A autopolinização ou autopolinização, um sistema de acasalamento em que uma flor se fertiliza, não é incomum. No entanto, a história evolutiva e a dinâmica por trás desse processo intrigante permanecem amplamente desconhecidas. Esse quebra-cabeça forma o cerne da pesquisa conduzida por Han e colegas, publicada no 'Annals of Botany'. o estudo deles focado no arbusto selvagem, Daphne Kiusiana, endêmica do leste da Ásia. Ele oferece insights sobre a fascinante jornada desde o cruzamento, onde uma planta é fertilizada por outra, até a autofecundação. A pesquisa decifra as sutis mudanças genéticas e morfológicas que se desenrolaram silenciosamente por mais de 100,000 anos.

A equipe de Han descobriu que as plantas na região leste do Daphne Kiusiana distribuição, que inclui o sudeste da Coreia e Kyushu, no Japão, exibe menos e flores menores em comparação com suas contrapartes na região ocidental (sudoeste da Coreia). Essa diminuição na visibilidade, juntamente com o aumento da taxa de autofecundação e níveis mais altos de homozigose — similaridade genética dentro de um indivíduo — são características do que é conhecido como 'síndrome de autofecundação'. Esta é uma mudança no sistema de acasalamento que foi observada de perto na evolução de muitas plantas com flores.

O que torna este estudo interessante é que Han e seus colegas estão estudando essa mudança em duas populações de plantas intimamente relacionadas. Em um comentário no papel, Zhang e seus colegas dizem:

…[S]estudos da síndrome de autofecundação raramente se concentraram em grupos intraespecíficos de populações (subespécies, variedades, etc.) com sistemas de acasalamento opostos, taxas variáveis ​​de autofecundação e/ou características florais. De fato, variantes intraespecíficas devem ser particularmente adequadas para estudar esse fenômeno, pois provavelmente representam instâncias de divergência recente, tornando mais viável inferir as condições demográficas e/ou (paleo-)ambientais (por exemplo, climáticas) populacionais sob as quais mudanças no sistema de acasalamento pode ter ocorrido.

Zhang et al. 2023

A equipe de Han usou uma série de análises genéticas avançadas para desvendar essa história. Eles empregaram microssatélites nucleares – sequências repetitivas de DNA usadas para medir a diversidade genética – e DNA de cloroplasto, para um sequenciamento de marcadores filogenéticos multiplexados. Essas técnicas permitiram traçar as histórias filogeográficas independentes das duas linhagens e identificar as características associadas a cada uma.

Os resultados revelaram que a linhagem oriental de Daphne Kiusiana mostrou uma redução gradual no tamanho efetivo da população, apesar de não haver sinais de um gargalo severo - um evento que levou a uma redução significativa na população. Isso contrastava com a linhagem ocidental, que sugeria que as plantas orientais estavam se autofecundando há um longo período. As mudanças morfológicas da linhagem oriental, marcadas por flores menores e em menor número, foram associadas a uma alta taxa de autofecundação e aumento da homozigose, onde as cópias materna e paterna de um gene são as mesmas.

Os resultados sugerem que essas mudanças morfológicas associadas à autofecundação datam de pelo menos 100,000 anos, impulsionadas pela seleção direcional para uma autopolinização eficiente. Ao contrário das suposições anteriores, a evolução da síndrome de selfing em Daphne Kiusiana não está fortemente associada a um gargalo populacional grave. Han e seus colegas declaram em seu artigo:

Nossos resultados sugerem que a linhagem de autofecundação em D. kiusiana tem sido amplamente impulsionado pela seleção direcional gradual em direção a níveis mais baixos de visibilidade floral e hercogamia para autopolinização eficiente em resposta a mudanças ambientais históricas. A transição para autofecundação acompanhada de modificações morfológicas pode ter sido desencadeada por severas interações competitivas entre/dentro das espécies. Fatores intrínsecos de D. kiusiana, como suas características de história de vida e nicho na sucessão ecológica, também podem ter sido importantes para facilitar sua evolução. Assim, a linhagem ou espécie da síndrome de autofecundação pode exibir uma assinatura demográfica de um tamanho efetivo da população gradualmente reduzido, como evidência de adaptação.

Han et al. 2023

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Han, E.-K., Tamaki, I., Oh, S.-H., Park, J.-S., Cho, W.-B., Jin, D.-P., Kim, B.- Y., Yang, S., Son, DC, Choi, H.-J., Gantsetseg, A., Isagi, Y. e Lee, J.-H. (2023) “Assinaturas genéticas e demográficas que acompanham a evolução da síndrome de selfing em Daphne Kiusiana, um arbusto perene" Annals of Botany, 131(5), pp. 751–767. Disponível em: https://doi.org/10.1093/aob/mcac142.