with the intention to relate the function played for these structures with the pollination process. Both species presents osmophores, structures responsible by the production odors, which are characteristic of each species. Cyrtopodium polyphyllum presents two types of elaiophores: one is composed by unicellular papillae, distributed along adaxial surface of the lip, and other composed by multicellular papillae arranged on the lip callous. In G. amherstiae the osmophores are composed by a singular layer of epidermic cells, and occurs along of all abaxial surface of the labellum. Grobya amherstiae also presents an elaiophore on the lip apices and on column basis. The elaiophore of the lip apices is a mixed structure, composed by unicellular glandular trichomes and a paliçade epidermis, although the elaiophore of the column basis is trichomatic, presenting only glandular trichomes. Besides of osmophores and elaiophores, G. amherstiae also presents an oil guide on adaxial surface of the labellum made by papillose cells / Mestrado / Mestre em Biologia Vegetal
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Outrageous orchid organellar genomes: Structural evolution and compositionValencia Duarte, Janice E 01 May 2022 (has links) (PDF)
Organellar genomes are remnants of more complex bacterial genomes reduced until reach the simplest and most efficient content. Regularly depicted as circular, these genomes can form other structures, like linear, ramified, or entangled chromosomes, or a combination of those. Nonetheless, their gene content is nearly constant throughout flowering plants based on the multiple plastid genomes (plastomes) and the comparatively few mitochondrial genomes (mitogenomes) sequenced to date. Here, I explored the evolution of the organellar genomes in orchids from a phylogenetic perspective. For this research, plastomes and mitogenomes were assembled from short pair-ended reads obtained using Illumina sequencing technology. I developed a workflow to confidently recover plastid and mitochondrial sequences, even for regions without references in databases (chapter 1). The comparison among taxa from all orchid subfamilies identified patterns of gain, loss and rearrangement of coding and non-coding DNA. Plastid and mitochondrial protein-coding genes present in all samples were used to reconstruct the phylogenetic history of orchids that was coincident in terms of topology (chapter 1). Plastomes can suffer degradation in heterotrophic species, however that is not true for mixotrophic species, as I discovered by comparing albino and green individuals of the orchid Epipactis helleborine. I found that albino plants did not suffer loss of any genes and that the sequence was almost identical to the photosynthetic plants (chapter 2). In contrast to what it is observed in angiosperm plastomes, for which the structure, content and size is conserved, plant mitogenomes are highly variable in size, which can increase by the acquisition of external DNA via horizontal gene transfer. In some orchids, the mitogenome hosts a sixteen-gene sequence transferred from a fungal mitogenome to a clade of epidendroid orchids 12-60 My ago, and has been fragmented, conserved, or fully lost since (chapter 3). Transfer RNA genes are variable in number and origin throughout orchid evolution. I identified that they had four different sources, three novel possible replacement events of the native genes with plastid-origin genes, seven tRNA remodeling events in orchids and three more in other angiosperms (chapter 4). Our comparative studies conclude that there are three main dynamics that shape the organellar genomes: gain, loss and rearrangement of genomic content. I presented examples of them in orchids (chapter 5). Additionally, I created two sets of genomic resources: one comprises eighteen new orchid mitogenomes and plastomes, and the second consists of a well-curated set of references of tRNA genes in mitogenomes discriminated by origin. These results contribute to increasing the knowledge of angiosperm organellar genomes and highlight the importance of comprehensive studies that allow the interpretation of the genomic changes in the light of the phylogenetic evolution.
