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Populações marginais face a alterações climáticas: estrutura genética de populações de algas marinhas Cécile Perrin, Gareth Pearson, Ester Serrão CCMAR-CIMAR.

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1 Populações marginais face a alterações climáticas: estrutura genética de populações de algas marinhas Cécile Perrin, Gareth Pearson, Ester Serrão CCMAR-CIMAR Laboratório Associado, Universidade do Algarve, Faro Questões principais: Comparar a ecologia e evolução de: populações de regiões marginais e centrais da distribuição biogeográfica de espécies marinhas espécies com formas de reprodução contrastantes

2 Espécies modelo: Fucus spiralis e Fucus vesiculosus Xiphophora chondrophylla F. vesic., F. spiralis, F. ceran., F. virs. F. gardneri, F. distichus,F. evanescens Fucus serratus Hesperophycus californicus Pelvetiopsis limitata Pelvetia canaliculata Silvetia compressa Silvetia babingtonii Silvetia siliquosa Ascophyllum nodosum Hormosira banksii amb í guadi ó ica hermafrodita Serrão E.A., Alice L.A., Brawley S.H. (1999). Evolution of the Fucaceae (Phaeophyta) inferred from nrDNA-ITS. J. Phycology. 35: Hermafrodita, autofecundação Dióica Fucus spiralis Fucus vesiculosu s

3 Distribuição geográfica de F. spiralis e F. vesiculosus Simpatria, regiões vastas de ocorrência conjunta Alopatria ocorre em algumas regiões ex: separação por habitat na zona de distribuição Sul

4 Avaliar a integridade das espécies Fucus spiralis e Fucus vesiculosus Estimar a diversidade genética populacional e a diferenciação ao longo da distribuição geográfica para cada espécie Comparar populações simpátricas versus alopátricas quanto a ocorrência de indicadores de hibridação e introgressão entre as duas espécies Objectivos

5 Amostragem Para cada espécie em cada local, 2 x 24 indivíduos em zonas separadas por 100 a 300 m 100 – 300 m N= 24 Pointe de la Crèche, França quadrado: 1-2 m 2 N=24

6 Amostragem e metodologia Engel CR, Brawley SH, Edwards KJ, Serrão EA (2003) Isolation and cross-species amplification of microsatellite loci from the fucoid seaweeds Fucus vesiculosus, F. serratus and Ascophyllum nodosum (Heterokontophyta, Fucaceae). Molecular Ecology Notes, 3, 180–182. Perrin C, Daguin C, Van de Vliet M, Engel CR, Pearson GA Serrão EA (2007) Implications of mating system for genetic diveristy of sister algal species : Fucus spiralis and F. vesiculosus (Heterokontophyta, Phaeophyceae ). European Journal of Phycology In press 2941 indivíduos 38 regiões de Marrocos à Noruega, Islândia, Maine (+Pacífico e ilhas dos Açores e Canárias para F. spiralis) Microssatélites: 5 loci (Engel et al. 2003) + 5 novos loci (Perrin et al. 2007) F. vesiculosus F. spiralis Brignogan Bretanha 100 km Tagus River Viana do Castelo La Guardia Mira River 5 km Ria Formosa 5 km La Crèche Norte da França Gris Nez 500 km Brittany Northern France Portugal + Asturias Gilão River Mondego River Mindelo Santec Penzé River Batz Island Morlaix River Albufeira Almograve VN de Milfontes Magoito Ribeira dIlhas Lima River England Northern Ireland Iberia

