Variabilidade genética de populações de Hymenaea stigonocarpa Mart. ex Hayne e Dipteryx alata Vogel em áreas nativas e em plantios de recuperação de áreas degradadas em Paracatu, MG

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Florestal, Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais, 2013.Este trabalho tem como objetivo comparar a variabilidade genética de populações de duas espécies nativas do Cerrado (Hymenaea stigonocarpa Mart. ex Hayne e Dipteryx alata Vogel), em plantios de recuperação de áreas degradadas e em áreas nativas de Cerrado sentido restrito, localizadas em Paracatu, MG, visando avaliar a capacidade de auto- sustentabilidade genética das populações em plantios de recuperação, bem como subsidiar estratégias locais de coleta de sementes para a recuperação de áreas degradadas. Foi coletado material foliar e de câmbio vascular de no mínimo 30 indivíduos por população de cada espécie em quatro plantios de recuperação (P1, P2, P5 e P6) e em duas áreas nativas (N1 e N2), num total de 507 indivíduos. As regiões com microssatélites foram amplificadas utilizando sete primers por espécie, previamente desenvolvidos. O número de alelos por loco foi superior nas populações de H. stigonocarpa em plantios de recuperação P1 (8,86), P2 (7), P5 (8), P6 (7,86) do que nas em áreas nativas N1 (5,43) e N2 (6,29), o que indica que as coletas de sementes foram eficientes em captar a diversidade genética local. As populações em plantios de recuperação de H. stigonocarpa apresentaram coeficientes de endogamia positivos e consistentes, o que aponta para a possibilidade de ocorrência de problemas de adaptação em curto prazo. Devido à alta variabilidade genética entre indivíduos, a baixa proporção de heterozigotos observada nas populações em plantios tende a diminuir com alogamia, sendo necessário manejo intensivo dos plantios para que as condições sejam propícias à sobrevivência e reprodução cruzada dos indivíduos. Não foi observada estrutura genética espacial em nenhuma das populações nativas de H. stigonocarpa. Devido à considerável variabilidade genética observada em ambas as populações nativas de H. stigonocarpa, estas podem ser utilizadas para coleta de sementes visando recuperação de áreas degradadas, não sendo necessário o uso de parâmetros de distância entre árvores-matrizes nestas populações. Com exceção de P6, as populações de D. alata em plantios de recuperação apresentaram número de alelos por loco ligeiramente superior (3 a 3,25) do que as populações nativas N1 (2,87) e N2 (2,5), sugerindo que as coletas de sementes foram eficientes em captar diversidade genética local. A variabilidade genética baixa entre indivíduos observada em todas populações de D. alata possivelmente está associada à ocorrência de gargalos genéticos recentes detectados em ambas populações nativas. Estes resultados indicam que poderão ocorrer problemas de adaptação em longo prazo em todas as populações avaliadas de D. alata. Recomenda-se, portanto, a manutenção de áreas naturais próximas às populações analisadas, de maneira a propiciar fluxo gênico e evitar a fixação de alelos nestas. Foi detectada estrutura genética espacial em N2 até a distância de 132 metros e ausência de estrutura em N1. Considerando que níveis baixos de variabilidade genética entre indivíduos parecem ser o padrão atual para a espécie, ambas as populações nativas de D. alata podem ser utilizadas para a realização de coleta de sementes visando recuperação de áreas degradadas, devendo ser respeitada a distância mínima de 200 metros entre árvores matrizes. ______________________________________________________________________________ ABSTRACTThis study aimed to compare the genetic diversity of populations of two native species of Cerrado (Hymenaea stigonocarpa Mart. ex Hayne and Dipteryx alata Vogel), in restoration plantations and in natural Cerrado sensu stricto areas, located in the town of Paracatu, Minas Gerais State, as to evaluate the genetic self-sustainability capacity of the populations in restoration plantations and to propose local strategies to collect seeds for restoration purposes. Leaf and vascular cambium material were collected from at least 30 individuals per population of each species in four restoration plantations (P1, P2, P5 and P6) and in two natural areas (N1 and N2), in a total of 507 individuals. Microsatellite regions were amplified using seven primers per species, previously developed. The number of alleles per locus was higher in H. stigonocarpa restoration populations P1 (8,86), P2 (7), P5 (8) and P6 (7,86) than in natural populations N1 (5,43) and N2 (6,29), which indicates that the seed collections were efficient in capturing local genetic diversity. The H. stigonocarpa restoration populations showed positive and significant inbreeding coefficients, which points to the possibility of these populations having problems associated with response to selection in the short term. Due to high variability between individuals, the low heterozygote proportion observed in the H. stigonocarpa restoration populations tends to decrease with allogamy. It is necessary, however, that these plantations are managed so that the conditions are favorable for the surviving and crossing of individuals. Spatial genetic structure was not observed in either H. stigonocarpa natural populations. Due to the considerable genetic diversity observed in both H. stigonocarpa natural populations, these can be used for seed collecting with restoration purposes, in which the use of distance parameters between seed-trees is not necessary. With the exception of P6, D. alata restoration populations presented slightly higher number of alleles (3 to 3,25) than N1 (2,87) and N2 (2,5), which suggests that seed collecting was efficient in capturing local genetic diversity. The low genetic variability between individuals observed in all D. alata populations may be associated to the detected occurrence of recent genetic bottlenecks in both natural populations. These results indicate that adaptation problems might occur in the long term in all evaluated D. alata populations. The maintenance of natural areas nearby the analyzed populations is recommended, so that gene flow is enabled and allele fixation is avoided. Spatial genetic structure was detected in N2 in distances up to 132 meters, but it was not detected in N1. Considering that low levels of genetic variability between individuals seem to be the current pattern for the species, both D. alata natural populations can be used to collect seeds aiming restoration, in which the minimum distance of 200 meters between seed-trees must be respected

