Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas
LGN 5799 - SEMINÁRIOS EMGENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS
DIVERSIDADE E CONSERVAÇÃO NA FAMÍLIA ORCHIDACEAE
Aluno:Jucelene Fernandes RodriguesOrientador: Prof. Dr. Giancarlo Conde Xavier Oliveira
Co-orientadora: Profa. Dra. Samantha Koehler
Departamento de GenéticaAvenida Pádua Dias, 11 - Caixa Postal 83, CEP: 13400-970 - Piracicaba - São Paulo - Brasil
Telefone: (0xx19) 3429-4250 / 4125 / 4126 - Fax: (0xx19) 3433-6706 - http://www.genetica.esalq.usp.br/semina.php
Sumário
�Introdução�Importância da filogenia�Análise filogenética do gênero Cattleya
�Projeto de pesquisa�Considerações finais
A família Orchidaceae: taxonomia
� Angiospermas� Monocotiledôneas� Ordem Asparagales� Família Orchidaceae
� É a maior família do grupo das monocotiledôneas e compreendem 10% de todas as angiospermas
� Há aproximadamente 25.000 espécies descritas e 850 gêneros
Chase, 2003; Cameron et al., 1999; Chase, 2005
A família Orchidaceae: taxonomia
37,6%44,6%
17,8%
Poaceae
Orchidaceae
Outras famílias
Há aproximadamente 56 mil espécies de monocotiledôneas conhecidas
Soltis et al., 2005
A família Orchidaceae: taxonomia
São encontradas em todas as regiões do mundo exceto nos pólos
Dressler, 1993
A família Orchidaceae: distribuição
Equador: 3.600
Colômbia: 2.700
Brasil: 2.350
World Checklist of Orchidaceae-Kew; Pabst e Dungs, 1975, 1977
A família Orchidaceae: diversidade
A família Orchidaceae: morfologia
INFLORESCÊNCIA
PSEUDO-
BULBO
RAÍZES
LABELO
SÉPALA LATERAL
SÉPALA
DORSAL
PÉTALA
POLÍNIAS
Adaptado de Prigdeon et al., 2005
Coluna:�Fusão do órgão reprodutor masculino e feminino
Antera
Estigma
Capuz da antera
Polínias
Polinário
A Família Orchidaceae: morfologia
�As micorrizas auxiliam as raízes na função de absorver água e nutrientes
�Recebem em troca os produtos da fotossíntese como carboidratos
A família Orchidaceae: crescimento
� As orquídeas são em sua maioria alógamas, e possuem mecanismos sofisticados para evitar a autopolinização
Nilsson, 1992, Buzato et al., 2000
�Hymenoptera (abelhas e vespas)�Diptera (moscas e mosquitos)�Coleoptera (besouros)�Lepidoptera (mariposas e borboletas)�Orthoptera (grilos)�Aves (beija-flores)
A família Orchidaceae: polinização
Ophrys L. 22 a 76 cromossomos. x:18
Pridgeon et al., 1999
�O número de cromossomos éextremamente variável entre os gêneros:
Cattleya Lindl. 40 a 102 cromossomos. x:20? x:10?
Oncidium Sw. 10 a 168 cromossomos. x:7
A família Orchidaceae: cromossomos
PseudocópulaGênero Ophrys
Ophrys apifera
Ophrys speculum Ophrys insectivora
Ophrys cornuta
Processos de adaptação: Planta x Polinizador
A família Orchidaceae: origem
Ramirez et al., Nature, 2007Proplebeia dominicana
�Primeiro fóssil inequívoco de orquídea datado de aproximadamente 20 milhões de anos, período Mioceno, República Dominicana
Meliorchis caribea
�Pertenceu a subtribo Goodyerinae
�Inferência sobre a data estimada da origem da família Orchidaceae feita a partir de estudos filogenéticos, dados moleculares de grupos próximos
� Resultado: Orquídeas surgiram provavelmente entre 76 a 84 milhões de anos, no Cretáceo
Ramirez et al., Nature, 2007
Goodyera repens
A família Orchidaceae: origem
AS 10 PRINCIPAIS PLANTAS EM VASOS(HOLANDA LEILÃO MODIFICADO EM € 1.000.000)
2005 04/05 %1. PHALAENOPSIS 143,7 + 23,32. DRACAENA 41,7 + 5,03. KALANCHOE 41,3 + 7,54. ANTHURIUM 39,7 + 1,05. FICUS 32,3 + 4,26. CHRYSANTHEMUM 27,5 - 9,77. ROSA 27,3 + 7,58. HYDRANGEA 26,0 - 1,89. SPATHIPHYLLUM 22,8 - 5,110. HEDERA 20,6 - 12,0
Programa de Desenvolvimento da Floricultura Capixaba – Abril 2007Incaper / SEAG - Alves & Mattos
A família Orchidaceae: aspectos econômicos
�A região do Alto Tietê (Mogi das Cruzes) concentra o maior pólo de produção de orquídeas - 80% da produção nacional �Cerca de 60 famílias, que produzem por volta de 5 milhões de vasos de orquídeas por ano
Sebrae, 2008; Marcia Peetz, Hórtica-Consultoria, 2009
�Os gêneros Phalaenopsis e Cymbidium são as orquídeas em vaso mais comercializadas no Brasil. Renda em torno de R$150 milhões
A família Orchidaceae: aspectos econômicos
�O que é filogenia?
