Genetic diversity of Litopenaeus vannamei cultivated in Bahia State, Brazil

O objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade genética de estoques comerciais do camarão Litopenaeus vannamei, por meio de marcadores RAPD e diferentes métodos estatísticos de análises, em Canavieiras, BA. Vinte primers foram utilizados para a obtenção de 59 marcadores polimórficos. A análise com o programa AMOVA evidenciou diferenciação genética significativa entre os estoques, com ΦST = 0,186 (p < 0,001). Entretanto, as análises obtidas com o programa HICKORY sugeriram não existir estruturação (θβ = 0,002), mas considerável taxa de endogamia dentro dos estoques, em razão, provavelmente, do cruzamento entre indivíduos geneticamente mais similares (f = 0,729). Testes com bootstrap mostraram 48 como o número mínimo de marcadores RAPD adequados para estudos de variabilidade genética nessa espécie. Pelo dendrograma, gerado a partir da matriz de similaridade de Jaccard (Sj), observou-se que nos três estoques comerciais estudados existem animais geneticamente distintos.The objective of this work was to evaluate the genetic variability of commercial stocks of shrimp Litopenaeus vannamei, using RAPD markers and different statistical methods of analysis in Canavieiras, BA, Brazil. Twenty primers were used to obtain 59 polymorphic markers. A significant differentiation among stocks, with ΦST= 0.186 (p < 0.001), was observed by analysis with the software AMOVA. However, an analysis with the software HICKORY suggested no genetic structure (θβ = 0.002), but considerable inbreeding within stocks, possibly due to consanguineous crossings (f = 0.729). Statistical tests with bootstrap indicated 48 as the minimum number of RAPD markers suitable for studies on genetic variability of this species. By the dendrogram produced from the Jaccard similarity matrix, it was observed that the analyzed stocks are composed of genetically different individuals

Single nucleotide polymorphisms from Theobroma cacao expressed sequence tags associated with witches' broom disease in cacao

In order to increase the efficiency of cacao tree resistance to witches¿ broom disease, which is caused by Moniliophthora perniciosa (Tricholomataceae), we looked for molecular markers that could help in the selection of resistant cacao genotypes. Among the different markers useful for developing marker-assisted selection, single nucleotide polymorphisms (SNPs) constitute the most common type of sequence difference between alleles and can be easily detected by in silico analysis from expressed sequence tag libraries. We report the first detection and analysis of SNPs from cacao-M. perniciosa interaction expressed sequence tags, using bioinformatics. Selection based on analysis of these SNPs should be useful for developing cacao varieties resistant to this devastating disease. (Résumé d'auteur

Otimização da extração e amplificação de DNA de dendezeiro: folhas em diferentes fases de desenvolvimento

The objective of this study was to optimize and establish a protocol to enhance the quality and quantity of deoxyribonucleic acid (DNA) extracted from leaves under different development stages and conservation conditions collected from mature plants and seedlings. Furthermore, we aimed to standardize the polymerase chain reaction (PCR) and select an inter simple sequence repeat (ISSR) marker for Elaeis guineensis (oil palm). The modified cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) protocol, which used β-mercaptoethanol (0.3%) and polyvinylpyrrolidone (PVP 3%) supplementation in the extraction buffer and 10 % CTAB with 1.4 M NaCl for a 20-min incubation at 65ºC, resulted in improved DNA quality and quantity. However, this protocol presented variable results among samples, probably due to variations in leaf degradation levels and development stages. The two PCR protocols (I and II) for amplifying the DNA, differed mainly in the presence or absence of bovine serum albumin (BSA) and primer concentration. Although, a correlation between PCR amplification and the quality of the DNA extracted from leaves was not established, the addition of BSA (0.075 mg/mL) and the highest primer concentration (0.5 pmol) (protocol II) resulted in more intense and distinguishable bands on gel electrophoresis. DNA quality was essential for a satisfying amplification, considering all the samples. The use of protocol II allowed the selection of five primers: UBC 807, 810, 812, 834, and 848; these were used in the amplification of the DNA extracted from 13 families consisting of one parental plant and eight progenies each.O objetivo deste estudo foi otimizar e estabelecer um protocolo visando elevar a qualidade e quantidade do ácido desoxirribonucleico (DNA) extraído de folhas, em diferentes estágios de desenvolvimento e conservação, coletadas em plantas adultas e plantas jovens. Além disso, almejou-se padronizar a amplificação via reação de polimerase em cadeia (PCR) e selecionar os marcadores de inter sequência simples repetida (ISSR) de Elaeis guineensis (dendezeiro). O protocolo brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) modificado, devido à suplementação com betamercapto etanol (0,3%) e polivinilpirrolidone (PVP) (3%) no tampão de extração e CTAB 10% com 1,4 M de NaCl a 20 min de incubação, a 650C, resultou em melhorias qualitativas e quantitativas na extração do DNA, mas com variações entre amostras, provavelmente, devido às variações na degradação e estágio de desenvolvimento das folhas. Foram utilizados dois protocolos de PCR (I e II) para a amplificação do DNA, os quais diferiram principalmente com relação à presença de albumina de soro bovino (BSA) e concentração de primer. Não foi realizada a correlação entre amplificação via PCR e qualidade de DNA, obtidos de folhas danificadas ou sadias, mas se observou que a adição de BSA (0,075 mg/mL) e o aumento na concentração de primer (0,5 pcmol) (protocolo II) resultou em bandas mais intensas e distinguíveis, porém se ressalta que a qualidade do DNA foi essencial para uma boa amplificação, considerando-se todas as amostras. A amplificação do DNA com o protocolo II possibilitou a seleção de cinco primers: UBC 807, 810, 812, 834 e 848; os quais foram utilizados para a amplificação de13 famílias, compostas de uma planta parental e oito progênies cada

