Victoria Twort (Suécia): From museums to genomes: An overview of applications of next-generation sequencing

Data: 29 de novembro de 2018
Date: November 29th, 2018

Hora: 14h00
Time: 2:00 PM

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

De museus a genomas: uma visão geral das aplicações do sequenciamento de nova geração

O advento da tecnologia de sequenciamento de nova geração tem revolucionado o campo da Genética Comparativa. Inicialmente essa tecnologia era limitada a aplicações envolvendo organismos modelos, para os quais recursos genéticos já estavam presentes. Entretanto, o avanço contínuo e o refinamento dessas tecnologias tem expandido o escopo de aplicação para campos anteriormente inacessíveis e inexplorados, incluindo o estudo de espécies para as quais temos pouco ou nenhum recurso genético existente. Exemplos incluem genômica da conservação, investigação da expressão gênica em relação a atributos de interesse, genética de populações, museômica, metagenômica e assim por diante. Nessa palestra, vou apresentar uma visão geral de algumas das tecnologias disponíveis e suas aplicações, trazendo exemplos dos meus projetos de pesquisa.

Victoria Twort faz pós-doutorado na Universidade de Lund (Suécia). Ela é formada em biologia e física pela Universidade de Auckland (Nova Zelândia), e possui mestrado e doutorado pela Manaaki Whenua – Landcare Research e Universidade de Auckland (Nova Zelândia). Sua pesquisa de doutorado estava focada em investigar varis aspectos da biologia e evolução do Orthoptera wētā, endêmico da Nova Zelândia, usando sequenciamento de -nova geração. Atualmente, sua pesquisa de pós-doutorado está centrada na aplicação da genômica para amostras frescas e de museus, a fim de aumentar a amostragem de grupos de Lepidoptera pouco representados, e entender os padrões de história evolutiva e a diversificação genética ao longo da filogenia de Lepidoptera.

From museums to genomes: An overview of applications of next-generation sequencing

The advent of next-generation sequencing technology has revolutionised the field of comparative genetics. Initially this technology was limited to applications involving model organisms, for which genetic resources were already present. However, the continued advancement and refinement of these technologies has expanded the scope of application to previously inaccessible or unexplored fields, including the study of species for which we have little to no existing genetic resources. Examples include conservation genomics, investigation of gene expression in relation to traits of interest, population genetics, museomics, metagenomics and the list continues. In this talk, I will present an overview of some of the available technologies, and their applications, drawing on examples from my research projects.

Victoria Twort is a postdoctoral fellow at Lund University (Sweden). Victoria received her BSc in Biology and Physics at the University of Auckland (New Zealand), and obtained her MSc and PhD degrees at Manaaki Whenua – Landcare Research and The University of Auckland (New Zealand). Her PhD research focused on investigating various aspects of the biology and evolution of the endemic New Zealand wētā (Orthoptera) using next-generation sequencing approaches. Currently, her postdoctoral research focuses on the application of genomics to museum and fresh samples, in order to increasing the sampling of poorly represented Lepidoptera groups, and to better understand the genetic evolutionary history and diversification patterns across the Lepidoptera phylogeny.

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Giovanni Scopece (UNINA/Itália): The evolution of reproductive isolation in Mediterranean orchids

Data: 15 de outubro de 2018
Date: October 15th, 2018

Hora: 13h00
Time: 1:00 PM/AM

Local (Room): Sala da Congregação, Bloco L, Instituto de Biologia, Unicamp, Campinas, São Paulo, Brasil

A evolução do isolamento reprodutivo em orquídeas do Mediterrâneo

Orquídeas polinizadas por engodo sexual ou alimentar são caracterizadas por diferentes níveis de especificidade de polinizadores. Enquanto as com engodo alimentar demonstram fraco isolamento do polinizador, aquelas com engodo sexual mostram uma elevada especialização na polinização. Análises comparativas mostram que as orquídeas especializadas se baseiam principalmente em poucas barreiras reprodutivas pré-zigóticas e apresentam pouco isolamento de pós-zigótico. Já as orquídeas com fraco isolamento de polinizador, como as orquídeas com engodo alimentar, apresentam fortes evidências para múltiplas barreiras reprodutivas pós-zigóticas. O papel das barreiras pré-zigóticas nesse último grupo tem sido, com frequência, subestimado. Entretanto, um estudo recente mostrou que isolamento fenológico e de microhabitat contribui fortemente para o isolamento simpátrico de populações diploides e tetraploides de espécies polinizadas por engodo alimentar, sugerindo que essas barreiras podem levar populações simpátricas a evitar ou limitar a formação de triploides. Esses resultados sugerem que os mecanismos pré-zigóticos podem ser reforçados por seleção, e que quando diversas espécies evolutivamente muito próximas coexistem, o isolamento pré-zigótico pode produzir um padrão de mosaico dependendo de suas interações ecológicas.

