Gradiente latitudinal de tamanho do genoma em Cactaceae : análise de representantes das subfamílias Cactoideae, Pereskioideae e Opuntioideae

Abstract

O tamanho do genoma (TG) apresenta uma ampla variação entre as plantas, de modo que é possível encontrar organismos com um genoma relativamente pequeno, até alguns com um genoma 2.200 vezes maior. Entre os processos que geram um aumento no conteúdo de DNA, a poliploidia é um dos mais frequentes e com efeito a mais curto prazo, juntamente com o acúmulo variável de DNA repetitivo não-codificante, como elementos transponíveis, DNA de satélite, íntrons e pseudogenes, com efeito a mais longo prazo. As características citológicas, morfológicas e fisiológicas das plantas influenciam a maneira como elas interagem com o ambiente, e várias correlações entre o TG e características fenotípicas revelaram possíveis papéis ecológicos da variação no conteúdo de DNA. Estudos que abordam variação no conteúdo de DNA entre gradientes ambientais mostraram correlações positivas, negativas ou não-correlação entre o TG e variáveis ecológicas, dependendo do grupo estudado. A resposta dos organismos aos desafios ambientais que enfrentam nos locais onde vivem está relacionada à quantidade de DNA. De acordo com isso, diferentes grupos de plantas prevalecem em maior ou menor grau, dependendo do tamanho de seu genoma. Porém, os gradientes de latitude, especialmente, tendem a mostrar padrões contrastantes em relação à quantidade de DNA e às distribuições geográficas de diferentes grupos de plantas. Embora se saiba que o tamanho do genoma sofra pressões de seleção dependendo de diferentes condições ambientais e estratégias de vida, as causas da evolução de sua variação nas linhagens e suas consequências biológicas ainda não foram compreendidas. No presente trabalho, testamos como o TG de representantes da família Cactaceae, que está altamente especializada para a aridez, varia e se correlaciona com parâmetros ambientais e latitude. Para tanto, foram utilizadas estimativas originais por citometria de fluxo de nove espécies de Melocactus e Pereskia bleo e dados de 59 espécies dos gêneros Pereskia, Hylocereus, Mammillaria e Opuntia obtidas na literatura, juntamente com regressões lineares de Pearson e contrastes independentes filogenéticos (PIC) para levar em consideração as relações filogenéticas nesses cinco gêneros. Os valores de 2C variaram 3,42 vezes, de 2C = 1,85 pg em Pereskia aculeata a 2C = 8,23 pg em Opuntia tomentosa. Em Mammillaria, as análises de correlação PIC e Pearson mostraram que a precipitação é um fator importante para a variabilidade da TG, com genomas menores associados a ambientes com maior disponibilidade de água. Em contraste, os padrões de Hylocereus sugeriram que espécies com genomas menores prevalecem em áreas onde a chuva é altamente variável e sazonal, enquanto genomas maiores dependem de maior precipitação anual constante. Embora seja possível que Hylocereus habite um ambiente desafiador para cactos, onde a expansão de seu genoma possa representar alguma vantagem ainda desconhecida, a evolução de TG maiores pode ser simplesmente mais permissível em habitats com períodos de crescimento mais longos, onde a seleção para um crescimento mais rápido pode ser relaxada. Nossos dados mostraram que a plasticidade do genoma em Cactaceae pode ser outro exemplo da influência dessas variáveis ambientais na diversidade do conteúdo de DNA nessa família.