Complexo Epidendrum secundum como modelo de estudo multidisciplinar na delimitação de espécies

Abstract

O uso de fontes de dados diversas e de modo integrado tem facilitado o entendimento dos limites interespecíficos de grupos com difícil delimitação taxonômica, principalmente na região neotropical, que abriga a maior biodiversidade do planeta decorrente de processos de diversificação evolutiva. Epidendrum L. é o maior gênero de orquídeas nos neotrópicos; E. secundum e E. xanthinum, pertencentes ao denominado “complexo E. secundum” e distribuídas de maneira disjunta na Cadeia do Espinhaço e Serra do Mar, apresentam problemas de delimitação taxonômica devido ao grande polimorfismo quanto ao tamanho e forma das flores, sendo a existência de mais de uma espécie tema de muitos debates. Apesar de E. secundum e E. xanthinum apresentarem flores com cores contrastantes, estas espécies já foram consideradas como pertencentes a uma única espécie. O presente trabalho propôs responder as seguintes questões: 1) Existem diferenças micromorfológicas e anatômicas florais entre E. secundum e E. xanthinum, incluindo amostras de diferentes populações? 2) Indivíduos de E. secundum e E. xanthinum, provenientes de diferentes populações, exibem um padrão de monofiletismo recíproco, com diferentes ancestrais exclusivos? 3) Com base nessas diferentes fontes de dados, espécimes de E. secundum e E. xanthinum podem ser considerados como espécies distintas? Para tanto, foi estudada a micromorfologia e a anatomia floral de E. secundum e E. xanthinum a partir de técnicas usuais de microscopias de luz e eletrônica de varredura; também foram realizadas análises moleculares, utilizando sequências de DNA nuclear (região ITS) e do cloroplasto (clp-psb, ndhJ-tabE), previamente testadas em Epidendrum. Foi observada uniformidade nos caracteres micromorfológicos e anatômicos florais levantados, tanto para indivíduos de localidades disjuntas, mas de uma mesma espécie, quanto para aqueles de espécies diferentes. Contudo, algumas diferenças foram encontradas, especialmente para o labelo das amostras analisadas, com relação à presença de estômatos em diferentes regiões das peças florais estudadas, ao formato das células em vista frontal e do formato das suas paredes periclinais externas em secção transversal. Das 216 características micromorfológicas e anatômicas florais aqui avaliadas, apenas 54 delas são variáveis, sendo que somente cinco poderiam ser utilizadas para distinguir os indivíduos em nível específico. As análises moleculares, por outro lado, apresentaram grande suporte para a divisão dos indivíduos selecionados em dois clados monofiléticos, corroborando a divisão prévia das espécies de E. secundum e E. xanthinum proposta com base na coloração de suas flores.

The use of various data sources in an integrated manner has facilitated the understanding of interspecific group limits, mainly in the neotropical region whose great biodiversity is related to evolutionary diversification processes. Epidendrum L. is the largest genus of orchids in the Neotropics; E. secundum and E. xanthinum belong to the called "E. secundum complex" with disjoint distribution in the Espinhaço Range (State of Minas Gerais, Brazil) and Serra do Mar (State of Rio de Janeiro, Brazil). The taxonomic delimitation problems in the complex are due to the large polymorphism as the size and shape of flowers, resulting in discussion about the existence of more than one species. Although E. secundum and E. xanthinum present flowers with contrasting colors, they have been considered as belonging to a single one. This work aimed to answer the following questions: 1) Are there floral micromorphological and anatomical differences between samples from different populations of E. secundum and E. xanthinum? 2) Does individuals from E. secundum and E. xanthinum, from distinct populations, display a reciprocal monophyly pattern, with different and exclusive ancestors? 3) Based on different data sources, can individuals from E. secundum and E. xanthinum be considered as distinct species? Therefore, we assessed the floral micromorphology and anatomy of E. secundum and E. xanthinum based on usual light and scanning electron microscopies; molecular analyzes were also performed using the nuclear (ITS region) and chloroplast (clp-psb, ndhJ-tabE) DNA sequences previously tested in Epidendrum. In the present study, we found that most of floral micromorphological and anatomical characters are shared by both E. secundum and E. xanthinum samples from disjoint populations, including individuals of what are previously considered different species. Nevertheless, some differences were found, especially for the labellum of the samples analyzed, mainly for the presence of stomata at different regions, the cell shape in frontal view and the shape of outer periclinal. From 216 floral micromorphological and anatomical characters assessed, only 54 are variable and just five could be used to distinguish individuals at specific level. On the other hand, molecular analysis strongly supports the division of the selected individuals into two monophyletic clades, corroborating the previous division of E. secundum and E. xanthinum as two different species based on colour of the flowers.