Filogenia molecular e genética da conservação de Philcoxia P.Taylor & V.C.Souza (Plantaginaceae)

Abstract

Philcoxia é um gênero recentemente descrito, composto por quatro espécies reconhecidas e uma nova espécie, endêmicas das formações arenosas do Cerrado e Caatinga. Por conta de sua raridade e da vulnerabilidade de seu habitat, o gênero pode ser considerado criticamente ameaçado de extinção. Recentes evidências filogenéticas sustentam a inclusão do gênero na tribo Gratioleae (Plantaginaceae). Entretanto, as relações de Philcoxia dentro da tribo continuam controversas desde sua descrição. Apresentamos, aqui, estudos filogenéticos de Gratioleae, focados no teste do monofiletismo de Philcoxia, suas relações interespecíficas e seu posicionamento. As análises filogenéticas foram feitas pelos métodos de Máxima Parcimônia e inferência Bayesiana. Sequências dos íntrons rpl16, rps16 e trnL e do espaçador trnL-trnF, todas do DNA cloroplastidial, foram analisadas, incluindo 31 amostras, entre as quais quatro espécies de Philcoxia, 23 outras espécies de Gratioleae e mais quatro táxons (grupo externo) de Plantaginaceae. As espécies de Philcoxia formam um clado fortemente sustentado, irmão de Stemodia stellata. Philcoxia minensis é mais próxima de P. rhizomatosa e P. bahiensis é mais próxima de P. tuberosa. O clado que inlcui Philcoxia e S. stellata é relacionado aos clados formados por Achetaria, Scoparia e alguns representantes de Stemodia. Realizamos, também, o desenvolvimento e caracterização de marcadores microssatélites inéditos para estudos em genética de populações voltados para conservação de P. minensis. Pares de iniciadores foram desenhados para 27 locos de microssatélites e testados em 30 indivíduos de uma população de P. minensis e em quatro indivíduos de P. bahiensis. Dezessete locos foram amplificados com sucesso, doze dos quais se mostraram polimórficos. Os 12 marcadores polimórficos serão usados em futuros estudos relacionados ao sistema de reprodução e à diversidade genética de P. minensis e são potenciais ferramentas para esses estudos com P. bahiensis. Além disso, a nova espécie Philcoxia rhizomatosa é descrita e ilustrada. Ela apresenta folhas maiores que outras espécies do gênero e também possui um rizoma bastante conspícuo e ramificado. Esta nova espécie é aparentemente endêmica de um areal em Botumirim, Minas Gerais, em vegetação de transição entre Cerrado e Caatinga. Testes de carnivoria positivos sugerem que P. rhizomatosa é uma planta carnívora.Philcoxia is a recently described genus, composed of four currently recognized species and one additional new species, endemic to the Brazilian sandy formations of the Cerrado and Caatinga. Due to its rarity and the vulnerability of the formation where it occurs, this genus could be treated as critically endangered. Recent evidences from molecular phylogenetics support the inclusion of the genus within the tribe Gratioleae (Plantaginaceae). The affinities of Philcoxia within the tribe, however, have been controversial since it was first described. Here, we present a phylogenetic analysis of Gratioleae, focusing on the test of the monophyly of Philcoxia, its interspecific relationships and its placement. Phylogenetic analyses were conducted using Maximum Parsimony and Bayesian approaches. Sequence data from rpl16, rps16 and trnL introns and trnL-trnF intergenic spacer were analysed, including 31 samples representing four species of Philcoxia, 23 additional Gratioleae species and four outgroup taxa from Plantaginaceae. Philcoxia species form a strongly supported clade, sister of Stemodia stellata. Philcoxia minensis is closely related to P. rhizomatosa and P. bahiensis is closer to P. tuberosa. The clade Philcoxia plus S. stellata is related to clades formed by Achetaria, Scoparia and Stemodia representatives. We also developed and characterized new microsatellite markers as tools for further studies in population genetics aiming the conservation of P. minensis. Primer pairs were developed for 27 microsatellite loci and validated in 30 individuals of P. minensis from a natural population and tested in four idivividuals from a natural population of P. bahiensis. Seventeen loci successfully amplified, twelve of which were polymorphic. The 12 polymorphic markers are suitable for studies concerning mating system and genetic diversity of P. minensis and also may be usefull tools to study similar issues regarding its related species, P. bahiensis. In addition, the new species Philcoxia rhizomatosa is described and illustrated. It has bigger leaves than other species in the genus and presents a conspicuous and branched rhizome. This new taxa is possibly endemic to a sand patch in the transition vegetation between the Cerrado and the Caatinga in Botumirim, Minas Gerais, Brazil. Tests for carnivory were performed and showed activity of phosphatase, suggesting that P. rhizomatosa is a carnivorous plant