Evolutionary diversification in Central Brazil: where Amazonia and Cerrado meet

Apesar da fauna de mamíferos Neotropicais ser uma das mais ricas do mundo, o nosso conhecimento sobre os limites de espécies, distribuições geográficas e relações filogenéticas está ainda agora no seu início. As áreas de transição entre os dois maiores biomas da América do Sul, o Cerrado e a Amazónia, são ainda menos conhecidas. Até ao momento, escassos estudos focaram os pequenos mamíferos destas áreas. Destes estudos, apenas dois apresentam dados taxonómicos e de distribuição geográfica de uma lista de espécies reduzida e, nenhum é focado nos processos evolutivos que conduziram à diversidade destas áreas. O presente trabalho tem como objectivo aumentar o conhecimento básico sobre a diversidade do médio Rio Araguaia, na região central do Brasil, através da amostragem e análise de espécies de pequenos mamíferos, integrando um intenso trabalho de campo, de laboratório e de museu. Desta forma, um total de 22 espécies é registado para o médio Araguaia. De entre estas espécies, descreve-se uma espécie nova de Rhipidomys, regista-se uma espécie não descrita de Thrichomys e uma potencial nova forma de Oligoryzomys, e também se apresenta uma diagnose emendada do obscuro Oecomys cleberi. Para cada espécie, são também descritas as suas características morfológicas e resumem-se os seus aspectos de distribuição geográfica e história natural. Para os quatro géneros acima referidos, são apresentadas as análises filogenéticas que permitem a identificação das espécies. Adicionalmente, os princípios da filogeografia são aplicados para estudar os padrões da distribuição geográfica da diversidade genética de três roedores sigmodontíneos e seis marsupiais didelphídeos. Os resultados obtidos demonstram que o Rio Araguaia forma uma barreira geográfica para espécies especialistas em florestas não-alagáveis; por outro lado, espécies generalistas apresentam partilha de haplótipos em ambas as margens do rio. Argumentamos também que os refúgios florestais e os gradientes poderão ter tido um papel importante para moldar a estrutura genética de populações de pequenos mamíferos no Brasil central. Em suma, os resultados apresentados corroboram a proposição de que a diversidade Neotropical não poderá ser explicada através de um único modelo de especiação e que estes não são mutuamente exclusivos. O entendimento integral dos processos ecológicos e históricos que deram origem à fauna Neotropical, assim como a continuidade de estudos sistemáticos, depende da realização de novas amostragens e consequente enriquecimento dos museus com colecções apropriadas.

Biodiversity and conservation of the middle-Araguaia herpetofauna

A conservação da biodiversidade nunca foi uma assunto tão popular como nas últimas décadas, mas esta popularidade crescente é devida à pior das razões: o passo acelerado da extinção de espécies e habitats. Os ecossistemas tropicais são, ao mesmo tempo, os mais diversos e os mais ameaçados, em parte porque muitos países destas regiões emergem ainda de situações de instabilidade social, económica e política. O Brasil é o maior país Neotropical, onde se encontram alguns dos biomas com maior diversidade e mais ameaçados do planeta. Actualmente, é também um país líder ao nível da planificação e implementação de medidas de conservação da biodiversidade. Vários dos biomas tropicais mais diversos e ameaçados encontram-se em território brasileiro. Dois destes biomas, a Amazónia e o Cerrado, convergem numa região ecotonal sujeita a uma elevada pressão humana, conhecida como o arco do desmatamento. O Araguaia, um dos maiores rios do Brasil, corre ao longo desta paisagem e os efeitos do desmatamento são já evidentes em toda a sua bacia. Por causa do acelerado ritmo de degradação deste ecossistema, torna-se urgente obter uma imagem clara da biodiversidade regional e compreender como e se a estratégia de conservação para esta região é capaz de lidar com as correntes ameaças e alcançar o seu objectivo a longo prazo: conservar a biota regional. Tendo a herpetofauna como grupo-alvo, os nossos objectivos principais foram: aumentar o conhecimento das comunidades de anfíbios e répteis squamata da região do curso médio do Rio Araguaia; compreender a importância deste rio nos padrões intraespecíficos de estrutura e diversidade genética para diferentes espécies com diferentes características ecológicas; avaliar o potencial de diferentes metodologias para o estudo e monitorização da herpetofauna regional. Os nossos resultados revelam que a amostragem continuada e o uso de diferentes técnicas são essenciais para a obtenção de uma imagem precisa da diversidade da herpetofauna local. As comunidades locais de anfíbios e lagartos apresentaram maior riqueza específica na Área de Protecção Ambiental Bananal/Cantão (APABC), uma área tampão, do no Parque Estadual do Cantão (PEC), uma área de conservação estrita. A APABC é caracterizada por uma maior heterogeneidade de habitats e os nosso resultados corroboram a teoria da heterogeneidade espacial e resultados recentes que revelam uma maior diversidade de lagartos nas zonas interfluviais do Cerrado, do que nas matas de galeria. Os resultados aqui apresentados não corroboram a hipótese de que os ecótonos apresentam maior diversidade do que os biomas em redor. Os nossos resultados revelaram ainda que o Rio Araguaia afecta de forma diferente a estrutura genética de várias espécies de anfíbios e lagartos. Estas diferenças poderão estar relacionadas com a ecologia das espécies, nomeadamente com o uso de diferentes habitats, a vagilidade, ou a estratégia alimentar. Sugerimos que a gestão integração de diferentes unidades de conservação, com diferentes estatutos, podem ajudar a preservar melhor a biota regional.

