Análise genômica comparativa da gimnosperma relictual Podocarpus sellowii Klotzsch ex Endl. (Podocarpaceae) em populações disjuntas ao longo do Brasil

Abstract

A fração repetitiva dos genomas (repeatoma) é a mais abundante nos genomas eucarióticos, principalmente devido à sua capacidade de gerar cópias dos seus elementos, contribuindo significativamente para a variação genômica entre populações. A rápida evolução do repeatoma pode ser influenciada por pressões ambientais, sugerindo que sua composição e abundância refletem adaptações a condições ecológicas específicas. Isso é especialmente importante para espécies com distribuição fragmentada e habitats especializados, como Podocarpus sellowii Klotzsch ex Endl, uma das poucas gimnospermas nativas do Brasil. Sua distribuição em pequenas populações isoladas na Mata Atlântica e Cerrado reflete um padrão relictual causado por vicariância nos últimos 20 milhões de anos. Neste estudo, analisamos comparativamente o genoma de 10 indivíduos de populações disjuntas de P. sellowii ao longo de um gradiente latitudinal, do Ceará a Santa Catarina. Para isso, caracterizamos os repeats mais abundantes das populações no pipeline RepeatExplorer2, usando reads de baixa cobertura (Illumina HiSeq2500). Coordenadas geográficas foram usadas para extrair variáveis climáticas para cada população através da plataforma WorldClim. Os perfis de repeatoma foram interpretados considerando relações filogenéticas baseadas em plastomas inteiros montados para este estudo. Utilizando PGLS (do inglês, Phylogenetic Generalized Least Squares), foi possível calcular a correlação entre repeats e variáveis ecológicas. Em geral, os repeatomas de P. sellowii apresentaram alta abundância de retrotransposons LTR (do inglês, Long Terminal Repeats), especialmente Ty1/copia-Ivana (29,65% a 35,13%), Ty3/gypsy-Ogre (10,88% a 11,29%) e Ty1/copia-SIRE (8,06% a 10,46%). Como as abundâncias de cada repeat foram polimórficas entre nossas amostras de cada população, testamos a influência da ecologia e/ou filogenia sobre isso. Identificamos uma correlação significativa entre vários LTRs e transposons de DNA com características de temperatura e precipitação. A árvore filogenética baseada em repeats revelou grupos ecológicos, separando indivíduos da Mata Atlântica dos do Cerrado, em vez de relações genealógicas. Nossos dados mostram que cerca de 40% da fração genômica repetitiva é diretamente influenciada por variáveis ecológicas. Isso destaca interações significativas entre variáveis ambientais e a abundância de repeats, sugerindo que a especificidade ecológica dessas plantas relictuais impactou a evolução de seus genomas.