Inferences about quantitative inheritance and genetic structure on natural populanons in the Euterpe edulis Mart. with macrosatellite markers

A palmeira produtora do palmito de melhor qualidade das regiões Sul e Sudeste do Brasil, Euterpe edulis Mart., vem sendo amplamente explorada nas Florestas Tropicais e matas de galeria ao longo dos anos. A conservação desta espécie pode ser efetuada por meio do manejo sustentado ou de seu plantio comercial, com a manutenção das populações naturais. Para que as estratégias de conservação in situ de qualquer espécie tropical sejam bem elaboradas, é fundamental o conhecimento das características genéticas e demográficas das populações a conservar. Uma bateria de 18 locos microssatélites (ou SSR) altamente informativos foi desenvolvida para E. edulis. Tais marcadores foram combinados seis a seis em ensaios multiplex fluorescentes, de maneira que, com apenas três géis de alta resolução, foi possível a análise dos 18 locos em um seqüenciador automático de DNA. Para o estudo detalhado da estrutura genética populacional e herança quantitativa em E. edulis, foram amostrados indivíduos adultos e regenerantes de até um ano de idade em duas populações de matas de galeria do Cerrado brasileiro na região de Brasília - DF. Também foram coletadas sementes para a obtenção de progênies maternas. Os locos SSR utilizados neste estudo apresentaram uma média de 10,8 alelos por loco. A diversidade alélica média (He) e a heterozigosidade observada (Ho) apresentaram valores elevados, 0,749 e 0,690, respectivamente. De acordo com o modelo de acasalamento misto, foi possível mostrar que as populações estudadas são altamente alogâmicas (tm=0,941). A estrutura genética parece ser o resultado do balanço entre a polinização cruzada e o longo movimento de genes, que reduz a diferenciação genética entre estas populações (FIT = 0,171; FIS = 0,117; FST =0,061 e RST =0,065). Os baixos valores de diferenciação genética sugerem um alto nível de fluxo gênico entre as populações (Nm=3,4 migrantes por geração). Além da estimativa do parâmetro Nm, o fluxo gênico foi ainda avaliado com base em testes de paternidade. Foram detectados dois indivíduos regenerantes com alta probabilidade de serem filhos de adultos distantes 22 km. A distância de fluxo gênico encontrada neste trabalho não havia sido reportada antes para espécies arbóreas tropicais. A análise da herança quantitativa em populações naturais utilizando marcadores moleculares somente foi possível a partir das estimativas dos coeficientes de parentesco entre pares de indivíduos. O estudo do parentesco com marcadores microssatélites em ensaio de progênies maternas apresentou, em média, o valor r=0,123 dentro de progênie. Esse resultado foi congruente com o esperado para meios-irmãos, indicando a eficiência deste método para inferências sobre herança quantitativa. Os coeficientes de herdabilidade (h2) para caracteres de plântulas (altura, diâmetro do coleto, número de folhas e número de folíolos da primeira folha completa) foram estimados nestas populações naturais. Os resultados foram comparados aos obtidos nos ensaios de progênie pelos métodos tradicionais de análise de variância (ANAVA). As estimativas de h2 através da análise convencional foram, em geral, maiores que as obtidas através dos marcadores genéticos. Essa diferença pode ser explicada baseando-se na pressuposição dos modelos, pois, no caso da ANAVA sob alogamia, admite-se parentesco de meios-irmãos. No entanto, parentescos superiores a esse podem existir em progênies maternas naturais. Assim, as estimativas de h2 obtidas pelo método de marcadores moleculares são, provavelmente, as que mais se aproximam dos valores verdadeiros, pois são calculados com base no parentesco real existente entre indivíduos. Este trabalho mostrou o potencial do método de análise