Análisis de las relaciones evolutivas entre poblaciones diploides del complejo Turnera sidoides L. (Turneraceae)

Abstract

El objetivo general de esta tesis es analizar los mecanismos de evolución cromosómica ocurridos durante la diversificación del complejo T. sidoides a nivel diploide y de inferir las relaciones evolutivas entre sus subespecies y morfotipos.El análisis cromosómico mediante bandeo CMA/DAPI reveló la presencia de bandas CMA+/DAPI- restringidas a las constricciones secundarias, variando su número y posición entre las subespecies estudiadas. La técnica de FISH mostró que el patrón de los loci de ADNr 45S fue coincidente con las bandas CMA+/DAPI- asociadas con constriccionessecundarias. Todos los taxones presentaron un par de loci de ADNr 5S, excepto la subespecie holosericea que mostró dos. Estos marcadores cromosómicos mostraron un patrón conservado entre los morfotipos de la subespecie pinnatifida. El análisis de agrupamiento basado en dichos marcadores concuerda, en forma general, con el agrupamiento taxonómico realizado para la especie y evidencian que una diferenciacióncromosómica importante pudo haber ocurrido a nivel diploide.El análisis del contenido de ADN nuclear (valor 2C) mostró que los valores medios de las poblaciones diploides no presentaron diferencias estadísticamente significativas a nivel de subespecie, aunque se observaron diferencias significativas entre las poblaciones de la subespecie pinnatifida. Asimismo, el valor 2C mostró una correlación moderada-baja con la latitud y variables bioclimáticas, sugiriendo que dicha variación podría cumplir un papel adaptativo en las poblaciones de esta subespecie de amplia distribución geográfica.Los datos obtenidos de hibridaciones controladas entre diploides de diferentes subespecies y morfotipos indicaron la existencia de barreras reproductivas pre y postcigóticas, parcialmente desarrolladas a nivel diploide. La meiosis de la F1 presentó un apareamiento cromosómico regular en diacinesis y metafase I, sugiriendo que los genomios de los taxones parentales son similares, aunque se observaron porcentajesvariables de CMP con univalentes y multivalentes. La frecuencia de anormalidades en estadíos posteriores de la meiosis fue generalmente baja, mientras que la viabilidad del polen fue menor con respecto a la observada en los progenitores diploides, sugiriendo la existencia de barreras reproductivas que actuarían reduciendo la fertilidad de los híbridos. Sin embargo, la baja frecuencia de anormalidades meióticas sugiere que éstas no serían las únicas causantes de la esterilidad parcial de los híbridos, pudiendo estar involucrados otros fenómenos como hibridez estructural críptica o interacciones génicas negativas entre genes diferenciados.

The general aim of this thesis is to analyze the mechanisms of chromosome evolution that occurred during the diversification of the T. sidoides complex at diploid level and to infer the evolutionary relationships between its subspecies and morphotypes. Chromosomal analysis using the CMA/DAPI banding technique revealed CMA+ /DAPI- bands that were restricted to secondary constrictions and varied in number and position among the taxa analyzed. The FISH technique showed that the pattern of 45S rDNA loci was coincident with the CMA+ / DAPI- bands associated with the secondary constrictions. All taxa showed one pair of 5S rDNA loci, except for subspecies holosericea that showed two. These chromosomal markers showed a more conserved pattern among the morphotypes of subspecies pinnatifida. The cluster analysis based on these chromosomal markers is, in general, consistent with the taxonomic arrangement of the species and demonstrates that a significant chromosome differentiation could have occurred at diploid level. Analysis of the nuclear DNA content (2C-value) showed that mean values of the diploid populations were not statistically significant differences at subspecfic level, although significant differences were observed among populations of subspecies pinnatifida. Moreover, the C value showed a moderate-low correlation with latitude and bioclimatic variables, suggesting that this variation could play an adaptive role among the populations of this subspecies of wide geographical distribution. Data obtained from controlled hybridizations between diploid of different subspecies and morphotypes indicate the existence of pre- and post-zygotic reproductive barriers that are partially developed at diploid level. Meiosis of F1 hybrids showed a regular chromosome pairing at diacinesis and metaphase I, suggesting that the genomes of parental taxa are similar, although variable percentages of PMC with univalents and multivalents were observed. The frequency of abnormalities in later stages of meiosis was low in almost all cases, while pollen viability was lower compared to reported values in diploid progenitors, suggesting the existence of reproductive barriers that would act to reduce the fertility of the hybrids. However, the low frequency of abnormalities observed in meiosis suggests that such abnormalities could not be the only cause of the partial sterility of hybrids, and other phenomena such as cryptic structural hybridity or negative gene interactions between differentiated genes may be involved.