Filodinâmica do vírus da tristeza dos citrinos: epidemiologia molecular e biologia evolutiva

O Citrus tristeza virus (CTV), responsável por várias doenças em citrinos, é um dos maiores condicionantes da citricultura a nível mundial. Existem diversos isolados de CTV com diferentes características biológicas e moleculares, sendo que os sintomas causados pelo vírus dependem essencialmente do isolado viral e da combinação variedade/porta-enxerto. A implementação de medidas de controlo da doença depende, em grande parte, do tipo de isolados presentes numa dada região. No Capítulo 2, efetuou-se uma análise comparativa entre dois métodos de tipificação de isolados de CTV e verificou-se que a caracterização por PCR assimétrico-ELISA, que considera a existência de sete grupos, é mais adequada à descrição da estrutura genética de CTV. Estes resultados foram complementados com o estudo da dinâmica de colonização de cada grupo filogenético através de um imuno-ensaio in situ (Capítulo 3). Os resultados obtidos sugerem que os isolados de CTV diferem na quantidade de células infetadas e que essa diferença parece estar relacionada com a severidade do isolado. No Capítulo 4, o estudo da variabilidade genómica da região 3’ terminal permitiu verificar que a estrutura de grupos obtida para o gene da proteína da cápside (CP) é extensível a toda a região 3’ terminal que contém os genes mais fortemente implicados na interação com o hospedeiro. A estabilidade da estrutura genética nesta região foi também inferida a partir da pesquisa de eventos de recombinação. Os resultados sugerem uma baixa frequência de recombinação entre isolados de CTV, mesmo em isolados contendo mistura de haplótipos e mantidos há mais de 12 anos no mesmo hospedeiro. Adicionalmente, foi estimada a taxa de evolução de CTV através de um método estatístico Bayesiano (Capítulo 5). Para tal, foram usadas sequências do gene da CP de isolados de diversas regiões do mundo, pertencentes a diferentes grupos filogenéticos e obtidas entre 1990 e 2010. A taxa média de evolução estimada foi de 1,58 X 10-4 substituições nucleotídicas / ano. No geral, os resultados destes dois capítulos mostram que os isolados de CTV mantêm uma elevada estabilidade genética ao longo do tempo. Finalmente, no Capítulo 6, foi estudada a situação epidemiológica de CTV em Portugal continental a partir de isolados de CTV recolhidos no campo, onde se verificou que a maioria das árvores infetadas era composta por isolados de CTV pertencentes ao grupo M, ou seja isolados considerados suaves e que não provocam sintomas severos.

Application of molecular tools for detection of plant viruses

Grapevine leafroll disease (GLRD) is one of the most important virus diseases of grapevines worldwide, causing major economical impact. The disease has a complex aetiology and currently eleven phloem-limited viruses, termed in general Grapevine leafroll-associated virus (GLRaVs), have been identified. Two of the GLRaVs, GLRaV-1 and GLRaV-3, are included in the European certification scheme of propagation material. However, the flawed notion that GLRaV-3 is more frequent than GLRaV-1 and that all other GLRaVs are possibly not as relevant for GLRD, has until now precluded the development of specific serological and molecular detection assays and limited the scope of molecular characterization of the viruses known to be associated with the disease. Hence, few studies have addressed the phylodynamics of GLRaVs or even characterized the genetic structure of their natural populations. This generalized lack of molecular information, in turn underlie the deficient capacity to detect the viruses. The phylogenetic analyses were conducted on the basis of the heat shock protein 70 homologue (HSP70h) and the coat protein (CP) genes for GLRaV-1 and the HSP70h, the heat shock protein 90 homologue (HSP90h) and the CP genes for GLRaV-5. The data obtained for GLRaV-1 contributed 83 new CP sequences. This information was combined with previous analysis by other authors and used for the production of new polyclonal IgG, capable of detecting CP variants from all the phylogroups observed. Successful testing of this new tool included tissue print immunoblotting (TPIB) and in situ immunoassay (ISIA). The data obtained for GLRaV-5, contributed 61 new CP and 28 new HSP90h gene sequences. Eight phylogenetic groups were identified on the basis of the CP. Characterization of the genetic structure of the isolates revealed a higher diversity than previously reported and allowed the identification of dominant virus variants. For both GLRaV-1 and GLRaV-5, the effect of vegetative propagation on the virus transmission dynamics was addressed.