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Metabolômica como ferramenta na análise quimiotaxonômica do gênero Catasetum (ORCHIDACEAE) / Metabolomics as a tool for chemotaxonomic analysis of the genus Catasetum (Orchidaceae)Bandeira, Karen Dayane de Oliveira 31 March 2017 (has links)
A família Orchidaceae é a maior família entre as monocotiledôneas e representa uma das maiores famílias de plantas floríferas com um número estimado de cerca de 30 mil espécies. A complexidade taxonômica de um dos gêneros dentro dessa família, o Catasetum, tem despertado muito interesse por parte dos cultivadores e pesquisadores em Orchidaceae, especialmente devido aos novos táxons que estão sendo descobertos no gênero. Visando aprimorar a classificação de espécies do gênero, uma ferramenta a ser utilizada é a análise dos constituintes químicos do metabolismo dessas plantas, onde fica evidenciada a necessidade de estudos utilizando métodos analíticos mais sensíveis, rápidas e seletivas, como a análise metabolômica. A obtenção da impressão digital metabólica é a obtenção detalhada dos metabólitos do organismo sob determinada condição, produzindo um cromatograma que é característico daquela planta, como uma impressão digital. Através disso, é possível determinar diferenças metabólicas em amostras, por meio de ferramentas estatísticas. Para o refinamento dos dados, é necessário o uso de softwares específicos que extraem as informações úteis para as análises. Foram analisadas 42 espécies distintas do gênero Catasetum e algumas duplicatas, totalizando 51 amostras por GC-MS e UHPLC-MS(ESI-Orbitrap). As \"impressões digitais\" metabólicas foram processadas nos softwares MetAlignTM e MSClust, e as matrizes geradas foram analisadas por análise de componentes principais (PCA), análise de cluster hierárquico (HCA) e análise discriminante ortogonal por mínimos quadrados parciais (OPLS-DA). Os métodos utilizados para as análises tanto por GC-MS quanto por UHPLC-MS resultaram em dados satisfatórios para análise metabolômica, gerando 57 substâncias voláteis identificadas a partir da fragrância das flores, sendo acetato de nerila, sabineno, ?-mirceno, ?-pineno e ?-pineno as mais frequentes. Os resultados das análises metabolômicas apresentaram proximidade com a filogenia, principalmente em níveis mais específicos. Os grupos gerados pelas análises, de modo geral, foram coerentes quanto à semelhança metabólica entre as espécies que os compõem, sugerindo a possibilidade do uso de impressões digitais metabólicas como uma boa ferramenta para análise quimiotaxonômica / The Orchidaceae family is the largest family among monocotyledons and represents one of the largest families of flowering plants with an estimated 30,000 species. The taxonomic complexity of one of the genera within this family, the Catasetum, has aroused much interest from growers and researchers in Orchidaceae, especially due to the new taxa being discovered in the genus. Aiming to improve the classification of species of the genus, a tool to be used is the analysis of the chemical constituents of the metabolism of these plants, where it is evidenced the need for studies using analytical methodologies more sensitive, fast and effective, such as the metabolomics analysis. Obtaining the metabolic fingerprint is the detailed obtaining of the metabolites of the organism under certain condition, producing a chromatogram that is characteristic of that plant, like a fingerprint. Through this, it is possible to determine metabolic differences in samples, through statistical tools. For the refinement of the data, it is necessary to use specific softwares that extract the useful information from analyzes data. The information generated can be used with different applications. A total of 51 samples were analyzed by GC-MS and UHPLC-MS (ESI-Orbitrap), 42 different species of the genus Catasetum and some duplicates. Metabolic \"fingerprints\" were processed in the MetAlignTM and MSClust softwares, and the generated matrices were analyzed by Principal Component Analysis (PCA), hierarchical cluster analysis (HCA) and partial least squares orthogonal discriminant analysis (OPLS-DA). The methods used for analysis by both GC-MS and UHPLC-MS resulted in satisfactory data for metabolomics analysis, generating 57 volatile substances identified from the flower fragrance, being neryl acetate, sabinene, ?-myrcene, ?-pinene and ?-pinene the most frequent. The results of the metabolic analyzes showed proximity to the phylogeny, mainly in more specific levels. The groups generated by the analyzes, in general, were coherent regarding the metabolic similarity between the species that compose them, suggesting the possibility of the use of metabolic fingerprints as a good tool for chemotaxonomic analysis
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Delimitação de espécies e diversidade genética no complexo Cattleya coccinea Lindl. e C. mantiqueirae (Fowlie) van den Berg (Orchidaceae) baseada em marcadores moleculares ISSR / Species Delimitation and genetic diversity in Cattleya coccinea Lindl. and C. mantiqueirae (Fowlie) van den Berg complex (Orchidaceae) based on ISSR molecular makersRodrigues, Jucelene Fernandes 19 January 2011 (has links)
