Delimitação de espécies e história de diversificação do complexo Pagamea Guianensis (Rubiaceae) na América do Sul Tropical

Species complexes are groups in which species limits and hence species numbers are unclear. Untangling species limits within species complexes can be challenging, but is the basis for investigating the processes underlying species differentiation and the discovery of new species. The Pagamea guianensis species complex is one of the most widespread and common taxa in the Amazonian white-sand flora. Previous analysis suggested the occurrence of ten species within this group, but species limits remain unclear due to poor sampling, morphological overlap and low molecular resolution. Here we present the most comprehensive sampling of individuals across the geographical distribution of the P. guianensis complex in order to: test the monophyly of this species complex; clarify species limits within it; reconstruct the spatio-temporal history of the white-sand specialist Pagamea guianensis complex in order to investigate where, when and how diversification events took place. Using a high-throughput DNA sequencing approach, we sequenced 431 loci (>34 M bases) for 179 individuals. We applied phylogenetic and species tree analyses to resolve phylogenetic relationships among the sampled individuals. Species delimitation was estimated based on molecular data, and we subsequently tested whether these hypothesized species could be differentiated by morphological and/or NIR spectroscopy data, and whether they have different ecological niches. Ancestral habitat were reconstructed for the variables vegetation structure, flooding and annual precipitation. We run admixture analysis in order to analyze population structure within the most widely distributed species: Pagamea angustifolia, P. guianensis and P. pilosa. We also run an isolation-by-distance model to investigate the correlation between geographic distance and cophenetic distance among individuals of the clade P. angustifolia+P. guianensis distributed around the Guiana Shield in a ring-like distribution. Our results confirmed the monophyly of the P. guianensis complex and our integrative approach using evidences from independent datasets show 15 distinct and well-supported lineages, here circumscribed as 14 species and one subspecies (six species and one subspecies newly described and one species with new status). All diversification events took place during the Pleistocene (last 2.5 Ma). The ancestral area of the Pagamea guianensis complex was inferred in the Western Amazon around 2.5 Ma, from where it started to disperse eastward reaching the Atlantic Coast on the Guiana Shield around 1.3 Ma and the Northeastern Brazilian Atlantic Coast (Bahia State) the Last Interglacial (~130,000 years). The ancestor was in tall forests over dry soils, with subsequent diversification to lower or open vegetation and to moist or flooded soils. We found a gradient of species diversity following the west-east dispersal route, with higher diversity in the Western and Northwestern Amazon (7 and 5 spp), intermediate in Central Amazon (4) and few species in the Eastern Amazon and Atlantic Forest (1). Population structure analysis revealed more genetic structure in the North of the Amazonas River than in the South region. Populations from the P. angustifolia+P. guianensis clade in the Eastern Guiana Shield follow an isolation-by-distance model with strong correlation among cophenetic and geographical distances around the ring, a pattern never detect before for plants in the Amazon. Finally, in this work we were able to delimit and discover new species using advanced techniques of DNA sequencing and phylogenetic inferences from multiple markers, combining with independent analysis from morphological, spectral and ecological datasets. After species delimitation, we finally could reconstruct a more detailed and less uncertain biogeographic history for the P. guianensis complex.Complexos de espécies são grupos onde os limites entre as espécies não são claros e, portanto, o