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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.59.2020.tde-10122019-143659
Document
Author
Full name
Paola de Lima Ferreira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2019
Supervisor
Committee
Groppo Junior, Milton (President)
Egea, Marcelo Monge
Pirani, Jose Rubens
Reginato, Marcelo
Rivera, Vanessa Lopes
Siniscalchi, Carolina Moriani
Title in English
Sunflower family in space and time: taxonomy, phylogenomics, historical biogeography and macroevolution of Barnadesioideae
Keywords in English
Barnadesieae
Biogeography
Compositae
Macroevolution
Phylogeny
Taxonomy
Abstract in English
The subfamily Barnadesioideae (Compositae) comprises ten genera and 84 species endemics to South America, distributed from Venezuela to Argentina, being mainly found in xeromorphic areas along the Andes and Patagonia. The interest in Barnadesioideae has considerably increased since they were recovered as sister to the rest of Compositae. Robust phylogenetic hypotheses allied to biogeographic, morphological and macroevolutionary studies can provide insights into the origin and diversification of the family as a whole. Previous phylogenetic studies based on morphological, molecular or combined datasets have been proposed for Barnadesioideae in the last 20 years, but their results were incongruent and did not have extensive molecular markers or taxonomic sampling. On the other hand, biogeographic hypothesis for the group has never been proposed using the fossils described for the group as calibration points and macroevolutionary studies have never been investigated. In this work, we proposed a phylogenetic hypothesis based on Next- Generation sequencing data that includes nearly 1,000 nuclear markers and almost complete plastid genomes for all those species. Our phylogenetic hypothesis comprises 9 of the 10 genera and about 60% of the species, and resolves the relationships with high support in the branches, clarifying their contentious clades, although the relationships in the Chuquiraga, Doniophyton and Duseniella clade remain unresolved due to low support in the branches. The phylogenetic tree inferred here was the first study to infer the divergence times using the fossils described for the subfamily as a calibration method. The biogeographic reconstruction proposes that Barnadesioideae originated in the Eocene at 49 million years ago, and the diversification of the most recent common ancestor of the genera would have started about 20 million years ago during the Miocene. Diversification studies propose that extinction and speciation rates were homogeneous and constant though time, and any shift was detected in the phylogeny. In addition to systematics, biogeographic and macroevolutionary studies, a generic synopsis for Barnadesioideae was also performed, updating the genera circumscription in the light of the new nomenclatural changes developed during the years studying the subfamily. The synopsis includes a key, updated and expanded morphological descriptions, geographical distribution maps, photographs of all genera as well as the morphological diversity of the apical and basal anther appendages. Together with the objectives and main results presented here, important collaborations were established resulting in a review and description of chemical compounds that were already published and certainly contribute to the evolutionary insights into the group and support its delimitation.
Title in Portuguese
Família dos girassóis no espaço e no tempo: taxonomia, filogenômica, biogeografia histórica e macroevolução de Barnadesioideae
Keywords in Portuguese
Barnadesieae
Biogeografia
Compositae
Filogenia
Macroevolução
Taxonomia
Abstract in Portuguese
A subfamília Barnadesioideae (Compositae) compreende dez gêneros e 84 espécies endêmicos da América do Sul, distribuídos da Venezuela até a Argentina, sendo principalmente encontrados em áreas xeromórficas ao longo dos Andes e da Patagônia. O interesse em Barnadesioideae vem aumentando consideravelmente desde a descoberta que constituem o grupo irmão para todo o restante das Compostas. Hipóteses filogenéticas robustas associadas a estudos biogeográficos, morfológicos e macroevolutivos podem elucidar questões relativas à origem e diversificação da família como um todo. Estudos filogenéticos prévios baseados em dados morfológicos, moleculares ou combinadas têm sido propostas para Barnadesioideae nos últimos 20 anos, porém seus resultados são incongruentes e não possuem uma extensa amostragem de marcadores moleculares ou taxonômica. Por outro lado, hipóteses biogeográficas para o grupo nunca foram propostas utilizandos os fósseis descritos para o grupo como método de calibração e estudos macroevolutivos nunca foram investigados. Neste trabalho, propusemos uma hipótese filogenética baseada em dados de sequenciamento de Nova Geração que incluem quase mil marcadores nucleares e genomas plastidiais quase que completos para todas as espécies. Nossa hipótese filogenética compreende 9 dos 10 gêneros e cerca de 60% das espécies atualmente circunscritas para a subfamília e resolve as relações com alto suporte nos ramos, esclarecendo seus clados contenciosos, embora as relações no clado Chuquiraga, Doniophyton e Duseniella ainda sejam duvidosas devido ao baixo suporte nos ramos. A árvore filogenética inferida neste trabalho foi utilizada pela primeira vez para inferir os tempos de divergência das linhagens utilizando os fósseis descritos para a subfamília como método de calibração. A reconstrução biogeográfica propõe que Barnadesioideae originou-se no Eoceno há c. 49 Milhões de anos e a diversificação do ancestral comum mais recente dos gêneros teria iniciado há cerca de 20 milhões de anos durante o Mioceno. Estudos de diversificação propõe que as taxas de extinção e especiação foram homogêneas e constantes através do tempo, não sendo detectada nenhuma mudança na filogenia. Além dos estudos sistemáticos, biogeográficos e macroevolutivos, também foi realizada uma sinopse genérica para Barnadesioideae, atualizando a circunscrição dos gêneros frente as novas mudanças nomenclaturais desenvolvidas ao longo dos anos de estudos na subfamília. A sinopse inclui uma chave de identificação, descrições morfológicas atualizadas e expandidas, mapas de distribuição geográfica, fotografias de todos os gêneros bem como da diversidade morfológica dos apêndices apicais e basais das anteras. Paralelamente aos objetivos e resultados principais apresentados nesta tese, importantes colaborações foram estabelecidas resultando em publicações de revisão e descrição de compostos químicos que certamente contribuem o conhecimento evolutivo a cerca do grupo além de auxiliar em sua delimitação.
 
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Release Date
2021-12-10
Publishing Date
2020-05-13
 
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