As orquídeas são a maior família das plantas monocotiledôneas, sendo o Brasil um dos países contém grande diversidade de espécies. As orquídeas são, em sua maioria, alógamas e possuem mecanismos sofisticados para evitar a autopolinização. Os insetos são os agentes polinizadores mais comuns, mas também podem ser polinizados por aves como beija-flores. Tradicionalmente as espécies Cattleya coccinea e C. mantiqueirae tem sido reconhecidas como distintas de acordo com caracteres morfológicos, distribuição geográfica e época de floração. Esses critérios, entretanto, não permitem a identificação clara de espécies, uma vez que muitos indivíduos apresentam morfologia e fenologia intermediárias. Nesse contexto, esse estudo tem como objetivo contribuir para o conhecimento taxonômico e evolutivo de orquídeas brasileiras do gênero Cattleya. Especificamente, propõe-se rever a atual delimitação entre as espécies C. coccinea e C. mantiqueirae e caracterizar a diversidade genética entre e dentro de populações dessas espécies a partir de marcadores moleculares ISSR. Para testar se a atual delimitação de espécies corresponde a linhagens filogenética distintas, foram realizadas coletas em seis localidades da região Sudeste. Foram testados 20 iniciadores ISSR, dos quais 13 foram otimizados para obtenção de dados. Os géis de ISSR obtidos foram utilizados para construção de uma matriz binária representando a presença/ausência de fragmentos amplificados. A matriz contendo 173 indivíduos e 295 caracteres foi analisada com algoritmo de neighbor-joining e o critério de parcimônia máxima para obtenção de hipóteses filogenéticas. Os resultados indicam que as espécies tradicionalmente reconhecidas, C. coccinea e C. mantiqueirae, não constituem grupos monofiléticos e, portanto, não podem ser reconhecidas como espécies distintas de acordo com o conceito filogenético de espécies. Os resultados também apontam que as populações amostradas constituem grupos monofiléticos com altos valores de confiança e que o complexo C. coccinea-C. mantiqueirae não constitui um grupo monofilético. O parafiletismo do grupo é determinado pela posição da população de Lima Duarte/MG, que constitui um clado irmão da espécie C. brevipedunculata (ocorrente na Serra do Espinhaço) e C. wittigiana (restrita ao Estado do Espírito Santo). Os resultados de análises de genética de populações corroboram com os resultados da análise filogenética e indicam que as populações possuem baixos índices de diversidade genética entre indivíduos e que a maior diversidade encontra-se entre populações. Por serem plantas com alto valor ornamental e sofrerem com ações antrópicas constantes, esse estudo foi de fundamental importância para permitir estratégias viáveis para a manutenção e conservação da diversidade genética dessas populações de orquídeas. / Orchids represent the largest family of monocots, with great diversity of species in Brazil. These plants are generally allogamous and bear sofisticated mechanisms to avoid self-pollination. Insects are by far the most common pollinators, but birds (i.e hummingbirds) may also be important. Within Cattleya, the species C. coccinea and C. mantiqueirae have been distinguished by morphological characters, geographical distribution and flowering period. Such criteria, however, do not allow a clear identification of species, since many specimens show intermediate morphological and phenological variation. The goal of this study is to contribute to the understanding of taxonomical and evolutionary aspects of Brazilian orchids, especially within the genus Cattleya. In order to achieve that I revised current species limits within the C. coccinea-C. mantiqueirae species complex. The study was based on phylogenetic and genetic diversity analyses among and within populations considering ISSR molecular markers. Six populations from Southeastern Brazil were considered. I tested 20 ISSR primers, of which 13 were used in this study. Presence/absence of fragments visualized in agarose gels were used to built a binary matrix. The analyses considered 173 individuals and 295 caracters (fragments). Phylogenetic analyses were performed according to distance (neigbor-joining) and parsimony criteria. According to the results, the species C. coccinea and C. mantiqueirae do not constitute monophyletic groups and, therefore, cannot be recognized as distinct according to the phylogenetic species criterion. Also the C. coccinea-C. mantiqueirae species complex is paraphyletic considering the closely related species C. brevipedunculata (from Serra do Espinhaço) and C. wittigiana (from Espírito Santo State). The population of Lima Duarte/MG is phylogenetically more closely related to such species than to other populations of C. coccinea and C. mantiqueirae. On the other hand, the studied populations comprise strong monophyletic groups. Population genetics analyses agree with phylogenetic results. All populations show low diversity indices among individuals. Also, the greatest portion of genetic diversity was found between populations. Orchids belonging to the C. coccinea-C. mantiqueirae species complex are high ornamental species, with great anthropogenic pressure. For this reason this study was important to allow conservation strategies to maintain and monitor genetic and morphological diversity of populations.