número de espécies é incerto. Desvendar limites entre espécies em complexo de espécies é atualmente um dos maiores desafios da taxonomia moderna, especialmente a partir do uso de técnicas moleculares avançadas de seqüenciamento do DNA e de inferências filogenéticas e de árvores de espécies. Além disso, complexos de espécies são grupos ideais para o entendimento dos processos evolutivos geradores da diversidade de espécies na Amazônia. O complexo Pagamea guianensis é um dos táxons mais comuns e amplamente distribuídos em vegetação sobre solos arenosos na Amazônia, como as campinas, campinaranas e igapós. Trabalhos anteriores sugerem a ocorrência de dez espécies nesse grupo, mas o limite entre algumas espécies permanece incerto em função da baixa amostragem, da sobreposição morfológica e da baixa resolução na filogenia molecular. Neste trabalho, realizamos a mais completa amostragem de indivíduos ao longo da distribuição geográfica do complexo Pagamea guianensis com os objetivos de: testar a monofilia do grupo; resolver os limites entre as espécies e; reconstruir a história espaço-temporal do complexo Pagamea guianensis para entender onde, quando e como se deram os eventos de diversificação na Amazônia. Seqüenciamos 431 loci (>34 M bases) de um total de 179 indivíduos. A delimitação das espécies foi estimada a partir de árvores filogenéticas e de espécies e, em seguida, testamos se as espécies hipotetizadas podem ser diferenciadas a partir de variáveis morfológicas, ecológicas e espectrais. Reconstruímos a história evolutiva, o habitat ancestral e analisamos a estrutura genética populacional das espécies mais amplamente distribuídas Pagamea angustifolia, P. guianensis e P. pilosa. Para testar o efeito das terras altas do Escudo das Guianas como barreira para populações de P. angustifolia+P. guianensis, utilizamos um modelo de isolamento por distância. Nossos resultados confirmam a monofilia do complexo P. guianensis, e nossa abordagem utilizando evidências a partir de dados independentes revelou 15 linhagens distintas e bem suportadas, aqui circunscritas em 14 espécies e uma subespécie (sendo seis espécies e uma subespécie novas e uma espécie com novo status). Todos os eventos de diversificação se deram no Pleistoceno e a área ancestral do complexo P. guianensis foi inferida para o oeste da Amazônia há ca. 2.5 milhões de anos, de onde as populações começaram a dispersar em direção leste, alcançando a costa Atlântica do Escudo das Guianas por volta de 1.3 milhões de anos atrás. A divergência entre populações de P. guianensis da Amazônia e da Mata Atlântica do Nordeste do Brasil foi datada em aproximadamente 1 milhão de anos, mas é provável que as populações tenham alcançado a região costeira da Bahia passando pela região da Chapada Diamantina na Bahia, durante o último Interglacial há aproximadamente 130 mil anos. O ancestral provavelmente habitava florestas altas sobre solos arenosos não inundáveis no oeste da Amazônia. A riqueza de espécies segue um gradiente oeste-leste, com sete espécies no Oeste, cinco no Noroeste, quatro na Amazônia Central e uma espécie no Nordeste da Amazônia e Mata Atlântica. As populações ao norte do Rio Amazonas apresentaram maior estrutura genética em relação as do sul. Populações do clado P. angustifolia+P. guianensis do leste da Amazônia distribuídas ao redor do Escudo das Guianas seguiram um modelo de isolamento por distância com forte correlação entre a distância cofenética e a distância geográfica, seguindo um padrão de distribuição em anel, um padrão nunca detectado antes em plantas na Amazônia. Por fim, neste trabalho mostramos como o uso de técnicas avançadas de seqüenciamento do DNA e inferências filogenéticas a partir de múltiplos marcadores, combinado com análises de dados morfológicos, espectrais e ecológicos, possibilitaram a delimitação de espécies no complexo P. guianensis, incluindo a detecção e descrição de novas espécies. A partir da delimitação taxonômica, pudemos reconstruir uma história biogeográfica mais detalhada e com menos incertezas para o complexo P. guianensis

