Species complexes in Solanaceae: a review of worldwide researches and a case study of the genus Metternichia
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Complexos de espécies em Solanaceae: uma revisão de estudos feitos no mundo e um estudo de caso com o gênero Metternichia
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Resumo
Solanaceae é uma família botânica diversa, importante economicamente e
desafiadora taxonomicamente. Possui muitas linhagens conhecidas como
complexos de espécies, ou seja, táxons com limites taxonômicos incertos devido à
sua história evolutiva intrincada e limitações dos métodos científicos utilizados
para delimitá-los. Baseado nisso, esta dissertação de mestrado procurou explorar
os complexos de espécies em Solanaceae através de um trabalho de revisão e um
estudo de caso. A revisão buscou gerar um panorama sobre como estudos
envolvendo complexos de espécies têm sido conduzidos na família ao selecionar
trabalhos científicos publicados até setembro de 2021 e extrair informações chave
deles. Entre nossos resultados, nós observamos que: a maioria dos estudos
focaram em Solanum, o gênero mais diverso em Solanaceae, com estudos em todo
o mundo, muitos deles envolvendo táxons cultivados; o domínio Neotropical como
a região que concentra a maioria dos estudos; Capsicum como possuindo
complexos espécies utilizados de forma análoga a uma classificação infraespecífica;
morfometria, genética de populações, quimiotaxonomia e biologia reprodutiva
como os campos de estudo mais utilizados para examinar complexos de espécies; e
o complexo Solanum nigrum como sendo potencialmente o complexo não resolvido
mais desafiador atualmente em Solanaceae. Já o estudo de caso focou em avaliar a
circunscrição de Metternichia principis através do uso de taxonomia integrativa. A
espécie, restrita ao Brasil, foi circunscrita como possuindo duas variedades
baseado principalmente em diferenças em traços florais e palinológicos e
distribuição geográfica. Metternichia principis var. macrocalyx possuiria grãos de
pólen e cálice maiores do que a variedade típica, com ocorrência em regiões áridas,
em especial na Caatinga, enquanto que Metternichia principis var. principis seria
característica de florestas úmidas do sudeste do Brasil. Esta categorização,
entretanto, foi baseada em poucos indivíduos e não analisou caracteres de fruto e
semente. Nós coletamos dados bioclimáticos, fenológicos, morfométricos e
palinológics para ser analisados, principalmente, através de testes estatísticos
univariados e multivariados. Nossos resultados mostraram uma forte
diferenciação entre as variedades em relação aos dados ambientais, revelando
nichos ecológicos contrastantes. Além disso, análises multivariadas morfométricas
e palinológicas mostraram uma tendência de separação, enquanto que testes
univariados destacaram caracteres chave para diferenciar as variedades, com M.
principis var. macrocalyx possuindo medidas florais e polínicos maiores e medidas
de fruto e semente menores comparados à variedade típica. Nós também
detectamos um grau de assincronia fenológica entre as variedades. Dada a forte
diferenciação entre as variedades respaldada estatisticamente, nós decidimos
recircunscrever M. principis var. macrocalyx como sendo uma espécie distinta de
M. principis var. principis.
Abstract
Solanaceae is a diverse, economically important and taxonomically
challenging botanical family. It has many lineages known as species complexes,
that is, taxa with unclear taxonomic boundaries due to their intricate evolutionary
history and the limitations of the scientific methods applied to delimit them. Based
on this, this MSc thesis aimed to explore species complexes in Solanaceae through
a revision work and a case study. The revision article intended to generate an
overview on how species complexes studies have been conducted in the family by
collecting scientific works published until September 2021 and extracting key
information from them. Among our results, we observed that: the majority of
studies focused on Solanum, the most diverse genus of Solanaceae, with studies
around the globe, many of them comprising cultivated taxa; the Neotropical realm
as the region that concentrates the majority of studies; Capsicum as having species
complexes used analogous to an infraspecific classification; morphometrics,
population genetics, chemotaxonomy and reproductive biology as the most
scientific fields used to examine species complexes; and Solanum nigrum complex
as potentially the most challenging non solved species complex of Solanaceae
currently. Our case study focused on evaluate the circumscription of Metternichia
principis through the use of integrative taxonomy. The species, restricted to Brazil,
was circumscribed as having two varieties based mainly on differences on flower
and pollen traits and geographic distribution. Metternichia principis var.
macrocalyx would present bigger pollen grains and calyx than the typical variety,
with occurrence in arid regions, especially in Caatinga, while Metternichia principis
var. principis would be characteristically from humid forests of eastern Brazil. This
categorization, however, was based on few individuals and did not analyze fruit
and seed characters. We collected bioclimatic, phenological, morphometric and
palynological data to be analyzed, mainly, under univariate and multivariate
statistical tests. Our results showed a strong differentiation among the varieties
regarding environmental data, unveiling contrasting ecological niches. Also,
morphometric and palynological multivariate analyses showed a tendency for
separation, while univariate tests highlighted key characters to differentiate the
varieties, with M. principis var. macrocalyx having bigger flower and pollen traits
and smaller fruit and seed traits compared to the typical variety. We also detected
a degree of phenological asynchrony among the varieties. Given the strong
statistically supported differentiation among the groups, we decided to
recircumscribe M. principis var. macrocalyx as being a distinct species from M.
principis var. principis.
Assunto
Fenômenos fisiológicos vegetais, Solanaceae, Taxonomia
Palavras-chave
Ecological analyses, Revision article, Capsicum, Cryptic species, Morphometrics, Palynology, Solanum, Integrative taxonomy