Caracterização do plastoma de Bactris gasipaes e análises evolutivas na tribo Cocoseae (Arecaceae)

Abstract

Resumo: A família Arecaceae inclui espécies de palmeiras distribuídas por regiões tropicais e subtropicais do mundo, sendo a subfamília Arecoideae sua maior representante e apresentando algumas relações intergenéricas ambíguas nas subtribos. Arecaceae possui espécies de grande importância ecológica e econômica, devido a gerarem vários produtos e por serem altamente utilizadas pela população numa escala global, com uma única espécie completamente domesticada no Neotrópico, a palmeira Bactris gasipaes. Genomas plastidiais são utilizados para estudos filogenéticos e evolutivos, assim como as regiões hipervariáveis, que fornecem informações para esclarecer relações filogenéticas não resolvidas. Por isso, foram realizadas análises estruturais comparativas, inferências filogenéticas e a identificação das regiões hipervariáveis nas três subtribos de Cocoseae (Attaleinae, Bactridinae e Elaeidinae), assim como sequenciado e caracterizado o plastoma de Bactris gasipaes. O plastoma de Bactris gasipaes possui 156.646 pb, com 113 genes únicos, 79 genes codificadores de proteínas, 30 genes de tRNA e 4 genes de rRNA. Dentre eles, quatro genes com o códon de iniciação alternativo (cemA, rps19, rpl2 e ndhD). Os plastomas das espécies da tribo Cocoseae são bem conservados, com identidade de 97,3%, uma variação no comprimento de ~2kb e uma inversão de 4,5 kb em Astrocaryum. Há uma variação nas junções LSC/IR e IR/SSC com o gene rps19 e uma sobreposição de 56 pb do gene ndhF no gene ycf1. Entre as estimativas para identificar as regiões com maior variação, a variação em sequência (SV%) e sítios parcimoniosos informativos (PIS%) apresentaram maior variação do que os marcadores moleculares plastidiais comumente utilizados em análises filogenéticas nas palmeiras. Como o esperado, em geral eles apresentaram menor variação do que os marcadores nucleares PRK e RPB2. Assim, foram descritos quatro novas regiões promissoras com base nos valores de SV% e PIS%, uma nova região baseada em SV% e três novas regiões baseadas em PIS%. As análises filogenéticas inferidas por máxima verossimilhança apresentaram topologia idêntica e consistente dentro da tribo Cocoseae, confirmando o monofiletismo das subtribos Bactridinae e Attaleinae. Palavras-chave: Pupunha. Evolução molecular. Plastomas. Palmeiras. Filogenômica.

Abstract: The family Arecaceae includes palm species distributed in tropical and subtropical regions of the world. Arecoideae is the most species-rich subfamily and presents some ambiguous intergeneric relationships in the subtribes. Arecaceae has species of great ecological and economic importance, due to the generation of various products highly used by the population on a global scale, with a single species fully domesticated in the Neotropics: the Bactris gasipaes. Plastid genomes are used for phylogenetic and evolutionary studies, as well as hypervariable regions, which provide information to clarify unresolved phylogenetic relationships. Therefore, we performed comparative structural analysis, phylogenetic inference, and identified hypervariable regions in the three subtribes of Cocoseae (Attaleinae, Bactridinae, and Elaeidinae), as well as sequenced and characterized the plastome of Bactris gasipaes. The Bactris gasipaes plastome is 156,646 bp in lenght, with 113 unique genes, 79 protein-coding genes, 30 tRNA genes, and 4 rRNA genes. Among them, four genes have alternative initiation codons (cemA, rps19, rpl2 and ndhD). The plastome of the species from tribe Cocoseae are highly conserved, with a 97.3% identity, a variation in the length of ~ 2kb, and an inversion of 4.5 kb in Astrocaryum. There is a variation in the LSC/IR and IR/SSC junctions with the rps19 gene and a 56 bp overlap of the ndhF gene in the ycf1 gene. Among the estimates to identify the regions with the greatest variation, sequence variation (SV%) and parsimony informative sites (PIS%) showed greater variation than the plastid molecular markers commonly used in phylogenetic analysis in palm trees. As expected, they showed lower values than the nuclear markers PRK and RPB2. Thus, we described four new promising regions based on the values of SV and PIS, one new region based on SV, and three new regions based on PIS. The phylogenetic inferences by maximum likelihood (ML) presented identical and consistent topology within the Cocoseae tribe, confirming the monophyly of the subtribes Bactridinae and Attaleinae. Keywords: Peach palm. Molecular evolution. Plastome. Palms. Phylogenomics.