Giovanni Scopece possui licenciatura em Ciências Naturais pela Universidade de Nápoles Federico II (UNINA, Itália) e doutorado em Biologia Vegetal pela Universidade da Calábria (Itália). Atualmente é pesquisador na Universidade de Nápoles Federico II. Sua atividade de pesquisa é focada principalmente no estudo das estratégias adaptativas de plantas com flores e na compreensão de seus efeitos sobre a hibridização, o isolamento reprodutivo e a formação de novas espécies. Em particular, a atividade de pesquisa visa compreender a dinâmica da especiação em grupos de orquídeas com diferentes níveis de especificidade de polinização. Seus estudos também focam na identificação das forças subjacentes às transições evolutivas entre estratégias generalistas e especialistas de polinização em orquídeas do Mediterrâneo. Por fim, também está interessado no estudo de estratégias adaptativas em espécies de interesse agrário, com particular referência à dinâmica de polinização e defesa de armazenamento.

The evolution of reproductive isolation in Mediterranean orchids

Food and sexually deceptive orchids are characterized by different levels of pollinator specificity. Whereas food-deceptive orchids show weak pollinator isolation, sexually deceptive species display a highly specialized pollination. Comparative analyses show that specialized orchids mostly rely on few premating reproductive barriers and have very little postmating isolation. In contrast, orchids with weak pollinator isolation, such as food-deceptive orchids, show strong evidence for multiple, postmating reproductive barriers. The role of premating barriers in this latter group has been thus often underestimated. However, a recent study showed that phenological and microhabitat isolation strongly contribute to reproductive isolation in sympatric diploid and tetraploid populations of a food-deceptive species suggesting that these barriers can evolve in sympatric populations to avoid or limit the formation of triploids. These findings suggest that prezygotic mechanisms can be reinforced by selection and that when multiple closely related species co-exist prezygotic isolation can produce a mosaic pattern depending on species ecological interactions.

Giovanni Scopece has a degree in Natural Sciences by the University of Naples Federico II (UNINA, Italy) and a PhD in Plant Biology by University of Calabria (Italy). Prof. Scopece is mainly focused on the study of the adaptive strategies of flowering plants and on the understanding of their effects on hybridization, reproductive isolation and the formation of new species. In particular, the research activity is aimed at understanding the dynamics of speciation in groups of orchids with different levels of specificity of pollination. A line of research has also concerned the identification of the forces that underlie the evolutionary transitions between generalist and specialist pollination strategies in Mediterranean orchids. Another research project is aimed at the study of adaptive strategies in species of agrarian interest, with particular reference to the dynamics of pollination and defense from storage.

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João Felipe Ginefra Toni (Goetheanum Research Institute): A estética dos verticilos: metamorfose, morfologia evolutiva do desenvolvimento floral e polinização em Sanguisorbeae (Rosaceae)

Data: 27 de Setembro de 2018
Date: September 27th, 2018

Hora:13h:00
Time: 01h:00 PM

Local (Room): Sala de defesa de Tese, Bloco O, Prédio da Pós graduação, Instituto de Biologia, Unicamp, Campinas, São Paulo, Brasil

A estética dos verticilos: metamorfose, morfologia evolutiva do desenvolvimento floral e polinização em Sanguisorbeae (Rosaceae)

RESUMO
Dentro de grupos taxonômicos maiores das Angiospermas, existe considerável variação na presença, número e disposição dos órgãos básicos de uma flor, como o perianto, e uma questão principal é quais são as diferenças subjacentes de desenvolvimento. Este estudo aborda esta questão de dois lados: primeiro, uma síntese sobre os paralelos entre os quadros conceituais do Desenvolvimento Evolutivo Floral e Morfologia Floral é feita, e segundo, a morfologia do desenvolvimento do perianto de sete espécies na tribo Sanguisorbeae é comparada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para entender a perda de pétalas e a evolução do perianto em Rosaceae. Três hipóteses alternativas foram testadas: (1) substituição homeótica de pétalas por estames; (2) aborto de primórdios de pétala; e (3) a perda total de pétalas por meio de redução floral. Nos gêneros Marcetella e Polylepis, a estreita definição de homeose foi sustentada pela presença de primórdios de pétalas que foram transformados em estames durante o desenvolvimento tardio. Em Sanguisorba e Acaena, não foi encontrado nenhum traço de rudimentos ou primórdios em posições alternisepais, refutando a hipótese de transformação homeótica ou aborto de pétalas e confirmando a perda total desses órgãos. Além disso, observou-se uma pronunciada petaloidia nas restantes espirais florais nestes dois últimos gêneros. Nesse caso, a perda de pétalas seria explicada tanto pela redução quanto pela introgressão do desenvolvimento de atributos de pétala nos outros verticilos, como um caso de compensação de desenvolvimento ligado a uma mudança da polinização pelo vento para a polinização por insetos. Este estudo enfatiza como a morfologia comparativa é não apenas descritiva, mas também explicativa, e complementa as abordagens moleculares no estudo do Desenvolvimento Evolutivo Floral.

