Análisis filogenético del género Piper (Piperáceae) utilizando las ...

Análisis filogenético del género Piper (Piperáceae) utilizando las secuencias parciales de
cuatro genes cloroplásticos ((ndhF; TrnL; TrnL-TrnF; psbJ-petA) y uno nuclear (g3pd).
Introducción:
Carlos Gerardo García Valbuena
Universidad Industrial de Santander
En las Magnoliófitas, Piper es un género de amplia distribución y diversidad dentro de las
Piperáceas. Su distribución va desde los 0 hasta los 2500 m.s.n.m., a demás, está
representada en el neotrópico y paleotrópico; con 700 spp. en los trópicos americanos y 300
spp. en Asia [1, 2]. A pesar de su distribución, las especies de Piper son morfológicamente
uniformes, con hojas simples y alternas, nodos hinchados y algunas, con espacios y
producción de cuerpos perlados que permite asociaciones con hormigas. Esta uniformidad
hace que la taxonomía de Piper sustentada únicamente en morfología sea difícil y enigmática.
Sin embargo, en la actualidad, trabajos filogenéticos, han permitido reducir el número de
individuos aceptados en piper, como consecuencia, sistemas más robustos de clasificación
infragenérica fundamentados en datos morfológicos y moleculares brindan una nueva
perspectiva sobre su taxonomía y monofília de los grupos infragenéricos que la conforman. [1,
2, 3, 4]. Dada la importancia de seguir indagando sobre el género Piper, el objetivo de este
trabajo es evaluar con datos moleculares las relaciones filogenéticas dentro de este género
para evaluar si existe o no monofília.
Materiales y Métodos:
Se utilizaron 19 taxa para él análisis filogenético, de los cuales, 16 pertenecen al género Piper
y 3 taxa al género Peperomia (outgroup); ambos géneros incluidos en la familia Piperácea.
Para el análisis filogenético se utilizó secuencias de ADN de cinco genes, de los cuales cuatro
son cloroplásticos (ndhF; TrnL; TrnL-TrnF; psbJ-petA) y uno nuclear. (g3pd) [5, 4]. Los
nombres, así como sus códigos de acceso GenBank se encuentran en la (tabla 1, en hoja de
anexos). Cada uno de los genes mencionados, fueron alineados utilizando MUSCLE 3.7 [6].
Con JModelTest 0.1 se escogió el mejor modelo evolutivo para cada uno de los cinco genes,
utilizando el criterio de Akaike (AIC) [7]. Para el análisis de máxima verosimilitud se utilizó
Phyml con un bootstrap de 100 repeticiones (Anexo 1). Se realizó un análisis de sensibilidad en
POY 4.1.1 [8]; en donde se construyó 50 arboles (Build 50) y permutación de las ramas
SPR+TBR usando swap (). Se analizaron 243 set de costos teniendo en cuenta tres matrices
(Ts1, Tv1, g1); (Ts1, Tv2, g2); (Ts1, Tv2, g4) para así poder calcular el costo optimo de los
datos y el índice de incongruencia de Farris (ILD) escogiéndose el de menor valor (Anexo 2).
Ese valor de (ILD) de menor valor fue analizado utilizando el criterio de máxima parsimonia en
TNT 1.1 [10]. Con Mr.Bayes 3.1.2 [9]; se realizó una caminata exploratoria con 5000000 de
generaciones y tres cadenas. Las topologías fueron obtenidas usando TNT y Treeview 1.1.6
[11]
Resultados y Discusión:
El análisis de sensibilidad (ILD) más bajo calculado fue de 0.0625 y este, se obtuvo de la
iteración 11311. Anexo 2. Los modelos evolutivos obtenidos según el criterio Akaike fue el de
TVM+G [7] para los genes ndhF, trnL, trnl-trnF, psbJ-petA (genes cloroplásticos) y de
TPM1uf+G para el gen nuclear (g3pd). Las topologías obtenidas con el análisis de máxima
verosimilitud para cada uno de los cinco genes evaluados (Anexo 1); mostraron a nivel
genérico monofília con respecto a Peperomia. Sin embargo, a nivel infragenérico se formaron
subgrupos, algunos con soportes mayores a 75, como es el caso de los genes cloroplásticos
ndhF y trnF (Anexo 1) donde dos subgrupos pertenecientes a Piper de Asia (P.
guazapacanense, P. porphyrophyllum, P. hancei, P. pingbienense, P. sarmentosum, P. Harder,
P. borbonense) y otro a las Piper neotropicales (P. nudifolium, P. auritum, P. garagaranum, P.

aduncum) son claramente percibidos. Con el análisis Bayesiano se generó un árbol de
evidencia total (Figura 1a) con valores probabilísticos a priori que soportan la monofília del
género Piper así como la formación de sub grupos a nivel infragenérico también pertenecientes
a las Piper neotropicales y asiáticas [1.4]. El soporte de Bremer calculado con TNT (Figura 1b),
la formación de grupos infragenéricos presento nodos con valores de soporte por encima de
84, sin embargo, no mostro notables agrupaciones entre Piper neotropicales y asiáticas
principalmente hacia la parte basal de la topología.
Figura 1. Árboles de evidencia total. a) análisis bayesiano del género Piper utilizando 5 genes. La grafica de
fondo blanco muestra los dos grupos formados a nivel infragenérico; b) Soporte de Bremer para parsimonia en
fondo gris. Los corchete de color rojo las especies neotropicales y en azul las especies asiáticas.
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4. Jaramillo, M. A., Callejas, R., Davison, C., Smith, J. F., Stevens, A. C., y Tepe, E. J.
2008. A Phylogeny of the Tropical Genus Piper Using ITS and the Chloroplast Intron
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species-rich genera in the late cretaceous whit lates species divergence in the tertiary:
a phylogenetic, biogeographic and molecular dating analysis of Piper and Peperomia
(Piperaceae). Plant Systematic and Evolution 275: 9-30.
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8. Varón, A., L. S. Vinh, I. Bomash, W. C.Wheeler. 2009. POY 4.1.1. American Museum of
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9. Ronquist, F. y J. P. Huelsenbeck. 2001. MRBAYES 3.1.2: Bayesian phylogenetic
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10. Goloboff, P.; Farris, S.; Nixon, K. 2003. TNT (Tree analysis using New Technology)
ver. 1.1. Publicado por los autores, Tucumán, Argentina. Disponible en
.
11. Page, R. D. M. 1986. An applicaton to display phylogenetic treeson personal
computers. Computer Application in the Biosciences 12: 357-358.

C
D
E
Anexo 1. Topologías obtenidas con el análisis ML para cada uno de los 5 genes ndhF (A), trnL
(B), G3P=G3pd (C), TrnL-TrnF (D) y psbJ-petA (D) de Piper spp. Los números sobre las ramas
representan el Bootstrap. Las especies tropicales son presentadas en corchetes de color
naranja. En color azul las Piper spp de Asia.

Anexo 2. Datos del análisis de sensibilidad. En rojo se denota el menor valor de ILD obtenido.
EVIDENCIAS PARCIALES
Evidencia Total ILD
1.gen ndhF 2.gen trnL 3.gen G3P 4.gen trnL- trnF 5.gen psbJ- petA
costo 1 1486 446 1831 334 893
costo 2 2479 791 3246 603 1546
costo 3 3448 1256 4863 989 2117
11311 1486 446 4863 334 893 8557 0,06252191