Marine foundation species shifting ranges and genetic baselines

This thesis revealed the most importance factors shaping the distribution, abundance and genetic diversity of four marine foundation species. Environmental conditions, particularly sea temperatures, nutrient availability and ocean waves, played a primary role in shaping the spatial distribution and abundance of populations, acting on scales varying from tens of meters to hundreds of kilometres. Furthermore, the use of Species Distribution Models (SDMs) with biological records of occurrence and high-resolution oceanographic data, allowed predicting species distributions across time. This approach highlighted the role of climate change, particularly when extreme temperatures prevailed during glacial and interglacial periods. These results, when combined with mtDNA and microsatellite genetic variation of populations allowed inferring for the influence of past range dynamics in the genetic diversity and structure of populations. For instance, the Last Glacial Maximum produced important shifts in species ranges, leaving obvious signatures of higher genetic diversities in regions where populations persisted (i.e., refugia). However, it was found that a species’ genetic pool is shaped by regions of persistence, adjacent to others experiencing expansions and contractions. Contradicting expectations, refugia seem to play a minor role on the re(colonization) process of previously eroded populations. In addition, the available habitat area for expanding populations and the inherent mechanisms of species dispersal in occupying available habitats were also found to be fundamental in shaping the distributions of genetic diversity. However, results suggest that the high levels of genetic diversity in some populations do not rule out that they may have experienced strong genetic erosion in the past, a process here named shifting genetic baselines. Furthermore, this thesis predicted an ongoing retraction at the rear edges and extinctions of unique genetic lineages, which will impoverish the global gene pool, strongly shifting the genetic baselines in the future.

Landscape genetics of a seagrass species in a tidal mudflat lagoon

Tese de doutoramento, Ciências do Mar, da Terra e do Ambiente, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Population and landscape genetics of the stone marten and red fox in Portugal : implications for conservation management of common carnivores

Tese de doutoramento, Biologia (Biologia da Conservação), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015

Análise da variabilidade de Magnaporthe grisea no Estado de Santa Catarina

A rápida perda da resistência das cultivares de arroz à brusone, causada por Magnaporthe grisea (Herb.) Barr, é geralmente atribuída à variabilidade genética do patógeno ou ainda à ocorrência de escape durante a seleção de novas cultivares. Com o objetivo de caracterizar a estrutura genética de um grupo de isolados de M. grisea em Santa Catarina (SC), plantas com sintomas de brusone foram coletadas em 12 municípios e na Estação Experimental da Epagri em Itajaí (EEI), SC. Os isolados foram analisados através de rep-PCR baseado no transposon Pot-2. Para a identificação das raças, um subgrupo de isolados foi inoculado na série internacional de cultivares diferenciais de arroz. As raças identificadas tiveram seu espectro de virulência avaliado em um grupo de cultivares com genes de resistência conhecidos (isolinhas). Isolados que apresentaram características genéticas distintas, foram avaliados quanto a capacidade de recombinação parassexual. Noventa e dois isolados monoconidiais obtidos foram agrupados através de rep-PCR em 13 haplótipos e 2 linhagens. Nove haplótipos encontrados na amostragem dos municípios não foram encontrados na EEI, indicando a ocorrência de escape. Seis raças de M. grisea foram identificadas a partir da inoculação de 28 isolados, representando 12 haplótipos na série diferencial, sendo que, 5 destas, foram avirulentas à isolinha que possui os genes de resistência Pi-1 e Pi-11. Por outro lado, o isolado 25, agrupado na raça IA-65, superou 4 das 5 isolinhas testadas. A análise da capacidade de recombinação parassexual mostra a existência de compatibilidade vegetativa associado à ocorrência de anastomoses entre três haplótipos, sendo identificados três possíveis isolados recombinantes.