7 Integridade das espécies Axis 1 (20.77 %) Axis 2 (11.15 %) NW Iberia Brittany Fucus ceranoides Fucus spiralis Fucus vesiculosus N Atlantic NW Iberia S Iberia-NW Africa F. ves France F. ceranoides F. sp France F sp Pacific F. ves Iceland F. ves Norway F. ves England F. ves Ireland F. ves N Portugal F. ves N Spain F. ves SW Portugal F. ves Morocco F.sp Iceland F. sp Faroe F. sp Norway F. sp Ireland F. sp England F. sp N Portugal F. sp SW Portugal F. sp N Spain F. sp Azores F. sp Canary F. sp Morocco F. ves Faroe FCA of samples of F. vesiculosus and F. spiralis based on allele frequencies. F. ceranoides plotted as supplem. elements, bootstrap from a consensus NJ tree, Neis dist NW Iberia S Iberia- Canary-Azores- NW Africa N Atlantic- Pacific Billard E, Daguin C, Pearson GA, Serrão EA, Engel C, Valero M. (2005). Genetic isolation between the three closely related taxa: Fucus vesiculosus, F.spiralis and F. ceranoides. J Phycology 41.:

8 Diferenciação populacional Relationships among samples for each species, unrooted NJ tree, pairwise Neis distances. Bootstrap above 60% shown (2000 reps).

9 Diversidade genética intra-populacional Mean over populations within each group ± standard deviation Fucus spiralisFucus vesiculosus S: SympatryA: Allopatry ˆH e N Atl/France N/NW Iberia S Iberia/AfricaPacific/N Atl/France N/NW Iber S Iber/Africa/Az/Can

10 Evidência de hibridação/introgressão Engel C.R., Daguin C. and Serrão E. A Genetic entities and mating system in hermaphroditic Fucus spiralis and its close dioecious relative F. vesiculosus (Fucaceae, Phaeophyceae). Molecular Ecology, 14, 2033–2046 Península Ibérica Populações alopátricas Não há genótipos intermédios Península Ibérica Populações simpátricas (mais intermédios do que em parapatria) Engel et al. 2005) Axis 1 (14.54 %) 10 Axis 2 (4.59 %) inds 432 inds Axis 1 (9.38 %) 10 Axis 2 (6.38 %) inds 235 inds Axis 1 (9. 64 %) 10 Axis 2 (3.28 %) inds 334 inds Bretanha, N França Populações simpátricas (mais intermédios do que em parapatria) Engel et al. 2005) Fv Fs FCA of F. vesiculosus and F. spiralis based on allele frequencies.

11 Fucus spiralis Fucus vesiculosus Frequências al é licas - locus 78 AA Barreira biogeogr á fica - Evidência de hibrida ç ão/introgressãoalopatria simpatria

12 assentamento (óvulos.cm -2 ) Nível de maré (m) Data Fucus spiralis Fucus vesiculosus Viana do Castelo Site B Site A discos: 6.2 cm 2 Sucesso da fertilização = % ambas esp é cies sincronia de reprodução inter e intra-esp é cies

13 Conclusões Diferenciação populacional: Atlântico NW e NE, Pacífico. Expansão recente proveniente de uma única origem, provávelmente associada a refúgios glaciares Noroeste ibérico: Zona de transição biogeográfica entre populações diferenciadas de N e S Populações Sul - elevada diferenciação interpop., baixa diversidade intrapop. Fragmentação de habitat

14 Conclusões cont. Integridade das duas espécies: Fucus vesiculosus e Fucus spiralis Especiação: Muito elevada diferenciação genética das populações sul de Fucus vesiculosus indica isolamento reprodutivo nesta espécie, comparável ao nível de diferenciação entre outras espécies de Fucus. Hibridação: Hibridação / introgressão aparente onde as distribuições das espécies se sobrepõem, reprodução sincronizada intra- e entre- espécies Forte barreira contra fluxo genético interespecífico deve ocorrer para manter integridade das espécies em simpatria hip: sistema reprodutivo - predominantemente autofecundação em F.spiralis

15 Financiamento : EC Sustainable Development, Global Change and Ecosystems Program - Marine Genomics Europe Network of Excellence (GOCE-CT ) e FCT (programas PDCTM e POCTI), FSE, FEDER


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