Martha Serrano: Gesneriaceae diversification patterns and genetic evidence for pollination shifts in the Neotropics

Data: 3 de julho de 2015
Date: July 3rd,2015

Hora: 14h:00
Time: 2h:00 PM

Local (Room): Sala de Defesa de Tese, Bloco O, prédio da pós graduação, Instituto de Biologia, Unicamp, Campinas, São Paulo, Brasil

Padrões de diversificação de Gesneriaceae e evidência genética de mudanças na polinização nos Neotrópicos

A subfamília Gesnerioideae é uma linhagem amplamente distribuída na região Neotropical, com grandes disparidades de riqueza de espécies entre os clados e uma alta diversidade morfológica. Com base em quatro regiões do DNA nuclear e cloroplástico reconstruímos uma árvore filogenética com 600 espécies e examinamos mudanças temporais e de linhagem específica nas taxas de diversificação, a evolução de diferentes sistemas de polinização e sua influência no processo de diversificação. Nossos resultados sugerem que a diversificação das espécies da subfamília Gesnerioideae nos Neotrópicos foi promovido por uma combinação de alterações extrínsecas e morfológicas que abriram sucessivamente novas oportunidades ecológicas para a especiação. A transição repetida a polinização por beija-flores durante Mioceno é identificado como um atributo convergente provocando radiações secundárias nas regiões montanhosas. Além disso, esta evolução repetida de tipos de polinização na subfamília produziu fortes fenótipos florais convergentes para diferentes grupos funcionais (insetos, beija-flores e morcegos). A compreensão da base genética dessas convergências florais requer a investigação dos loci envolvidos, expressão gênica e padrões de regulação. Nesta palestra, apresentamos o desenvolvimento dos recursos transcriptómicos em seis espécies não-modelo da subfamília. Os potenciais mecanismos em que se baseiam essas mudanças na polinização incluem diferenças de expressão e seleção sobre genes específicos, como descrito para outros sistemas de plantas. Nas nossas espécies, estes mecanismos devem facilitar as numerosas transições fenotípicas observadas. A nossa pesquisa sobre a expressão gênica diferencial para três casos de mudanças de polinizadores permitiu a identificação de genes candidatos envolvidos na simetria floral, o metabolismo do açúcar e fatores de transcrição. Em conjunto, nossas análises ajudam a caracterizar os processos que conduzem à especiação em grupos com alta de riqueza em espécies de plantas Neotropicais.

Gesneriaceae diversification patterns and genetic evidence for pollination shifts in the Neotropics

The Gesnerioideae sub-family is a widely distributed lineage over the Neotropical region, with large disparities in species richness across clades and a high morphological diversity.  Based on four nuclear and chloroplastic DNA regions we reconstructed a phylogenetic tree with 600 species and examined for temporal and lineage-specific shifts in diversification rates, the evolution of different pollination systems and their influence in the diversification process. Our results suggests that species diversification in the Neotropical Gesnerioideae has been promoted by a combination of extrinsic and morphological changes that successively opened new ecological opportunities for speciation. The repeated transition to hummingbird pollination during Miocene is identified as a convergent trait triggering secondary radiations in the montane regions. In addition, this repeated evolution of pollination types in the sub-family has produced strong convergent floral phenotypes for different functional groups (insects, hummingbirds and bats). Understanding the genetic basis of these floral convergences requires the investigation of the loci involved, gene expression and regulatory patterns. Here, we present the development of the transcriptomic resources in six non-model species of the sub-family. The potential mechanisms underlaying these pollination shifts include expression differences and selection on specific genes as described for other plant systems. In our species, those mechanisms should facilitate the numerous and labile phenotypic transitions observed. Our examination of differential gene expression for three cases of pollinator shifts allowed the identification of candidate genes involved in floral symmetry, sugar metabolism and transcription factors. Altogether, our analyses help to characterize the processes leading to speciation in rich groups of Neotropical plants.

Martha Serrano

Possui bacharelado em Biologia pela Universidad Industrial de Santander (Bucaramanga, Colômbia) e Mestrado em Biologia, com enfase em Sistemática pela Universidad Nacional de Colombia (Bogotá, Colômbia). Atualmente ela está fazendo o doutorado no Laboratório de Filogenética na University of Lausanne na Suíça. Atualmente, o objetivo da sua pesquisa é examinar a evolução morfológica, ecológica e molecular durante os processos de especiação de linhagens de plantas Neotropicais. Mais especificamente, diferenças marcantes na riqueza de espécies entre clados da família Gesneriaceae podem sugerir que vários fatores aumentaram ou diminuíram as provabilidades de diversificação na evolução, integrando métodos filogenéticos, ecológicos e comparativos. Além do anterior, também objetiva investigar as diferenças na variação e expressão genética de várias mudanças na polinização em espécies da família Gesneriaceae. Os resultados da sua pesquisa contribuirão ao entendimento de fatores que tem um papel nos processos de diversificação nos hotspots de biodiversidade nos Neotrópicos.

She has a Bachelor degree in Biology by the Universidad Industrial de Santander (Bucaramanga, Colombia) and a Masters degree with Distinction in Sciences - Biology, with emphasis on Systematics by the Universidad Nacional de Colombia (Bogotá, Colombia). She is a Ph.D. candidate in the Phylogenetics Lab, University of Lausanne, Switzerland. Currently, her Ph.D. research goal is to examine morphological, ecological and molecular evolution during speciation of Neotropical plant lineages. In particular, substantial differences on species richness across clades in Gesneriaceae family may suggest that several factors have potentially increased or decreased diversification probabilities during their evolution, integrating phylogenetic, ecological and comparative methods. Additionaly, she investigates the genetic variation and gene expression differences of multiple pollination shifts in species of the Gesneriaceae family. The findings of her research will contribute to the understanding of factors playing a role on diversification processes in the Neotropical biodiversity hotspots.

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