Genômica Comparativa e Diversidade Genética de Cloroplastos de Plantas Vasculares da Amazônia

Abstract

A diversidade genética de plantas endêmicas e sob ameaça de extinção no Parque Nacional da Serra dos Carajás foi explorada através da montagem e análise comparativa de seus cloroplastos. Apresentamos neste trabalho a estrutura de nove espécies de Ipomoea (Convolvulaceae). Dentre estas, analisamos a diversidade genética de duas espécies consideradas irmãs, I. cavalcantei e I. marabaensis, e quatro indivíduos potencialmente híbridos, encontrados na zona de contato entre as duas populações. Ipomoea cavalcantei é uma espécie endêmica da Serra dos Carajás, apresenta uma distribuição restrita à serra norte e possui corola de cor vermelha, enquanto I. marabaensis é encontrada desde a serra norte até a serra sul e apresenta corola de cor lilás. Os indivíduos considerados potencialmente híbridos apresentam um gradiente de coloração, além de outros traços fenotípicos intermediários. O sequenciamento do DNA total foi realizado utilizando a estratégia shotgun, plataforma Illumina NextSeq 500, paired-end (2x150bp). Os plastomas foram montados utilizando os montadores de novo NOVOPlasty, específico para plastomas, e SPAdes. Após a montagem foi realizada a genômica comparativa, na qual avaliamos a estrutura dos plastomas, conteúdo e ordem gênica, similaridade a nível de nucleotídeos e distância genética utilizando distribuição de k-mers. Foi desenvolvido um pipeline de busca por regiões hipervariáveis através da dispersão dos k-mers previamente identificados. Os plastomas dos 4 espécimes híbridos apresentam maior similaridade aos plastomas da população de I. cavalcantei. Identificamos regiões de maior variabilidade especialmente localizadas nas regiões invertidas do cloroplasto. Destacamos o gene ycf1, o qual apresentou o maior valor de dispersão entre todas as regiões analisadas. Este estudo demonstra o potencial de variabilidade e adaptação de I. cavalcantei a diferentes condições ambientais e pressões antrópicas. A estrutura genética das espécies e potenciais híbridos é importante para as estratégias de conservação e manejo de populações da Serra dos Carajás.