Efeitos do solo, geografia, demografia e uso e manejo da terra na diversidade e estrutura genética e estratégia reprodutiva de populações naturais de Caryocar brasiliense e Dipteryx alata

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2017.Para embasar decisões de manejo para a conservação da biodiversidade, é necessário não apenas descrever a variação genética, mas também identificar os fatores específicos que a afetam. É também essencial conhecer a habilidade de espécies de se reproduzirem vegetativamente, uma estratégia que permite a persistência demográfica frente a distúrbios. Foram estudadas associações entre variáveis de solo, geográficas, demográficas e de uso e manejo da terra e a diversidade e estrutura genética de 20 populações de duas árvores do Cerrado (Dipteryx alata Vog. e Caryocar brasiliense Camb.), através de modelos lineares generalizados. Foi investigada a magnitude de reprodução clonal em populações destas espécies em diferentes condições de uso e manejo da terra, através da identificação de genótipos multilocos. Aproximadamente 2.300 indivíduos foram genotipados por microssatélites. Encontramos gradientes latitudinais de riqueza alélica (Ar) e heterozigosidade esperada (He) para C. brasiliense e altitudinais de Ar para D. alata. Detectamos associações negativas e significativas entre criação de gado e Ar para ambas as espécies e He para C. brasiliense. A frequência de fogo apresentou associação negativa e significativa com Ar e He para C. brasiliense. O extrativismo de frutos não apresentou associação significativa com a diversidade genética de nenhuma espécie, enquanto o conteúdo de areia do solo a apresentou para ambas espécies. Não foram encontrados clones para nenhuma das espécie. Apenas 8 de 15 locos para D. alata e 4 de 9 para C. brasiliense foram capazes de distinguir todos os genótipos multilocos eficientemente. Nós discutimos possíveis mecanismos que possam explicar as associações encontradas, propondo estratégias para auxiliar na conservação de diversidade genética das espécies em paisagens de uso-múltiplo. A inabilidade de reprodução clonal pelas espécies avaliadas é discutida à luz de suas características ecológicas e histórias demográficas. Possíveis implicações para a conservação genética são apresentadas.To support management decisions concerning biodiversity conservation, it is necessary not only to describe genetic variation, but also to identify the specific factors affecting it. It is also essential to know the ability of species to reproduce vegetatively, a strategy that enables demographic persistence in face of disturbances. We studied the associations of soil, geographic, demographic and land use and management variables with the genetic diversity and structure of 20 populations of two trees from the Cerrado (Dipteryx alata Vog. and Caryocar brasiliense Camb.), using generalized linear models (GLMs). We investigated the magnitude of clonal reproduction in populations of these species in different conditions of land use and management, through identification of multilocus genotypes (MLGs). Approximately 2,300 individuals were genotyped with microssatelites. We found latitudinal gradients of allelic richness (Ar) and expected heterozygosity (He) for C. brasiliense and altitudinal gradients of Ar for D. alata. There were negative and significant associations between cattle ranching and Ar of populations of both species and He for C. brasiliense. Fire frequency was negatively and significantly associated with Ar and He of populations of C. brasiliense. Fruit harvesting did not present significant associations with the genetic diversity of neither species, while soil sand content did for both species. No clones were encountered for either species. Merely 8 out of 15 loci for D. alata and 4 out of 9 loci for C. brasiliense were able to differentiate all MLGs efficiently. We discuss possible mechanisms that might explain the encountered associations, proposing strategies to aid in the conservation of genetic diversity of the studied species in multiple-use landscapes. The inability of reproducing clonally by both species is discussed in light of their ecological characteristics and demographic histories. Possible implications for conservation of their genetic diversity are presented