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Diversidade e estrutura genética de populações de Oeceoclades maculata (Lindl.) Lindl. / Genetic diversity and structure of Oeceoclades maculata (Lindl.) Lindl. populationsUeno, Sueme 28 June 2013 (has links)
Originária da África, a orquídea terrestre Oeceoclades maculata (Lindl.) Lindl. é considerada uma espécie invasora com potencial de colonizar grandes áreas. A espécie se desenvolve tanto em ambientes secos quanto úmidos e está presente em áreas perturbadas e não perturbadas, sendo a única espécie do gênero presente no continente americano. Embora apresente um mecanismo passivo de autofertilização, estudos apontam para ocorrência de cruzamento entre populações brasileiras, indicando existência de variação na biologia reprodutiva da espécie através da sua extensão geográfica. Considerando a falta de informações de genética de populações da espécie, o objetivo do estudo foi avaliar a diversidade e a estrutura genética de populações brasileiras de O. maculata e obter informações sobre o sistema reprodutivo da espécie. Para tanto, foram utilizados 13 iniciadores ISSR para avaliar a diversidade genética de 152 indivíduos de O. maculata distribuídos em cinco populações naturais provenientes de três estados brasileiros (São Paulo, Mato Grosso e Paraná). As populações avaliadas apresentaram baixos índices de diversidade intrapopulacional, com estimativas do índice de Shannon (I) variando de 0,0094 a 0,1054 e estimativas de diversidade gênica de Nei (He) variando de 0,0054 a 0,0668. Entretanto, quando avaliadas em conjunto, as populações apresentaram estimativas de diversidade substancialmente mais altas (I = 0,3869; He = 0,2556). A análise de variância molecular (AMOVA) indicou que a maior parte da diversidade encontra-se entre as populações (?ST = 0,933). Tanto a análise de coordenadas principais (PCoA) quanto a análise de agrupamento utilizando o método Neighbor- Joining indicam a existência de cinco grupos distintos, sem mistura de indivíduos de diferentes populações num mesmo grupo. A análise bayesiana realizada pelo programa Structure corroborou com os resultados obtidos pelo dendrograma e pela PCoA. Contudo, observou-se certa subestruturação da população do Campus da ESALQ (SP), sugerindo falta de fluxo gênico mesmo entre distâncias muito pequenas. Não houve correlação significativa, estimada pelo teste de Mantel, entre as distâncias genéticas e geográficas dos espécimes dado que populações mais próximas geograficamente foram mais distantes geneticamente. Os resultados sugerem predominante autofertilização e reprodução vegetativa, entretanto não exclui a possibilidade de ocorrência de cruzamento. A distribuição da diversidade genética nas populações da orquídea invasora O. maculata pode ser compreendida como resultado da interação das suas várias possíveis estratégias reprodutivas com sua história de colonização que envolve possíveis gargalos genéticos, deriva genética, pressões de seleção e múltiplas introduções. / Originally from Africa, the terrestrial orchid Oeceoclades maculata (Lindl.) Lindl. is considered an invasive species with the potential to colonize large areas. The species grows both in dry and humid environments as it is present in disturbed and undisturbed areas, being the only species of the genus in American continent. Although presenting a passive mechanism of self-fertilization, studies point to the occurrence of cross-fertilization between Brazilian populations, indicating the existence of variation in the reproductive biology of the species across its geographic range. Considering the lack of information of population genetics of the species, the aim of the study was to evaluate the genetic diversity and structure of Brazilian populations of O. maculata and to obtain more information concerning the reproductive system of the species. Therefore, we used 13 ISSR primers to assess the genetic diversity of 152 individuals of O. maculata distributed in five natural populations from three Brazilian states (São Paulo, Mato Grosso and Paraná). The populations studied showed low diversity within populations, with estimates of the Shannon index (I) ranging from 0.0094 to 0.1054 and estimates of Nei\'s gene diversity (He) ranging from 0.0054 to 0.0668. However, when evaluated together, the populations showed substantially higher diversity estimates (I = 0.3869, He = 0.2556). The molecular analysis of variance (AMOVA) indicated that most of the diversity was found among populations (?ST = 0.933). Both principal coordinate analysis (PCoA) and the cluster analysis using Neighbor-Joining method indicate the existence of five distinct groups, without mixing of individuals from different populations in the same group. The Bayesian analysis performed by the program Structure corroborated the results obtained in the cluster analysis and PCoA. However, a substructure was observed for the Campus da ESALQ (SP) population, suggesting a lack of gene flow between even very small distances. No significant correlation estimated by the Mantel test between the genetic and geographic distances of specimens was found. The results suggest predominant self-fertilization and vegetative reproduction, however it does not exclude the possibility of outcrossing. The distribution of genetic diversity in populations of the invasive orchid O. maculata can be understood as the result of the interaction of several possible reproductive strategies with its history of colonization involving possible genetic bottlenecks, genetic drift, selection pressures and multiple introductions.