de herança quantitativa utilizando marcadores moleculares, fornecendo subsídios para o pré-melhoramento em populações naturais.Euterpe edulis Mart produces the best quality heart of palm ("palmito") in the South and Southeast of Brazil, therefore this species has been heavily harvested for years. The conservation of natural populations of E. edulis could be achieved through sustainable management of forests or production of commercial crops. In order to elaborate and effective in situ conservation strategy for any tropical species the knowledge of genetics and demographic traits of their populations is fundamental. To provide this study with detailed information on genetic of population structure and quantitative inheritance adult and juvenile individuais (of up to one year of age) were sampled from two populations of E. edulis. These populations are located 22 km apart in gallery forests within Brazilian Cerrado in the urroundings of Brasília - DF. Additionally, seeds for development of maternal families were also collected. A battery of 18 microsatellite loci (or SSR) highly informative was developed for E. edulis. These markers were combined in multiplex assays and only three high-resolution gels made it possible to analyze the 18 loci in an automatic DNA sequencer. The SSR loci used ln this study had an average of 10.8 alleles per locus. Average gene diversity (He) and observed heterozygosity (Ho) presented high values: 0.749 and 0.690 respectively. A multilocus mixed mating model was used to evaluate the mating system of the natural populations of E. edulis. Results showed that the studied populations are highly outcrossed (tm=0.941). Genetic structure may be the result of a balance between cross-pollinatton and long movement of genes that reduce genetic differentiation between these populations (FIT = 0.171; FIS = 0.117; FST = 0.061 and RST =0.065). These low values of genetic differentiation suggest high leveis of gene flow between these populations (Nm=3.4 migrants per generation). In addition to estimated Nm, gene flow was also evaluated using patemity test. It was found out that two juvenile individuais presented high probability of being fathered by two adult individuais located 22 km apart. The gene flow detected in this work has never been reported before for any tropical forest species. Quantitative inheritance analysis using molecular markers was just possible because we have estimated the coefficient of relatedness between pairs of individuais. The inferences of relatedness with microsatellite markers within maternal progenies showed average values of r=0.123. This result was congruent with expected values for half-sibs indicating the efficiency of this method for estimation of quantitative inheritance. Narrow sense heritability (h2) among juvenile traits (height, diameter, number of leaves and number of leaflets at first complete leaf) were estimated for these natural populations. The results were compareci to that obtained by traditional methods of analysis of variance (ANAVA) at progeny assays. In general, the estimates of h2 by ANAVA were higher than those obtained by genetic markers. This difference can be explained by the models which (for ANAVA) admit half-sibs relatedness under allogamy. However, relatedness higher than half-sibs can occur in natural maternal progenies. Therefore, estimates of h2 obtained by marker-inferred relatedness are probably the nearest to the real value of h2 2 because they are calculated on the real relatedness between individuais. This work showed the potential of quantitative inheritance analysis using molecular markers providing subsidies for pre-breeding on natural populations

Inferences about quantitative inheritance and genetic structure on natural populanons in the Euterpe edulis Mart. with macrosatellite markers