Diversificação evolutiva de gobídeos no litoral brasileiro: padrões citogenéticos e ecomorfológicos

The fishes of the order Perciformes are characterized as an important model for understanding the genetic structure of marine populations, because besides they present examples of conservation chromosomal, also they present the karyotype diversification for some groups. Gobiidae family is the most specious in the marine environment. Among its representatives, many species are part of a cryptic fauna little noticed and studied, a wide distribution with behavioral and reproductive characteristics, that make them conducive to the action of biogeographical barriers. Morphologically this family presents reduced body structures through simplification and regressions. Despite their importance in evolutionary inferences, cytogenetics data are incipient facing their species diversity, especially with western Atlantic species. In order to estimate the evolutionary diversity in Gobiidae, it were developed cytogenetic analysis and the standards body, through geometric morphometrics in five species on the Brazilian coast, Coryphopterus glaucofraenum, Bathygobius mystacium, B. soporator, Ctenogobius smaragdus e C. Boleosoma. The data show significant karyotype and morphological diversity among the species. The pericentric inversions and mergers play an important role in chromosomal evolution of this family, causing karyotypic structural and numerical differences in all species. Karyotypic and morphological comparisons among geographic samples of B. soporator from the coast of Maranhão, Rio Grande do Norte and Bahia showed cytogenetics patterns commons, but different morphological patterns. A sample from the Atol das Rocas revealed conspicuous morphological and karyotypic differentiation of another continental populations, confirming the presence of a new island species. The approaches done reveal diversification consistent with characteristics of a group of low vagile and largely able to environmental selection due from peculiar ecological requirements

Caracterização da resistência do algodoeiro a Ramularia areola e variabilidade molecular do patógeno

This research was conducted with the aim to study the genetic and pathogenic structure of Ramularia areola isolates collected in Brazil and to characterize the resistance response in cotton plants to ramularia spot. The genetic variability of 28 isolates of R. areola was studied using RAPD markers. The pathogenicity evaluation was realized by the inoculation of 6 isolates on cotton varieties Guazuncho-2 (Gossypium hirsutum) and VH8-4602 (Gossypium barbadense). The inheritance of disease resistance was studied using an artificially inoculated population of F2 individuals derived from the intercross of Guazuncho-2 (susceptible variety) end VH8-4602 (resistant variety), and also the parents and F1 individuals. Molecular polymorphism between the G. hisutum varieties DeltaOpal (suscetible) and CNPA CO-11612 (resistant) was estimated by 118 SSR and 24 AFLP markers. The parental genotypes Guazuncho-2 and VH8-4602 were selected for mapping, and then Recombinant Inbred Lines (RIL´s) derived from this crossing were evaluated with SSR 12 markers. The analysis of population structure of R. areola revealed that the three subpopulations were genetically simillar (Gst=0.18), and the isolates from Goiás and Minas Gerais were more similar to each other (0,92). This probability can be related to the relatively high gene flow among the three subpopulations (Nm=2.20). The isolates R. areola 9.1, from Minas Gerais State and 8.1 and 8.3 from Goiás State were the most aggressive ones to the susceptible variety Guazuncho-2. The variety VH8-4602 presented high level of resistance to ramularia spot. No differential interaction was observed between the pathogens and the analyzed varieties, and the resistance was classified as horizontal. The quantification of disease by number of necrotic lesions and number of spores in individual plants of F1 and F2 generations from the crossing between the varieties Guazuncho-2 and VH8-4602 presented continuous distribution, suggesting polygenic resistance. The resistance is probabilly recessive, since necrotic lesions and sporulation were observed on F1 plants. The molecular polymorphism between DeltaOpal e CNPA CO-11612 lineages was low (6%), then would be difficult to accomplish molecular mapping of disease resistance using this intercross. With the genotyping of the RIL s it was verified that 25% of the markers segregated in the proportions proposed by Mendel s Law and 75% of the studied markers presented segregation distortion in favor to the parental G. hirsutum. Both the low genetic variability of the pathogen and the number of resistance genes suggest that durable genetic resitance may be achieved

Estudo de SNPs do cromossomo Y na população do Estado do Espirito Santo, Brasil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Análise dos genes mitocondriais COI e 16S de populações de Chrysoperla externa (Hagen, 1861) (Neuroptera: Chrysopidae) de diferentes localidades geográficas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise filogenética de Brachyplatytoma platynemum (Siluriformes: Pimelodidae)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Comportamento de populações de Myracrodruon urundeuva Fr. All. procedentes de áreas com perturbação antrópica

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)