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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Guillermo Federico Padilla Gonzalez
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2018
Supervisor
Committee
Costa, Fernando Batista da (President)
Carollo, Carlos Alexandre
Gobbo Neto, Leonardo
Groppo Junior, Milton
Spring, Otmar
Title in Portuguese
Metabolômica e evolução de caracteres químicos na subtribo Espeletiinae (Asteraceae)
Keywords in Portuguese
Espeletiinae
Evolução química
Metabolômica
Smallanthus
Abstract in Portuguese
A subtribo Espeletiinae (Asteraceae) representa um exemplo clássico de adaptação em ecossistemas tropicais de altitudes elevadas. No entanto, estudos que combinem diferentes campos de pesquisa ainda são necessários para entender este caso proeminente de radiações adaptativas rápidas nos trópicos. Esta tese fornece uma abordagem multidisciplinar combinando informação metabolômica, biogeográfica, taxonômica, evolutiva, química, molecular e ecológica, para um estudo aprofundado da subtribo Espeletiinae e do seu gênero irmão Smallanthus. Através de análises metabolômicas baseadas em cromatografia líquida de ultra-alta eficiência acoplada a espectrometria de massas, nós fornecemos, pela primeira vez, evidências metabolômicas de segregação alopátrica em Espeletiinae e evidência metabolômica apoiando a possível segregação do gênero Espeletia em dois gêneros diferentes com distintas impressões digitais metabólicas. Em combinação com a filogenia molecular da subtribo e amplificações por PCR, demonstramos que a evolução dos caracteres químicos em Espeletiine seguiu cenários complexos de mudança química com alguns caracteres representando sinapomorfias químicas e outros representando múltiplos ganhos e perdas, implicando em evolução convergente. Por fim, analisando os padrões de expressão dos principais genes envolvidos na biossíntese de ácidos clorogênicos, flavonoides e lactonas sesquiterpênicas, em combinação com análises metabolômicas e informações ambientais, relatamos a regulação ambiental e de desenvolvimento do metabolismo secundário de Smallanthus sonchifolius, fornecendo informações relevantes para o entendimento dos fatores regulatórios e possíveis papéis adaptativos dos metabólitos secundários em táxons andinos. Em conclusão, esta tese fornece uma compreensão holística de uma linhagem que representa um exemplo clássico de radiações adaptativas rápidas nos Andes tropicais, abrindo uma nova perspectiva intrigante de pesquisa em outros grupos
Title in English
Metabolomics and evolution of chemical traits in the subtribe Espeletiinae (Asteraceae)
Keywords in English
Chemical evolution
Espeletiinae
Metabolomics
Smallanthus
Abstract in English
The subtribe Espeletiinae (Asteraceae) represents a classic example of adaptation in tropical high-elevation ecosystems. However, studies bringing different research fields are still necessary to understand this prominent case of rapid adaptive radiations in the tropics. This dissertation provides a multidisciplinary approach combining metabolomic, biogeographic, taxonomical, evolutionary, chemical, molecular and ecological information, for an in-depth study of the subtribe Espeletiinae and its sister genus Smallanthus. Through metabolomic analyses based on ultrahigh-performance liquid chromatography-mass spectrometry, we provide, for the first time, metabolomic evidence of allopatric segregation in Espeletiinae and metabolomic evidence supporting a putative segregation of the genus Espeletia in two different genera with distinctive metabolic fingerprints. In combination with the molecular phylogeny of the subtribe and PCR amplifications, we also demonstrate that the evolution of chemical traits in Espeletiinae followed complex scenarios of chemical change with some traits representing chemical synapomorphies and other traits being gained and lost multiple times implying convergent evolution. Lastly, by analyzing the expression patterns of key genes involved in the biosynthesis of chlorogenic acids, flavonoids and sesquiterpene lactones, in combination with metabolomic analyses and environmental information, we report the developmental and environmental regulation of the secondary metabolism of Smallanthus sonchifolius, providing relevant information towards the understanding of the regulatory factors and possible adaptive roles of secondary metabolites in Andean taxa. In conclusion, this dissertation provides a holistic understanding of a lineage representing a classic example of rapid adaptive radiations in the tropical Andes, opening an intriguing new perspective of research in other groups
 
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Release Date
2021-05-21
Publishing Date
2019-08-09
 
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