Investigando a variabilidade dos sinais florais e a diversificação de Nicotiana seção Alatae

Abstract

Os sinais florais, como odor, cor e forma, medeiam a complexa comunicação entre flor e polinizadores. Estas características, associadas aos sistemas de recompensa como néctar e pólen, são estratégias desenvolvidas por estes organismos sésseis para garantir a atração, visitação e retorno dos polinizadores e, desta forma, sua reprodução. Grupos funcionais de polinizadores, muitas vezes, são atraídos por sinais específicos, porém também podem associar a presença de recompensas a novas características, possibilitando o fluxo gênico entre espécies. O gênero Nicotiana é um modelo usado para o estudo das contribuições de eventos de hibridação como motor de diversificação, e suas flores de forma e cor variados estabelecem diversas relações com grupos de polinizadores diferentes. O Capítulo I deste trabalho se propôs a criar um banco de dados de sinais olfativos florais que esquematiza o conhecimento atual sobre compostos orgânicos voláteis, do inglês volatile organic compounds (VOCs) no gênero Nicotiana. Nós encontramos que, ao passo que as emissões diurnas e noturnas se mostram correlacionados com os sistemas de polinização das espécies, as relações filogenéticas também têm influência no fenótipo de espécies intimamente correlacionadas. Porém, ressaltamos que o conhecimento sobre VOCs florais em Nicotiana ainda é muito restrito a expressões genéticas inatas, que não espelham a realidade ecológica encontrada em ambientes naturais. No capítulo II realizamos um estudo de caso em uma população possivelmente híbrida de Nicotiana alata e Nicotiana forgetiana que confirma a necessidade de mais estudos que levem o peso das variações ambientais no estudo dos sinais florais do gênero. As espécies citadas estabelecem relações com diferentes polinizadores, porém a população natural encontrada além de performar características morfológicas e de coloração intermediárias entre os parentais, exibiu padrões de segregação de características na prole cultivada. Tomados em conjunto, os resultados da dissertação trazem informações relevantes para compreender os processos relacionados com a diversificação de espécies no gênero, bem como o papel dos polinizadores em dado processo.

Floral signals, such as odor, color, and shape, mediate the complex communication between flowers and pollinators. These characteristics, associated with reward systems such as nectar and pollen, are strategies developed by these sessile organisms to ensure the attraction, visitation, and pollinator’s constancy, thus, their effective reproduction. Specific floral signals often are related to some functional pollinator groups; however, these pollinators also can learn and associate not specific traits to the presence of rewards, thus enabling gene flow between species. The genus Nicotiana is a model used to study the contributions of hybridization events as a drive for species diversification, and its flowers vary in shape and color and establish different pollination relationships. Chapter I of this work proposed to create a floral olfactory signals database that outlines the current knowledge about floral volatile organic compounds (VOCs) for the genus. We found that while diurnal and nocturnal emissions are correlated with species pollination systems, phylogenetic relationships also influence the phenotype of closely correlated species. However, it was observed that knowledge about floral VOCs in Nicotiana is still very restricted to innate genetic expressions, which do not reflect the ecological reality of natural environments and intraspecific variation. In chapter II we conducted a case study in a hybrid population of Nicotiana alata and Nicotiana forgetiana confirming the need for more studies that consider environmental variations in the study of floral signals. The mentioned species establish relationships with different pollinators. However, the natural hybrid population displayed intermediate morphological and color characteristics between the parental species and exhibited patterns of segregation of characteristics in the cultivated offspring. Taken together, the results of this work provide relevant information to understand the processes related to the diversification of species in the genus.