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Delimitação de espécies e diversidade genética no complexo Cattleya coccinea Lindl. e C. mantiqueirae (Fowlie) van den Berg (Orchidaceae) baseada em marcadores moleculares ISSR / Species Delimitation and genetic diversity in Cattleya coccinea Lindl. and C. mantiqueirae (Fowlie) van den Berg complex (Orchidaceae) based on ISSR molecular makersJucelene Fernandes Rodrigues 19 January 2011 (has links)
As orquídeas são a maior família das plantas monocotiledôneas, sendo o Brasil um dos países contém grande diversidade de espécies. As orquídeas são, em sua maioria, alógamas e possuem mecanismos sofisticados para evitar a autopolinização. Os insetos são os agentes polinizadores mais comuns, mas também podem ser polinizados por aves como beija-flores. Tradicionalmente as espécies Cattleya coccinea e C. mantiqueirae tem sido reconhecidas como distintas de acordo com caracteres morfológicos, distribuição geográfica e época de floração. Esses critérios, entretanto, não permitem a identificação clara de espécies, uma vez que muitos indivíduos apresentam morfologia e fenologia intermediárias. Nesse contexto, esse estudo tem como objetivo contribuir para o conhecimento taxonômico e evolutivo de orquídeas brasileiras do gênero Cattleya. Especificamente, propõe-se rever a atual delimitação entre as espécies C. coccinea e C. mantiqueirae e caracterizar a diversidade genética entre e dentro de populações dessas espécies a partir de marcadores moleculares ISSR. Para testar se a atual delimitação de espécies corresponde a linhagens filogenética distintas, foram realizadas coletas em seis localidades da região Sudeste. Foram testados 20 iniciadores ISSR, dos quais 13 foram otimizados para obtenção de dados. Os géis de ISSR obtidos foram utilizados para construção de uma matriz binária representando a presença/ausência de fragmentos amplificados. A matriz contendo 173 indivíduos e 295 caracteres foi analisada com algoritmo de neighbor-joining e o critério de parcimônia máxima para obtenção de hipóteses filogenéticas. Os resultados indicam que as espécies tradicionalmente reconhecidas, C. coccinea e C. mantiqueirae, não constituem grupos monofiléticos e, portanto, não podem ser reconhecidas como espécies distintas de acordo com o conceito filogenético de espécies. Os resultados também apontam que as populações amostradas constituem grupos monofiléticos com altos valores de confiança e que o complexo C. coccinea-C. mantiqueirae não constitui um grupo monofilético. O parafiletismo do grupo é determinado pela posição da população de Lima Duarte/MG, que constitui um clado irmão da espécie C. brevipedunculata (ocorrente na Serra do Espinhaço) e C. wittigiana (restrita ao Estado do Espírito Santo). Os resultados de análises de genética de populações corroboram com os resultados da análise filogenética e indicam que as populações possuem baixos índices de diversidade genética entre indivíduos e que a maior diversidade encontra-se entre populações. Por serem plantas com alto valor ornamental e sofrerem com ações antrópicas constantes, esse estudo foi de fundamental importância para permitir estratégias viáveis para a manutenção e conservação da diversidade genética dessas populações de orquídeas. / Orchids represent the largest family of monocots, with great diversity of species in Brazil. These plants are generally allogamous and bear sofisticated mechanisms to avoid self-pollination. Insects are by far the most common pollinators, but birds (i.e hummingbirds) may also be important. Within Cattleya, the species C. coccinea and C. mantiqueirae have been distinguished by morphological characters, geographical distribution and flowering period. Such criteria, however, do not allow a clear identification of species, since many specimens show intermediate morphological and phenological variation. The goal of this study is to contribute to the understanding of taxonomical and evolutionary aspects of Brazilian orchids, especially within the genus Cattleya. In order to achieve that I revised current species limits within the C. coccinea-C. mantiqueirae species complex. The study was based on phylogenetic and genetic diversity analyses among and within populations considering ISSR molecular markers. Six populations from Southeastern Brazil were considered. I tested 20 ISSR primers, of which 13 were used in this study. Presence/absence of fragments visualized in agarose gels were used to built a binary matrix. The analyses considered 173 individuals and 295 caracters (fragments). Phylogenetic analyses were performed according to distance (neigbor-joining) and parsimony criteria. According to the results, the species C. coccinea and C. mantiqueirae do not constitute monophyletic groups and, therefore, cannot be recognized as distinct according to the phylogenetic species criterion. Also the C. coccinea-C. mantiqueirae species complex is paraphyletic considering the closely related species C. brevipedunculata (from Serra do Espinhaço) and C. wittigiana (from Espírito Santo State). The population of Lima Duarte/MG is phylogenetically more closely related to such species than to other populations of C. coccinea and C. mantiqueirae. On the other hand, the studied populations comprise strong monophyletic groups. Population genetics analyses agree with phylogenetic results. All populations show low diversity indices among individuals. Also, the greatest portion of genetic diversity was found between populations. Orchids belonging to the C. coccinea-C. mantiqueirae species complex are high ornamental species, with great anthropogenic pressure. For this reason this study was important to allow conservation strategies to maintain and monitor genetic and morphological diversity of populations.
