Sisyrinchium palmifolium L. (Iridaceae) e espécies relacionadas : estudos citogenéticos e de diversidade genética

Abstract

Sisyrinchium palmifolium L. é a espécie do gênero Sisyrinchium L. que apresenta maior distribuição e abundância na região Sul do Brasil. Este estudo busca melhor compreender a espécie S. palmifolium L. subsp. palmifolium e outras espécies pertencentes ao mesmo clado infragenérico através de análises citogenéticas e moleculares. Foram analisados 15 acessos, incluindo-se quatro espécies do clado IV (S. palmifolium subsp. palmifolium, S. decumbens Ravenna, S. nidulare (Hand.-Mazz.) I.M.Johnst e S. rectilineum Ravenna). As análises citológicas compreenderam determinação de número cromossômico, estudo cariotípico, comportamento meiótico, viabilidade e morfologia de pólen, além do conteúdo de DNA. Três das espécies investigadas tiveram seu número cromossômico determinado pela primeira vez, sendo estas diploides (2n = 2x = 18). Tais espécies apresentaram comportamento meiótico regular e alta viabilidade polínica (acima de 87%). Todas as espécies apresentaram grãos de pólen do tipo oblado esferoidal. Os dados relativos ao tamanho de genoma mostraram uma clara diferença entre as quatro espécies estudadas com valores 2C variando de 2.64 pg em S. decumbens a 5.30 pg em S. rectilineum. Tal variação reflete o tamanho dos cromossomos das espécies analisadas. Resultados preliminares de cariótipo revelaram que em S. decumbens os cromossomos variam de pequenos a médios enquanto S. palmifolium subsp. palmifolium e S. rectilineum possuem cromossomos médios a grandes. Apesar de apresentarem tamanhos cromossômicos diferentes, os cariótipos de S. decumbens, S. palmifolium subsp. palmifolium e de S. rectilineum parecem representar arquiteturas semelhantes, sendo que cromossomos submetacêntricos predominam entre as espécies. disso, observou-se que os cariótipos dessas espécies são simétricos. Com relação a Sisyrinchium decumbens, espécie endêmica do Sul do Brasil e com distribuição restrita, foi realizado o estudo da diversidade genética de três populações. Dados de variabilidade intra e interpopulacionais foram obtidos com marcadores de ISSR. Alto polimorfismo e grande variação genética entre indivíduos nas populações foram observados. Valores de FIS = 0,68 e FST = 0,32 indicaram que a maior parte da variação encontra-se ao nível intrapopulacional e não entre as populações. Esses resultados, associados à PCoA, revelaram importante estruturação genética das populações. O teste de Mantel mostrou não haver correlação entre distâncias genéticas e geográficas. O tipo de dispersão das sementes (barocoria, neste caso) e o comportamento dos polinizadores dessa espécie podem estar contribuindo de maneira significativa para que estas populações se mantenham como entidades separadas. Este estudo revela, de forma inédita, a diversidade e estruturação populacional de uma espécie endêmica de Sisyrinchium. Também é reforçada, pelas análises de número cromossômico e de morfologia do grão de pólen, a forte relação filogenética dessa espécie com S. palmifolium subsp. palmifolium, S. nidulare e S. rectilineum, enquanto que as diferenças no tamanho de genoma e de cromossomos possibilitaram a diferenciação das espécies abordadas.

Sisyrinchium palmifolium L. is the most abundant and widely distributed species within Sisyrinchium L. in southern Brazil. This study aims a better comprehension of S. palmifolium L. subsp. palmifolium and other species belonging to the same infrageneric clade through cytogenetical and molecular analyses. Fifteen accessions were assessed which included four species from the clade IV (S. palmifolium subsp. palmifolium, S. decumbens Ravenna, S. nidulare (Hand.-Mazz.) I.M.Johnst and S. rectilineum Ravenna). Cytological analyses included chromosome number determination, karyotype study, meiotic behaviour, pollen viability and morphology, and DNA content. Three of the investigated species had their chromosome number determined for the first time; all of which were diploids (2n = 2x = 18). These species presented stable meiotic behaviour and high pollen viability (over 87%). All species had oblate spheroidal type pollen grains. Data regarding genome size showed a clear difference between the four studied species, which had 2C values ranging from 2.64 pg in S. decumbens to 5.30 pg em S. rectilineum. Such variation reflects the chromosome sizes of the analysed species. Preliminary karyotype results revealed that in S. decumbens, chromosome sizes range from small to medium whereas S. palmifolium subsp. palmifolium and S. rectilineum have medium to large chromosomes. In spite of having different chromosome sizes, S. decumbens, S. palmifolium subsp. palmifolium and S. rectilineum appear to have similar karyotypic architectures, in which there is a predominance of submetacentric chromosomes among the species. We also found that these species have symmetrical karyotypes. Concerning Sisyrinchium decumbens, an endemic species to southern Brazil with restricted distribution, a study on the genetic diversity of three populations was carried out. Data on intra and interpopulational variability were obtained from ISSR markers. High polymorphism and great genetic variability among individuals within populations were observed. FIS and FST values (0.68 and 0.32, respectively) indicated that genetic variation was mostly found at the intrapopulational level rather than among populations. These results, associated with the PCoA, reveal an important genetic structuring of these populations. Mantel test showed no correlation between genetic and geographic distances. The type of seed dispersal (barochory, in this case) and pollinator behaviour may significantly contribute to this species’s population structure. This study reveals, for the first time, the diversity and population structure of an endemic Sisyrinchium species. By means of chromosome number and pollen grain morphology analyses, the strong phylogenetic relations of this species with S. palmifolium subsp. palmifolium, S. nidulare and S. rectilineum is reinforced, while differences in genome sizes and chromosome sizes enabled the differentiation of the species assessed in this work.