A filogenia considera relações de ancestralidade
comum entre grupos de espécies,
representando uma hipótese das
relações evolutivas, baseada em
caracteres diversos (p.e.x morfológicos
e moleculares)
Espécies atuais
Ramo
Nó
Raiz
Internó
A família Orchidaceae: Importância da filogenia
A sistemática filogenética foi proposta por Willi Hennig em 1950�Classificação de organismos�Reconstruir a história da vida de organismos, tendo como produto final as hipóteses de parentesco de diferentes táxons. �De acordo com esta abordagem, somente são aceitos como naturais os grupos comprovadamente monofiléticos.
�O método filogenético
Willi Hennig
A família Orchidaceae: importância da filogenia
A família Orchidaceae: relações filogenéticas
� A classificação tem sofrido muitas modificações devido a estudos filogenéticos
Dicotiledôneas
Dicotiledôneas
Monocotiledôneas
Dicotiledôneas
Judd et al., 2007
Chase et al. 2009
�Vários gênerospara os Oncidiuns
brasileiros?
A família Orchidaceae: relações filogenéticas
Importância da filogenia para estudos de diversidade: delimitação de unidades taxonômicas
e conservação
A União Internacional para a Conservação da Natureza (IUCN) considera como prioridade de conservação três níveis primários da biodiversidade:
� Ecossistemas� Espécies
� Diversidade genética
� É essencial o estabelecimento do status taxonômico dos organismos de acordo com a maior diversidade de caracteres
possível
� Somente com tal conhecimento disponível é possível elaborar práticas de manejo visando a conservação e a
utilização dos recursos genéticos de maneira sustentável
Hartl & Clark, 1997
A subtribo Laeliinae é composta por plantas neotropicais com aproximadamente 1500 espécies e 50 gêneros.�Primeiro trabalho foram analisados sequenciamentodas regiões ITS de rDNA�No segundo trabalho foram analisadas cinco regiões de sequências de DNA de plastídeos: intron trnL, espaçadores trnL, gene matK e introns a montante e a jusante trnK de matK� Região ITS de rDNA (amostras complementares)
van den Berg et al., 2000; van den Berg et al., 2009
A família Orchidaceae: gênero Cattleya
�Contribuir para o conhecimento taxonômico e evolutivo de orquídeas brasileiras do gênero Cattleya
DELIMITAÇÃO DE ESPÉCIES E DIVERSIDADE GENÉTICA EM Cattleya coccinea Lindl. e C. mantiqueirae (Fowlie) van den
Berg (ORCHIDACEAE) BASEADA EM MARCADORES MOLECULARES ISSR
�Rever a atual delimitação entre as espécies Cattleya coccinea e Cattleya mantiqueirae
�Caracterizar a diversidade genética entre e dentro de populações de C. coccinea e C. mantiqueirae
utilizando marcadores moleculares ISSR.
Cattleya coccinea Cattleya mantiqueirae
Fotos: S Koehler, 2009
�Pseudobulbos: cilíndricos
�Folhas: estreitas e eretas com nervura central vermelha
�Época de floração: março-abril e julho-setembro
�Hábitat: Serra do Mar
(Fowlie, 1972; Withner, 1990)
�Pseudobulbos: arredondados
�Folhas: Ovais e curvadas, sem nervura vermelha central
�Época de floração: janeiro-fevereiro e setembro-outubro
�Hábitat: Serra da Mantiqueira
(Fowlie, 1972; Withner, 1990)
Locais de coleta de orquídeas
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Campos do Jordão SP
Lima Duarte MG
Alto Caparaó MG
Nova Friburgo RJ
Petrópolis RJ
São José do Barreiro SP
�Foram coletados 30 indivíduos de cada população
�Iniciador c/ 16 a 25 pares de bases
�Amplificação de regiões que flanqueiam os microssatélites
Marcadores ISSR- Inter Simple Sequence Repeat
�Facil manipulação e baixo custo
�Adequado para realização de estudos filogenéticos em espécies
Grupo externoEspécies selecionadas a partir da árvore filogenética do gênero Cattleya
Cattleya sincorana Schltr.Cattleya dayana Rchb.f.
Cattleya jongheana Rchb.f.Cattleya cernua Lindl.
Cattleya pumila Hook.
van den Berg, 2009
Resultados Prévios: Análise neighbor-joining
Campos do Jordão SPLima Duarte MGAlto Caparaó MGNova Friburgo RJPetrópolis RJSão José do Barreiro SP
Resultados prévios- Análise de Máxima Parcimônia
Campos do Jordão SPLima Duarte MGAlto Caparaó MGNova Friburgo RJPetrópolis RJSão José do Barreiro SP
Ser
ra d
a M
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Serra d
o M
ar
Considerações finais
�Orchidaceae é uma das maiores familías de plantas, são cosmopolitas e ilustram extraordinários exemplos de processos adaptativos
�A filogenia e a genética de populações são ferramentas importantes para estudos visando a conservação da diversidade genética
�São necessários estudos de populações naturais como também a manutenção de bancos de germoplasmas existentes, para a conservação de espécies
�Orquidário Paulo Sodero Martins- Esalq
�Coleção iniciada pelo Prof. Brieger na década de 1940
�Conta com espécies de várias partes do mundo, principalmente sul-americanas
�São aproximadamente 10 mil vasos de 1200 espécies além de híbridos
A família Orchidaceae: banco de germoplasma