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Diversidade e estrutura genética de populações de Oeceoclades maculata (Lindl.) Lindl. / Genetic diversity and structure of Oeceoclades maculata (Lindl.) Lindl. populationsSueme Ueno 28 June 2013 (has links)
Originária da África, a orquídea terrestre Oeceoclades maculata (Lindl.) Lindl. é considerada uma espécie invasora com potencial de colonizar grandes áreas. A espécie se desenvolve tanto em ambientes secos quanto úmidos e está presente em áreas perturbadas e não perturbadas, sendo a única espécie do gênero presente no continente americano. Embora apresente um mecanismo passivo de autofertilização, estudos apontam para ocorrência de cruzamento entre populações brasileiras, indicando existência de variação na biologia reprodutiva da espécie através da sua extensão geográfica. Considerando a falta de informações de genética de populações da espécie, o objetivo do estudo foi avaliar a diversidade e a estrutura genética de populações brasileiras de O. maculata e obter informações sobre o sistema reprodutivo da espécie. Para tanto, foram utilizados 13 iniciadores ISSR para avaliar a diversidade genética de 152 indivíduos de O. maculata distribuídos em cinco populações naturais provenientes de três estados brasileiros (São Paulo, Mato Grosso e Paraná). As populações avaliadas apresentaram baixos índices de diversidade intrapopulacional, com estimativas do índice de Shannon (I) variando de 0,0094 a 0,1054 e estimativas de diversidade gênica de Nei (He) variando de 0,0054 a 0,0668. Entretanto, quando avaliadas em conjunto, as populações apresentaram estimativas de diversidade substancialmente mais altas (I = 0,3869; He = 0,2556). A análise de variância molecular (AMOVA) indicou que a maior parte da diversidade encontra-se entre as populações (?ST = 0,933). Tanto a análise de coordenadas principais (PCoA) quanto a análise de agrupamento utilizando o método Neighbor- Joining indicam a existência de cinco grupos distintos, sem mistura de indivíduos de diferentes populações num mesmo grupo. A análise bayesiana realizada pelo programa Structure corroborou com os resultados obtidos pelo dendrograma e pela PCoA. Contudo, observou-se certa subestruturação da população do Campus da ESALQ (SP), sugerindo falta de fluxo gênico mesmo entre distâncias muito pequenas. Não houve correlação significativa, estimada pelo teste de Mantel, entre as distâncias genéticas e geográficas dos espécimes dado que populações mais próximas geograficamente foram mais distantes geneticamente. Os resultados sugerem predominante autofertilização e reprodução vegetativa, entretanto não exclui a possibilidade de ocorrência de cruzamento. A distribuição da diversidade genética nas populações da orquídea invasora O. maculata pode ser compreendida como resultado da interação das suas várias possíveis estratégias reprodutivas com sua história de colonização que envolve possíveis gargalos genéticos, deriva genética, pressões de seleção e múltiplas introduções. / Originally from Africa, the terrestrial orchid Oeceoclades maculata (Lindl.) Lindl. is considered an invasive species with the potential to colonize large areas. The species grows both in dry and humid environments as it is present in disturbed and undisturbed areas, being the only species of the genus in American continent. Although presenting a passive mechanism of self-fertilization, studies point to the occurrence of cross-fertilization between Brazilian populations, indicating the existence of variation in the reproductive biology of the species across its geographic range. Considering the lack of information of population genetics of the species, the aim of the study was to evaluate the genetic diversity and structure of Brazilian populations of O. maculata and to obtain more information concerning the reproductive system of the species. Therefore, we used 13 ISSR primers to assess the genetic diversity of 152 individuals of O. maculata distributed in five natural populations from three Brazilian states (São Paulo, Mato Grosso and Paraná). The populations studied showed low diversity within populations, with estimates of the Shannon index (I) ranging from 0.0094 to 0.1054 and estimates of Nei\'s gene diversity (He) ranging from 0.0054 to 0.0668. However, when evaluated together, the populations showed substantially higher diversity estimates (I = 0.3869, He = 0.2556). The molecular analysis of variance (AMOVA) indicated that most of the diversity was found among populations (?ST = 0.933). Both principal coordinate analysis (PCoA) and the cluster analysis using Neighbor-Joining method indicate the existence of five distinct groups, without mixing of individuals from different populations in the same group. The Bayesian analysis performed by the program Structure corroborated the results obtained in the cluster analysis and PCoA. However, a substructure was observed for the Campus da ESALQ (SP) population, suggesting a lack of gene flow between even very small distances. No significant correlation estimated by the Mantel test between the genetic and geographic distances of specimens was found. The results suggest predominant self-fertilization and vegetative reproduction, however it does not exclude the possibility of outcrossing. The distribution of genetic diversity in populations of the invasive orchid O. maculata can be understood as the result of the interaction of several possible reproductive strategies with its history of colonization involving possible genetic bottlenecks, genetic drift, selection pressures and multiple introductions.
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Etude taxonomique et biogéographique des plantes endémiques d’Afrique centrale atlantique : le cas des Orchidaceae/Taxonomic and biogeographic study of plants endemic to the Atlantic Central Africa : the case of the OrchidaceaeDroissart, Vincent 16 January 2009 (has links)
L’Afrique centrale atlantique (ACA) englobe l’ensemble du domaine bas-guinéen, les îles du Golfe de Guinée et une partie de l’archipel afromontagnard. Plusieurs centres d’endémisme ont été identifiés en son sein et sont généralement considérés comme liés à la présence de refuges forestiers durant les périodes glaciaires. Cependant, l’origine de cet endémisme, sa localisation et les méthodes permettant d’identifier ces centres restent controversées. La localisation de ces zones d’endémisme et des plantes rares qu’elles abritent, est pourtant un prérequis indispensable pour la mise en place de politiques cohérentes de conservation et demeure une priorité pour les organisations privées, institutionnelles ou gouvernementales actives dans la gestion et le maintien durable de la biodiversité.