A palmeira produtora do palmito de melhor qualidade das regiões Sul e Sudeste do Brasil, Euterpe edulis Mart., vem sendo amplamente explorada nas Florestas Tropicais e matas de galeria ao longo dos anos. A conservação desta espécie pode ser efetuada por meio do manejo sustentado ou de seu plantio comercial, com a manutenção das populações naturais. Para que as estratégias de conservação in situ de qualquer espécie tropical sejam bem elaboradas, é fundamental o conhecimento das características genéticas e demográficas das populações a conservar. Uma bateria de 18 locos microssatélites (ou SSR) altamente informativos foi desenvolvida para E. edulis. Tais marcadores foram combinados seis a seis em ensaios multiplex fluorescentes, de maneira que, com apenas três géis de alta resolução, foi possível a análise dos 18 locos em um seqüenciador automático de DNA. Para o estudo detalhado da estrutura genética populacional e herança quantitativa em E. edulis, foram amostrados indivíduos adultos e regenerantes de até um ano de idade em duas populações de matas de galeria do Cerrado brasileiro na região de Brasília - DF. Também foram coletadas sementes para a obtenção de progênies maternas. Os locos SSR utilizados neste estudo apresentaram uma média de 10,8 alelos por loco. A diversidade alélica média (He) e a heterozigosidade observada (Ho) apresentaram valores elevados, 0,749 e 0,690, respectivamente. De acordo com o modelo de acasalamento misto, foi possível mostrar que as populações estudadas são altamente alogâmicas (tm=0,941). A estrutura genética parece ser o resultado do balanço entre a polinização cruzada e o longo movimento de genes, que reduz a diferenciação genética entre estas populações (FIT = 0,171; FIS = 0,117; FST =0,061 e RST =0,065). Os baixos valores de diferenciação genética sugerem um alto nível de fluxo gênico entre as populações (Nm=3,4 migrantes por geração). Além da estimativa do parâmetro Nm, o fluxo gênico foi ainda avaliado com base em testes de paternidade. Foram detectados dois indivíduos regenerantes com alta probabilidade de serem filhos de adultos distantes 22 km. A distância de fluxo gênico encontrada neste trabalho não havia sido reportada antes para espécies arbóreas tropicais. A análise da herança quantitativa em populações naturais utilizando marcadores moleculares somente foi possível a partir das estimativas dos coeficientes de parentesco entre pares de indivíduos. O estudo do parentesco com marcadores microssatélites em ensaio de progênies maternas apresentou, em média, o valor r=0,123 dentro de progênie. Esse resultado foi congruente com o esperado para meios-irmãos, indicando a eficiência deste método para inferências sobre herança quantitativa. Os coeficientes de herdabilidade (h2) para caracteres de plântulas (altura, diâmetro do coleto, número de folhas e número de folíolos da primeira folha completa) foram estimados nestas populações naturais. Os resultados foram comparados aos obtidos nos ensaios de progênie pelos métodos tradicionais de análise de variância (ANAVA). As estimativas de h2 através da análise convencional foram, em geral, maiores que as obtidas através dos marcadores genéticos. Essa diferença pode ser explicada baseando-se na pressuposição dos modelos, pois, no caso da ANAVA sob alogamia, admite-se parentesco de meios-irmãos. No entanto, parentescos superiores a esse podem existir em progênies maternas naturais. Assim, as estimativas de h2 obtidas pelo método de marcadores moleculares são, provavelmente, as que mais se aproximam dos valores verdadeiros, pois são calculados com base no parentesco real existente entre indivíduos. Este trabalho mostrou o potencial do método de análise de herança quantitativa utilizando marcadores moleculares, fornecendo subsídios para o pré-melhoramento em populações naturais.Euterpe edulis Mart produces the best quality heart of palm ("palmito") in the South and Southeast of Brazil, therefore this species has been heavily harvested for years. The conservation of natural populations of E. edulis could be achieved through sustainable management of forests or production of commercial crops. In order to elaborate and effective in situ conservation strategy for any tropical species the knowledge of genetics and demographic traits of their populations is fundamental. To provide this study with detailed information on genetic of population structure and quantitative inheritance adult and juvenile individuais (of up to one year of age) were sampled from two populations of E. edulis. These populations are located 22 km apart in gallery forests within Brazilian Cerrado in the urroundings of Brasília - DF. Additionally, seeds for development of maternal families were also collected. A battery of 18 microsatellite loci (or SSR) highly informative was developed for E. edulis. These markers were combined in multiplex assays and only three high-resolution gels made it possible to analyze the 18 loci in an automatic DNA sequencer. The SSR loci used ln this study had an average of 10.8 alleles per locus. Average gene diversity (He) and observed heterozygosity (Ho) presented high values: 0.749 and 0.690 respectively. A multilocus mixed mating model was used to evaluate the mating system of the natural populations of E. edulis. Results showed that the studied populations are highly outcrossed (tm=0.941). Genetic structure may be the result of a balance between cross-pollinatton and long movement of genes that reduce genetic differentiation between these populations (FIT = 0.171; FIS = 0.117; FST = 0.061 and RST =0.065). These low values of genetic differentiation suggest high leveis of gene flow between these populations (Nm=3.4 migrants per generation). In addition to estimated Nm, gene flow was also evaluated using patemity test. It was found out that two juvenile individuais presented high probability of being fathered by two adult individuais located 22 km apart. The gene flow detected in this work has never been reported before for any tropical forest species. Quantitative inheritance analysis using molecular markers was just possible because we have estimated the coefficient of relatedness between pairs of individuais. The inferences of relatedness with microsatellite markers within maternal progenies showed average values of r=0.123. This result was congruent with expected values for half-sibs indicating the efficiency of this method for estimation of quantitative inheritance. Narrow sense heritability (h2) among juvenile traits (height, diameter, number of leaves and number of leaflets at first complete leaf) were estimated for these natural populations. The results were compareci to that obtained by traditional methods of analysis of variance (ANAVA) at progeny assays. In general, the estimates of h2 by ANAVA were higher than those obtained by genetic markers. This difference can be explained by the models which (for ANAVA) admit half-sibs relatedness under allogamy. However, relatedness higher than half-sibs can occur in natural maternal progenies. Therefore, estimates of h2 obtained by marker-inferred relatedness are probably the nearest to the real value of h2 2 because they are calculated on the real relatedness between individuais. This work showed the potential of quantitative inheritance analysis using molecular markers providing subsidies for pre-breeding on natural populations