Variabilidade genética para caracteres morfométricos de matrizes de castanha-do-brasil da Amazônia Mato-grossense

O presente estudo objetivou estudar a variabilidade genética de matrizes de Bertholletia excelsa através da estimação de parâmetros e ganhos genéticos para os caracteres peso/ouriço (g), peso de sementes/ouriço (g) e número de sementes/ouriço no pré-melhoramento da espécie. Foram utilizadas 90 matrizes de polinização aberta, sendo 30 matrizes de cada tipo, denominadas localmente de rajada, mirim e rosa, no município de Cotriguaçu, noroeste de Mato Grosso, região amazônica. O experimento foi estabelecido sob delineamento inteiramente ao acaso, com 90 tratamentos (matrizes) e seis ouriços por matriz, com suas respectivas sementes. As variáveis foram analisadas usando-se a metodologia de modelo linear misto do software SELEGEN-REML/BLUP. Os coeficientes de herdabilidades individuais no sentido amplo dos efeitos genotípicos totais (0,21, 0,14 e 0,34) para os caracteres peso/ouriço (g), peso de sementes/ouriço (g) e número de sementes/ouriço, respectivamente, são considerados moderados para os dois primeiros caracteres e alto para o caráter número de sementes/ouriço, sugerindo expressivo controle genético. A seleção das 10 melhores matrizes revelou predominância da procedência do tipo rosa, proporcionando ganhos genéticos expressivos de pelo menos 24,16% para peso/ouriço (g), 27,44% para peso de sementes/ouriço e 16,92% para o caráter número de sementes por ouriço. Os valores expressivos das matrizes do tipo rosa estimulam a utilização desses germoplasmas em programas de melhoramento genético da espécie, na seqüência das avaliações, bem como apontando para a possibilidade de obtenção de híbridos intraespecíficos para caracteres desejáveis.The goal of the study was to detect genetic variability in Brazilian nuts parent trees through parameters estimation and genetic gains for the following indexes: fruit weight (g) seed weight per fruit (g) and number of seeds per fruit at species pre-improvement. Ninety (90) open pollination parent trees were used, 30 of which being of each type, locally called "rajada", "mirim" and "rosa" at the Cotriguacu municipality, Northeastern of Mato Grosso State. A completely randomized design was used, with 90 treatments (parent trees) and six fruits per parcel with their respective seeds. Variables were analyzed using the method of mixed univariate additive linear model from the software SELEGEN-REML/BLUP. Individual heritability coefficients in the broad sense for total genotypic effects (0,21, 0,14 e 0,34) for fruit weight (g) seed weight per fruit (g) and number of seeds per fruit (g) respectively, are considered moderate for the two first indexes and high for number of seeds per fruit, suggesting substantial genetic control. Selection of the 10 best provenances and parent trees showed predominance of the "rosa" type, allowing substantial genetic gains of at least 24,16% for fruit weight (g), 27,44% for seed weight per fruit and 16,92% for the number of seeds per fruit. The remarkable values for the "rosa" type suggest utilization of such germoplasms in genetic improvement programs of this species in the following evaluations. The results also point out the possibility of obtaining intraspecific hybrids for desirable characteristics