João Felipe Ginefra Toni
Bacharel e Licenciado em Ciências Biológicas pela Universidade de São Paulo, Mestre em Ecologia e Botânica pelo Programa de Pós-Graduação da Universidade da Basileia, Suíça, e pelo Jardim Botânico Real de Edimburgo, Escócia. Depois de seu treinamento no The Nature Institute, em Ghent-NY, Estados Unidos, sob a orientação do biólogo Dr. Craig Holdrege, João Felipe mudou-se para Suíça para trabalhar como pesquisador associado no Instituto de Ciência Contextual da Seção de Ciências Naturais do Goetheanum, em Dornach, onde, desde 2011, realiza projetos de pesquisa em História, Filosofia e ensino de Biologia, morfologia e evolução floral. Em 2017, organizou no Goetheanum a conferência internacional Evolving Morphology, em ocasião da celebração dos 200 anos dos escritos morfológicos de Goethe. João também se dedica com afinco ao Ensino Fundamental e Médio como professor de Biologia e Ciências na Escola Rudolf Steiner Zürcher Oberland, em Wetzikon, Suíça, onde atualmente desenvolve seu projeto de doutorado na área de Ensino de Botânica pela Universidade Friederich-Schiller em Jena, Alemanha.

The aesthetics of the whorls: metamorphosis, floral morpho-evo-devo and shifts of pollination in Sanguisorbeae (Rosaceae)

ABSTRACT
Within larger taxonomic groups of the Angiosperms, considerable variation exists in the presence, number and arrangement of the basic organs of a flower, such as the perianth, and a main question is what the underlying developmental differences are. This study tackles this question from two sides: first, a synthesis on the parallels between the conceptual frameworks of Floral Evolutionary Development and Floral Morphology is made, and second, the developmental morphology of the perianth of seven species in the tribe Sanguisorbeae is compared by Scanning Electron Microscopy (SEM) in order to understand petal loss and perianth evolution in Rosaceae. Three alternative hypotheses were tested: (1) homeotic replacement of petals by stamens; (2) abortion of petal primordia; and (3) the total loss of petals by means of floral reduction. In the genera Marcetella and Polylepis, the narrow definition of homeosis was supported by the presence of petal primordia that were transformed into stamens during late development. In Sanguisorba and Acaena, no trace of rudiments or primordia in alternisepalous positions was found, thus refuting the hypothesis of homeotic transformation or abortion of petals and confirming the total loss of these organs. Moreover, a pronounced petaloidy was observed in the remaining floral whorls in these last two genera. In this case, petal loss would be explained both by reduction and developmental introgression of petal attributes into the other whorls, as a case of developmental trade-off linked with a shift from wind pollination back to insect pollination. This study emphasizes how comparative morphology is not only descriptive but also explanatory, and complements molecular approaches in the study of Floral Evolutionary Development.

João Felipe Ginefra Toni
Bachelor's Degree in Biological Sciences by the University of São Paulo, Master's Degree in Ecology and Botany by the Graduate Program at the University of Basel, Switzerland, and the Royal Botanic Gardens of Edinburgh, Scotland. After his training at The Nature Institute in Ghent-NY, United States, under the guidance of the biologist Dr. Craig Holdrege, John Philip moved to Switzerland to work as an associate researcher at the Contextual Science Institute of the Natural Sciences Section of Goetheanum, in Dornach, where, since 2011, conducts research projects in History, Philosophy and teaching of Biology, morphology and floral evolution. In 2017, he organized the international conference Evolving Morphology at the Goetheanum on the occasion of the celebration of the 200th anniversary of Goethe's morphological writings. João is also dedicated to his elementary and secondary education as a professor of biology and science at the Rudolf Steiner Zürcher Oberland School in Wetzikon, Switzerland, where he is currently developing his PhD project in the field of Botany Teaching by Friederich-Schiller University in Jena, Germany.