Mais do que uma morfologia espinhosa: variação do plastoma nos cactos palma (Opuntieae)

Os genomas plastidiais (plastomas) há muito são reconhecidos como altamente conservados em sua estrutura geral, tamanho, arranjo e conteúdo gênico entre as plantas terrestres. No entanto, estudos recentes mostraram que algumas linhagens apresentam variações incomuns em algumas dessas características. Membros da família dos cactos são uma dessas linhagens, com estruturas plastomiais distintas relatadas em linhagens díspares, incluindo perdas gênicas, inversões, movimentos de fronteiras ou perda da região invertida repetida (IR) canônica. No entanto, apenas uma pequena fração da diversidade de cactos foi analisada até agora. Aqui, investigamos as características do plastoma da tribo Opuntieae, os notáveis cactos palma, que representam uma das linhagens mais diversas e importantes de Cactaceae. Montamos de novo o plastoma de 43 espécies, representando uma amostragem abrangente da tribo, incluindo todos os sete gêneros, e analisamos sua evolução em um framework filogenético comparativo. Análises filogenômicas com diferentes conjuntos de dados (sequências completas do plastoma e apenas genes) foram realizadas, seguidas por análises de congruência para avaliar sinais subjacentes a nós contenciosos. Os plastomas variaram consideravelmente em comprimento, de 121 a 162 kbp, com diferenças marcantes no conteúdo e tamanho da região IR (eventos de contração e expansão), incluindo a falta do IR canônico em algumas linhagens e a pseudogenização ou perda de alguns genes. No geral, nove tipos diferentes de plastomas foram relatados, desviando na presença da região IR ou nos genes contidos no IR. No geral, as sequências do plastoma resolveram relações filogenéticas dentro dos principais clados de Opuntieae com altos valores de bootstrap, mas apresentaram alguns nós contenciosos dependendo do conjunto de dados analisado (por exemplo, plastoma completo vs. apenas genes). Análises de congruência revelaram que a maioria das regiões plastidiais carece de resolução filogenética, enquanto poucos marcadores estão apoiando a topologia mais provável. Da mesma forma, topologias alternativas são impulsionadas por um punhado de marcadores do plastoma, sugerindo nós recalcitrantes na filogenia. Nosso estudo revela uma natureza dinâmica da evolução do plastoma em linhagens proximamente relacionadas, lançando luz sobre características peculiares dos plastomas. A variação dos tipos de plastoma em Opuntieae é notável em tamanho, estrutura e conteúdo e pode ser importante para o reconhecimento de espécies em alguns clados principais. Desvendar conexões entre as causas da variação do plastoma e as consequências para a biologia, fisiologia, ecologia, diversificação e adaptação das espécies é um empreendimento promissor e ambicioso na pesquisa de cactos. Embora os dados do plastoma tenham resolvido as principais relações filogenéticas, a geração de dados genômicos nucleares é necessária para confrontar essas hipóteses e avaliar melhor os nós recalcitrantes.