Cette étude phytogéographique porte sur la famille des Orchidaceae et est basée sur l’analyse de la distribution des taxons endémiques de l’ACA. Elle s’appuie sur un jeu de données original résultant d’un effort d’échantillonnage important au Cameroun et d’un travail d’identification et de localisation de spécimens dans les principaux herbaria européens abritant des collections d’ACA. Durant cette étude, (i) nous avons tout d’abord identifié ces taxons endémiques et documenté leur distribution au travers de plusieurs contributions taxonomiques et floristiques, (ii) nous nous sommes ensuite intéressé aux nouvelles méthodes permettant d’analyser ces données d’herbier de plantes rares et donc pauvrement documentées, testant aussi l’intérêt des Orchidaceae comme marqueurs chorologiques, et finalement, appliquant ces méthodes à notre jeu de données, (iii) nous avons délimité des centres d’endémisme et identifié les territoires phytogéographiques des Orchidaceae en ACA.
(i) Une révision taxonomique des genres Chamaeangis Schltr. et Stolzia Schltr. a été réalisée respectivement. Sept nouveaux taxons ont été décrits: Angraecum atlanticum Stévart & Droissart, Chamaeangis spiralis Stévart & Droissart, Chamaeangis lecomtei (Finet) Schltr. var. tenuicalcar Stévart & Droissart, Polystachya engogensis Stévart & Droissart, Polystachya reticulata Stévart & Droissart, Stolzia repens (Rolfe) Summerh var. cleistogama Stévart, Droissart & Simo et Stolzia grandiflora P.J.Cribb subsp. lejolyana Stévart, Droissart & Simo. Plusieurs notes taxonomiques, phytogéographiques et écologiques supplémentaires ont également été redigées. Au total, nous avons identifié 203 taxons d’Orchidaceae endémiques d’ACA parmi lesquels 193 sont pris en compte pour l’étude des patrons d’endémisme.
(ii) Au Cameroun, les patrons de distribution des Orchidaceae et des Rubiaceae endémiques d’ACA ont été étudiés conjointement. Des méthodes de rééchantillonnage des données (raréfaction) ont été appliquées pour calculer des indices de diversité et de similarité. Elles ont permis de corriger les biais liés à la variation de l’effort d’échantillonnage. Un gradient de continentalité a été observé, les parties côtières étant les plus riches en taxons endémiques d’ACA. Contrairement à la région du Mont Cameroun et aux massifs de Kupe/Bakossi qui ont connu une attention particulière des politiques et des scientifiques, la partie côtière du sud Cameroun, presque aussi riche, reste mal inventoriée pour plusieurs familles végétales.
Cette analyse à l’échelle du Cameroun a également permis de comparer les patrons d’endémisme des Orchidaceae et des Rubiaceae. Les différences observées seraient principalement dues à la présence d’Orchidaceae terrestres dans les végétations basses et les prairies montagnardes de la dorsale camerounaise alors que les Rubiaceae sont généralement peu représentées dans ces habitats. Au sein des habitats forestiers, la concordance entre les patrons d’endémisme des Orchidaceae et des Rubiaceae remet en question l’utilisation des capacités de dispersion des espèces comme critère pour choisir les familles permettant l’identification des refuges forestiers et semble ainsi confirmer la pertinence de l’utilisation des Orchidaceae comme marqueur chorologique.
La distribution potentielle a été utilisée pour étudier en détail l’écologie, la distribution et le statut de conservation de Diceratostele gabonensis Summerh., une Orchidaceae endémique de la région guinéo-congolaise uniquement connue d’un faible nombre d’échantillons. Cette méthodologie semble appropriée pour compléter nos connaissances sur la distribution des espèces rares et guider les futurs inventaires en Afrique tropicale.