Floristic composition and structure of tree community on the transition Lowland - Lowermontane Ombrophilous Dense Forest in Núcleo Picinguaba/Serra do Mar State Park, Ubatuba, southeastern Brazil

We conducted floristic and structural surveys on arboreous component (circumference at breast high &gt; 15 cm) in 1 ha plot (100 sub-plots of 10 × 10 m) located in a stretch of Atlantic Ombrophilous Dense Forest Lowland-Lower montane transition, in Núcleo Picinguaba/PESM, Ubatuba, São Paulo State. The regenerating layer (H &gt; 1.5 m and circumference at breast height < 15 cm) was sampled in 0.4 ha (40 sub-plots of 10 × 10 m) within the plot. The richness and diversity were 156 species and H' = 4.00 for the arboreous component in 1 ha, 173 and H' = 4.25 for arboreous (113 species) and regenerating (134 species) layers together in 0.4 ha, and 192 species considering the whole sample. The most abundant species in the tree layer were Euterpe edulis, with 191 individuals (14.8%), Mollinedia schottiana (5.1%), Rustia formosa (4.8%), Chrysoplhyllum flexuosum (4.7%), Coussarea meridionalis var. porophylla (4.7%) and Guapira opposita (4.4%). These species were also among the most abundant in the regenerating layer. The richest families were Myrtaceae (32 spp.), Rubiaceae (15), Fabaceae (13), Sapotaceae (10), Moraceae (eight), Euphorbiaceae (seven) and Lauraceae (six). Tree species richness varied positively with density along the vertical structure of vegetation, being higher in lower high classes, where the density is much larger. On the other hand, the evenness in these classes was lower, increasing toward the upper classes, where trees are not concentrated in few species.Realizamos o levantamento florístico e estrutural do componente arbóreo (PAP &gt; 15 cm) em uma parcela de 1 ha (100 sub-parcelas de 10 × 10 m) localizada em um trecho da transição Floresta Ombrófila Densa Atlântica das Terras Baixas-Submontana, no Núcleo Picinguaba/PESM, Ubatuba, Estado de São Paulo. O estrato regenerante (H &gt; 1,5 m e PAP < 15 cm) foi amostrado em 0,4 ha (40 sub-parcelas 10 × 10 m) dentro da parcela. A riqueza florística e a diversidade foram de 156 espécies e H' = 4,00 para o componente arbóreo em 1 ha, 173 e H' = 4,25 para os estratos arbóreo (113 espécies) e regenerante (134) em 0,4 ha e 192 espécies considerando toda a amostragem. As espécies mais abundantes no estrato arbóreo foram Euterpe edulis, com 191 indivíduos (14,8%), Mollinedia schottiana (5,1%), Rustia formosa (4,8%), Chrysoplhyllum flexuosum (4,7%), Coussarea meridionalis var. porophylla (4,7%) e Guapira opposita (4,4%). Estas espécies estiveram entre as mais abundantes também no estrato regenerante. As famílias com maior riqueza foram Myrtaceae (32 spp.), Rubiaceae (15), Fabaceae (13), Sapotaceae (10), Moraceae (oito), Euphorbiaceae (sete) e Lauraceae (seis). A riqueza de espécies arbóreas variou positivamente com a densidade ao longo do gradiente vertical estrutural da vegetação, sendo maior nas classes mais baixas de altura, onde a densidade é expressivamente maior. Por outro lado, nestas classes a equabilidade é mais baixa, aumentando em direção às classes superiores, onde as árvores não estão concentradas em poucas espécies.285299Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Towards integrative taxonomy in Neotropical botany: Disentangling the Pagamea guianensis species complex (Rubiaceae)

Species complexes are common in the Neotropical flora, and the Pagamea guianensis complex is one of the most widespread groups of species in the Amazonian white-sand flora. Previous analyses suggested the occurrence of ten species in this group, but species limits remained unclear due to poor sampling, morphological overlap and low molecular variation. Here we present the most comprehensive population and molecular sampling across the geographical distribution of the P. guianensis complex to date in order to test the monophyly of this group and to clarify species limits. Using a high-throughput DNA sequencing approach, we sequenced 431 loci (> 34 M bases) for 179 individuals. We applied phylogenetic and species tree analyses to resolve phylogenetic relationships among the sampled individuals. Species delimitation was inferred based on genomic data, and we tested whether hypothesized species could be differentiated using morphological, ecological and near-infrared spectroscopy data. We confirm the monophyly of the P. guianensis complex and accept 15 distinct and well-supported lineages, here proposed as 14 species and one subspecies. Our findings highlight the importance of multiple lines of evidence from independent datasets in the process of species delimitation and species discovery in species complexes in the Neotropics. © The Botanical Journal of the Linnean Society 2018

