Sequenciamento parcial do genoma, análise evolutiva do plastoma e desenvolvimento de marcadores SSR em Dyckia ibiramensis (Reitz), Bromeliaceae

Abstract

Dyckia ibiramensis é uma espécie endêmica e criticamente ameaçada do sul do Brasil, adaptada a ambientes extremos e sob crescente ameaça, devido à pressão antrópica. Esta dissertação teve como objetivo a caracterização genética de D. ibiramensis, incluindo a análise parcial do genoma nuclear e total do genoma plastidial, bem como o desenvolvimento e validação de marcadores microssatélites. A dissertação foi organizada em dois capítulos, cada um abordando diferentes aspectos da biologia da espécie. No primeiro capítulo, realizou-se o sequenciamento parcial do genoma e a caracterização genômica de D. ibiramensis utilizando a tecnologia de sequenciamento de nova geração MinION Oxford Nanopore. A montagem parcial do genoma nuclear resultou na identificação de 3.734 genes, com um conteúdo de GC de 45,71%. O plastoma foi completamente montado, demonstrando uma estrutura quadripartite típica, composta por 125 genes. A análise dos elementos repetitivos mostrou que os retroelementos LTR são os mais prevalentes, representando 14,74% do genoma parcial. Estes achados fornecem uma base genômica para entender a biologia e a ecologia de D. ibiramensis, além de oferecer subsídios importantes para estratégias de conservação da espécie. O segundo capítulo focou no desenvolvimento de marcadores microssatélites a partir dos dados genômicos obtidos. Foram identificados 33.112 loci de microssatélites, dos quais 10 foram selecionados e validados em 30 amostras representativas de subpopulações naturais de D. ibiramensis. A validação desses marcadores demonstrou uma alta variabilidade genética entre os loci, com 93% da variação genética concentrada dentro dos indivíduos. Este resultado sugere uma elevada diversidade genética intraindividual, fundamental para a sobrevivência da espécie em ambientes extremos. Adicionalmente, foram encontradas evidências de gargalos populacionais, possivelmente associados a antigos eventos climáticos extremos, destacando a vulnerabilidade da espécie e a necessidade urgente de medidas conservacionistas. Como conclusão, os resultados obtidos nesta dissertação indicam que D. ibiramensis possui uma diversidade genética significativa, especialmente dentro dos indivíduos, o que pode ser relevante para sua sobrevivência em ambientes adversos. No entanto, a contínua pressão antrópica coloca a espécie em risco, levando à necessidade de intervenções de conservação imediatas. Os marcadores microssatélites desenvolvidos não apenas fornecem ferramentas para futuros estudos de diversidade genética, mas também poderão ser utilizados para monitorar e manejar as populações de D. ibiramensis, contribuindo para a conservação de espécies endêmicas ameaçadas.

Abstract: Dyckia ibiramensis is an endemic and critically endangered species from southern Brazil, adapted to extreme environments and increasingly threatened by anthropogenic pressures. This dissertation aimed at sequencing the partial genome and provide a comprehensive genetic characterization of D. ibiramensis, including the analysis of its partial nuclear genome and the whole plastidial genome, as well as the development and validation of microsatellite markers. The dissertation is organized into two chapters, each addressing different aspects of the species' biology. In the first chapter, the sequencing and the genomic characterization of D. ibiramensis was performed using Oxford Nanopore's MinION next-generation sequencing technology. The partial assembly of the nuclear genome resulted in the identification of 3,734 genes, with a GC content of 45.71%. The plastome was fully assembled, showing a typical quadripartite structure, comprising 125 genes. The analysis of repetitive elements revealed that LTR retroelements are the most prevalent, representing 14.74% of the partial genome. These findings provide a genomic basis for understanding the biology and ecology of D. ibiramensis, as well as offering important insights for the species' conservation strategies. The second chapter focused on the development of microsatellite markers from the genomic data obtained. A total of 33,112 microsatellite loci were identified, from which 10 were selected and validated in 30 representative samples of natural subpopulations of D. ibiramensis. The validation of these markers demonstrated high genetic variability among loci, with 93% of the genetic variation concentrated within individuals. This result suggests a high level of intraindividual genetic diversity, which is crucial for the species' survival in extreme environments. Additionally, evidence of population bottlenecks was found, possibly associated with ancient extreme climatic events, highlighting the species' vulnerability and the urgent need for conservation measures. In conclusion, the results obtained in this dissertation indicate that D. ibiramensis possesses significant genetic diversity, especially within individuals, which may be relevant for its survival in adverse environments. However, the continuous anthropic pressure leads the species at risk, requiring immediate conservation interventions. The microsatellite markers developed not only provide tools for future studies on genetic diversity but may also be used to monitor and manage populations of D. ibiramensis, contributing to the conservation of endangered endemic species.