(iii) En ACA, les Orchidaceae permettent d’identifier plusieurs centres d’endémisme qui coïncident généralement avec ceux identifiés précédemment pour d’autres familles végétales. Ces constats supportent aussi l’utilisation des Orchidaceae comme marqueur chorologique. La délimitation des aires d’endémisme des Orchidaceae a ainsi permis de proposer une nouvelle carte phytogéographique de l’ACA. Les éléments phytogéographiques propres à chacune des dix phytochories décrites ont été identifiés et leurs affinités floristiques discutées. Les résultats phytogéographiques obtenus (a) soutiennent l’existence d’une barrière phytogéographique matérialisée par la rivière Sanaga entre les deux principaux centres et aires d’endémisme de l’ACA, (b) étendent l’archipel afromontagnard situé principalement au Cameroun au plateau de Jos (Nigeria) et (c) montrent l’importance de la chaîne montagneuse morcelée Ngovayang-Mayombe pour la distribution de l’endémisme en ACA. Cette chaîne de montagne, qui s’étend le long des côtes de l’océan du sud Cameroun au Congo-Brazzaville et qui correspond à plusieurs refuges forestiers identifiés par de nombreux auteurs, est ici considérée comme une seule aire d’endémisme morcelée./
Atlantic central Africa (ACA) covers the Lower Guinean Domain, the four islands of the Gulf of Guinea and a part of the afromontane archipelago. Different centres of endemism have been identified into this area and are usually considered as related to glacial forest refuges. However, the origin of this endemism, the localization of the centres and the methods employed to identify these centres are subject to debate. Yet, the localization of these centres of endemism and the identification of the rare plants they harbor is an essential prerequisite to setting up rational conservation policies, and remains a priority for private, institutional and governmental organizations which are dealing with the sustainable management of biodiversity.
This phytogeographical study focuses on Orchidaceae and analyses the distribution of the taxa endemic to ACA. We use an original dataset resulting from an important sampling efforts and the identification of specimens coming from all the principal herbaria where collections from ACA are housed. During this study, (i) we first identified the taxa endemic to ACA and documented their distribution through several taxonomic and floristic contributions, (ii) we used and developed new methods allowing to correct for sampling bias associated with the use of rare and poorly documented taxa, testing at the same time the use of Orchidaceae as chorological markers, and finally, applying these methods to our dataset, (iii) we delimited the centres of endemism and identified the phytogeographical territories of Orchidaceae in ACA.
(i) A taxonomic revision of Chamaeangis Schltr. and Stolzia Schltr. respectively was carried out. Seven new taxa were described: Angraecum atlanticum Stévart & Droissart, Chamaeangis spiralis Stévart & Droissart, Chamaeangis lecomtei (Finet) Schltr. var. tenuicalcar Stévart & Droissart, Polystachya engogensis Stévart & Droissart, Polystachya reticulata Stévart & Droissart, Stolzia repens (Rolfe) Summerh var. cleistogama Stévart, Droissart & Simo and Stolzia grandiflora P.J.Cribb subsp. lejolyana Stévart, Droissart & Simo. Several additional taxonomic, phytogeographical and ecological notes were also published. We finally identified 203 Orchidaceae taxa endemic to ACA, among which 193 were used to study the patterns of endemism.
(ii) In Cameroon, the distribution patterns of both Orchidaceae and Rubiaceae endemic to ACA were studied. Subsampling methods (rarefaction) were applied to calculate diversity and similarity indices and to correct potential bias associated with heterogeneous sampling intensity. A gradient of continentality was confirmed in Cameroon, the coastal part being the richest in taxa endemic to ACA. The Cameroon Mountain and the Kupe/Bakossi mountain massifs have received a great consideration of politics and scientists. On the contrary, the Southern coastal part of Cameroon, though almost as rich as the Northern part, remains poorly known for several plant families.
This analysis also allowed us to compare patterns of endemism of Orchidaceae and Rubiaceae. The differences observed could be mainly due to the terrestrial habit of some Orchidaceae, which are only found in the grasslands of the highest part of the Cameroonian volcanic line where endemic Rubiaceae are rare. Within forest habitats, the concordance between the patterns of endemism of Orchidaceae and Rubiaceae question the widespread use of dispersal ability as a selection criterion for the families used to identify forest refuges. This also confirms the relevance of Orchidaceae as chorological marker.
Species distribution modelling was used of an in depth study of the ecology, the distribution and the conservation status of Diceratostele gabonensis Summerh., an Orchidaceae endemic to the Guineo-Congolian regional centre of endemism which is only known from very few collections. This method is proved to be appropriate to complete our knowledge on the distribution of rare plant species and to guide the future inventories in tropical Africa.
(iii) In ACA, an analysis of the distribution of endemic Orchidaceae confirmed the presence and location of several centres of endemism previously identified on the basis of other plant families. This result again supports the use of Orchidaceae as a chorological marker. The chorological study of the endemic Orchidaceae allowed us to propose a new phytogeographical map for ACA. Phytogeographical elements for each of the ten phytochoria described were identified and their floristic affinities were also discussed. Our results (a) support the existence of a phytogeographical barrier, materialized by the Sanaga River, between the two main centres and area of endemism of the ACA, (b) extend the limits of the afromontane archipelago to the Jos Plateau in Nigeria and (c) show the importance of the Ngovayang-Mayombe line to explain the distribution of endemism in ACA. This mountainous line, stretching along the ocean coast from Southern Cameroon to Congo-Brazzaville, corresponds to several forest refuges identified by many authors, and is here considered as an unique but discontinuous area of endemism.
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