O papel da geografia e do ambiente na conectividade de populações do complexo de espécies Pilosocereus aurisetus (cactaceae)

Abstract

A estrutura genética de uma espécie é fortemente afetada por fatores espaciais e ambientais que podem ser investigados por testes de isolamento por distância (IBD), isolamento por ambiente (IBE) ou isolamento por resistência (IBR). Alterações ambientais causadas por eventos geológicos e climáticos comumente apresentam forte influência nos níveis de fluxo gênico e isolamento de populações. Evidências apontam que as oscilações climáticas do Pleistoceno, por exemplo, provocadas por períodos cíclicos de glaciações, alteraram as condições ambientais e remodelaram a conectividade de populações de espécies dos campos rupestres do Brasil. As populações do complexo Pilosocereus aurisetus (Cactaceae) representam um bom modelo para estudos da dinâmica de conectividade nessas áreas, uma vez que se encontram distribuídas de forma naturalmente disjunta em afloramentos rochosos dos campos rupestres. Neste trabalho, investigamos o papel da geografia e do ambiente na conectividade das populações do complexo P. aurisetus por meio de uso de dados ambientais e reaproveitamento de dados genéticos de marcadores microssatélites previamente gerados e disponíveis para duas espécies do grupo. Foram realizados testes de IBD, IBE e IBR a fim de elucidar a importância das diferenças espaciais, ambientais e da heterogeneidade da paisagem no isolamento populacional. Os resultados de diversidade genética mostraram que a população de Mendanha-MG da espécie P. aurisetus, é a que apresenta maiores valores para índices de diversidade genética sugerindo que essa população pode representar uma linhagem mais antiga ou que a região foi um local de refúgio dentro da distribuição da espécie P. aurisetus. Por outro lado, a população de Cocais-MG, apresenta os menores índices o que pode ser um indicativo de eventos de redução populacional recente e um maior isolamento em relação às demais populações do mesmo grupo. Nossos resultados de IBD mostraram que na espécie P. aurisetus a distância geográfica parece desempenhar um papel importante como barreira ao fluxo gênico enquanto para P. jauruensis essa circunstância não foi observada. Diferentes variáveis ambientais foram identificadas como preditoras de IBE e IBR, como características do solo e temperatura para ambas as espécies, sugerindo que adaptações locais e a heterogeneidade da paisagem tem papel importante no estabelecimento do isolamento das populações.

The genetic structure of a species is strongly influenced by spatial and environmental factors that can be investigated through tests of isolation by distance (IBD), isolation by environment (IBE), or isolation by resistance (IBR). Environmental changes caused by geological and climatic events commonly have a strong influence on gene flow levels and population isolation. Evidence indicates that Pleistocene climate oscillations, for example, caused by cyclical periods of glaciations, altered environmental conditions and reshaped population connectivity of species in the rocky fields of Brazil. The populations of the Pilosocereus aurisetus complex (Cactaceae) represent a good model for studying connectivity dynamics in these areas, as they are naturally disjunctly distributed in rocky outcrops of the rocky fields. In this study, we investigated the role of geography and environment in the connectivity of populations within the P. aurisetus complex by using environmental data and reusing genetic data from previously generated microsatellite markers available for two species within the group. IBD, IBE, and IBR tests were performed to elucidate the importance of spatial differences, environmental factors, and landscape heterogeneity in population isolation. The results of genetic diversity showed that the Mendanha-MG population of the species P. aurisetus had higher values for genetic diversity indices, suggesting that this population may represent an older lineage or a refuge site within the distribution of the species P. aurisetus. On the other hand, the Cocais-MG population had the lowest indices, which may indicate recent population reduction events and greater isolation compared to other populations within the same group. Our IBD results showed that in the species P. aurisetus, geographic distance appears to play an important role as a barrier to gene flow, while this circumstance was not observed for P. jauruensis. Different environmental variables were identified as predictors of IBE and IBR, such as soil characteristics and temperature for both species, suggesting that local adaptations and landscape heterogeneity play an important role in establishing population isolation.