Estimation of outcrossing rate in a breeding population of Eucalyptus urophylla with dominant RAPD and AFLP markers

Eucalyptus breeding is typically conducted by selection in open-pollinated progenies. As mating is controlled only on the female side of the cross, knowledge of outcrossing versus selÞng rates is essential for maintaining adequate levels of genetic variability for continuous gains. Outcrossing rate in an open-pollinated breeding population of Eucalyptus urophylla was estimated by two PCR-based dominant marker technologies, RAPD and AFLP, using 11 open-pollinated progeny arrays of 24 individuals. Estimated outcrossing rates indicate predominant outcrossing and suggest maintenance of adequate genetic variability within families. The multilcous outcrossing rate (t.) estimated from RAPD markers (0.93$0.027), although in the same range, was higher (a'0.01) than the estimate based on AFLP (0.89$0.033). Both estimates were of similar magnitude to those estimated for natural populations using isozymes. The estimated WrightÕs Þxation index was lower than expected based on t. possibly resulting from selection against selfed seedlings when sampling plants for the study. An empirical analysis suggests that 18 is the minimum number of dominant marker loci necessary to achieve robust estimates of t.. This study demonstrates the usefulness of dominant markers, both RAPD and AFLP, for estimating the outcrossing rate in breeding and natural populations of forest trees. We anticipate an increasing use of such PCR-based technologies in mating-system studies, in view of their high throughput and universality of the reagents, particularly for species where isozyme systems have not yet been optimized

Diversidade genética de Litopenaeus vannamei cultivado na Bahia

O objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade genética de estoques comerciais do camarão Litopenaeus vannamei, por meio de marcadores RAPD e diferentes métodos estatísticos de análises, em Canavieiras, BA. Vinte primers foram utilizados para a obtenção de 59 marcadores polimórficos. A análise com o programa AMOVA evidenciou diferenciação genética significativa entre os estoques, com fiST = 0,186 (p<0,001). Entretanto, as análises obtidas com o programa HICKORY sugeriram não existir estruturação (<FONT FACE=Symbol>q b</FONT > ou = 0,002), mas considerável taxa de endogamia dentro dos estoques, em razão, provavelmente, do cruzamento entre indivíduos geneticamente mais similares (f = 0,729). Testes com bootstrap mostraram 48 como o número mínimo de marcadores RAPD adequados para estudos de variabilidade genética nessa espécie. Pelo dendrograma, gerado a partir da matriz de similaridade de Jaccard (Sj), observou-se que nos três estoques comerciais estudados existem animais geneticamente distintos

Heterologous primer transferability and access to microsatellite loci polymorphism in ‘somnus’ passion fruit tree (Passiflora setacea DC)

Primer pairs that access microsatellite loci, initially constructed through the genome of Passiflora edulis Sims flavicarpa and P. alata, were tested concerning their ability to access microsatellite loci in ‘somnus’ passion fruit tree (P. setacea) individuals. Seven out of the thirty one primer pairs tested were able to access DNA polymorphism in the genome of this wild Passiflora species, by evaluating six natural populations, located in a transition area between the biomes Caatinga and Cerrado, in the state of Bahia, Brazil. The number of alleles/loci was small, oscillating from 1 to 4. The average heterozygosity observed per locus in all populations ranged from 0.13 to 0.40. There was transference of heterologous microsatellite primer pairs from the Passiflora genus to ‘somnus’ passion fruit tree, constituting a new set of primers that access random co-dominant locus in this species, useful for conservationist purposes and pre-improvement of ‘somnus’ passion fruit tree