Pagamea spruceana (Rubiaceae, Gaertnereae), a new species from flooded white-sand forests in the upper Rio Negro region, Brazil

Pagamea spruceana, a new species from Northwestern Amazon, Brazil, is endemic to the Upper Rio Negro region, in the Içana and Uaupés River Basins, and differs from other functionally dioecious species of Pagamea by its capitate and puberulous inflorescences and narrowly elliptic leaf blades with revolute and puberulous margins. Pagamea spruceana is the only species in the genus known from long-term inundated habitats (igapós) in the Amazon. The new species is here described and the affinities with morphologically similar and closely related species are discussed. © 2016 Magnolia Press

Composição florística e estrutura da comunidade arbórea na transição da Floresta Ombrófila Densa das Terras Baixas - Floresta Ombrófila Densa Submontana do Núcleo Picinguaba/PESM, Ubatuba, sudeste do Brasil

Realizamos o levantamento florístico e estrutural do componente arbóreo (PAP > 15 cm) em uma parcela de 1 ha (100 sub-parcelas de 10 × 10 m) localizada em um trecho da transição Floresta Ombrófila Densa Atlântica das Terras Baixas-Submontana, no Núcleo Picinguaba/PESM, Ubatuba, Estado de São Paulo. O estrato regenerante (H > 1,5 m e PAP 15 cm) in 1 ha plot (100 sub-plots of 10 × 10 m) located in a stretch of Atlantic Ombrophilous Dense Forest Lowland-Lower montane transition, in Núcleo Picinguaba/PESM, Ubatuba, São Paulo State. The regenerating layer (H > 1.5 m and circumference at breast height < 15 cm) was sampled in 0.4 ha (40 sub-plots of 10 × 10 m) within the plot. The richness and diversity were 156 species and H' = 4.00 for the arboreous component in 1 ha, 173 and H' = 4.25 for arboreous (113 species) and regenerating (134 species) layers together in 0.4 ha, and 192 species considering the whole sample. The most abundant species in the tree layer were Euterpe edulis, with 191 individuals (14.8%), Mollinedia schottiana (5.1%), Rustia formosa (4.8%), Chrysoplhyllum flexuosum (4.7%), Coussarea meridionalis var. porophylla (4.7%) and Guapira opposita (4.4%). These species were also among the most abundant in the regenerating layer. The richest families were Myrtaceae (32 spp.), Rubiaceae (15), Fabaceae (13), Sapotaceae (10), Moraceae (eight), Euphorbiaceae (seven) and Lauraceae (six). Tree species richness varied positively with density along the vertical structure of vegetation, being higher in lower high classes, where the density is much larger. on the other hand, the evenness in these classes was lower, increasing toward the upper classes, where trees are not concentrated in few species.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Pagamea spruceana (Rubiaceae, Gaertnereae), a new species from flooded white-sand forests in the Upper Rio Negro region, Brazil

Pagamea spruceana, a new species from Northwestern Amazon, Brazil, is endemic to the Upper Rio Negro region, in the Içana and Uaupés River Basins, and differs from other functionally dioecious species of Pagamea by its capitate and puberulous inflorescences and narrowly elliptic leaf blades with revolute and puberulous margins. Pagamea spruceana is the only species in the genus known from long-term inundated habitats (igapós) in the Amazon. The new species is here described and the affinities with morphologically similar and closely related species are discussed. © 2016 Magnolia Press

A new record and emended description of a rare Amazonian white-sand species: Schoepfia clarkii (Schoepfiaceae)

Schoepfia clarkii is a rare species of Schoepfiaceae that to date has been known only from the single flowering specimen used in the original description from white-sand vegetation in Venezuela. Here we report new records for this species collected from the lower Negro River basin in Brazil, ca. 900 km from the type locality, but also from white-sand vegetation. We provide a more detailed description of the species, including the first observations of fruit characters, as well as illustrations, photographs, a distribution map, and discussion of its conservation status. We also provide a key for the identification of the South American species of Schoepfia. © 2019, The New York Botanical Garden