CARACTERIZAÇÃO DA VARIABILIDADE GENÉTICA, SISTEMA DE CRUZAMENTO E PARÂMETROS DE GERMINAÇÃO E EMERGÊNCIA DE Euterpe precatoria Martius
EM POPULAÇÕES DO BAIXO RIO SOLIMÕES
POLIANA PERRUT DE LIMA
Manaus – Amazonas Julho de 2014
CARACTERIZAÇÃO DA VARIABILIDADE GENÉTICA, SISTEMA DE CRUZAMENTO E PARÂMETROS DE GERMINAÇÃO E EMERGÊNCIA DE Euterpe precatoria Martius
EM POPULAÇÕES DO BAIXO RIO SOLIMÕES
ORIENTADOR: Dr. Charles Roland Clement
CO-ORIENTADORA: Drª. Doriane Picanço Rodrigues
Dissertação apresentada ao Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia como parte dos requisitos para a obtenção do titulo de Mestre em Ciências Agrárias.
Manaus – Amazonas Julho de 2014
Dedico aos meus pais esta dissertação e todos os frutos de minha carreira profissional que eis de vir. Ao meu pai Joanim Campagnaro de Lima e a minha mãe Marilde Perrut de Lima (in memória), agradeço por todo esforço, por terem permanecido sempre juntos, e pelo tanto que nos amam. Eu os amo!
AGRADECIMENTOS
A minha família pelo apoio, compreensão e amor. Os meus pais e meus irmãos Fabio, Adriana e Fernando (in memória), que sempre me incentivaram, apoiaram e aconselharam, para ir em busca de meus sonhos não importando o quão longe e difícil seja. Aos meus sobrinhos queridos Caio, Débora, Emilly e Maria Eduarda, obrigada pelos momentos maravilhosos que fazem aumentar minha saudade de casa.
Ao INPA e ao Programa de Pós-graduação em Agricultura no Trópico Úmido,pela oportunidade da realização do curso de pós-graduação com qualidade na Amazônia.
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela concessão da bolsa de estudos durante o mestrado.
Ao meu orientador Dr. Charles Roland Clement, pela paciência, pelos conselhos, por ―puxar minha orelha‖ muitas vezes, por dividir seus conhecimentos, pelas ironias e
sarcasmos, e pela convivência nestes últimos anos.
A minha co-orientadora Drª. Doriane Picanço Rodrigues, pela amizade, pelos ensinamentos, por estar sempre apostos para resolver nossos problemas, pela ótima
convivência diária, por proporcionar um ótimo ambiente de trabalho para todos os alunos no laboratório (LEA), pela companhia nos dias que fiquei até a noite trabalhando e pelas caronas para casa.
Ao Laboratório de Evolução Aplicada (LEA), pelo acolhimento, e pela ótima infraestrutura que me proporcionou conduzir meu trabalho de forma satisfatória.
Aos docentes do PPG-ATU que colaboraram para a formação da turma de
mestrado de 2012. À minha turma de mestrado, pelo ambiente agradável que proporcionaram durante nossa formação. Que todos nós tenhamos muito sucesso.
Ao Dr. Sidney Alberto Nascimento pela orientação no plantio e condução do experimento de germinação das sementes, nas análises dos dados e revisão do artigo.
Aos técnicos ―capitão‖ Nascimento e Bosco pela colaboração nas coletas de amostras em campo.
Aos Técnicos Mário e Paula por fazerem seu trabalho maravilhosamente bem e sempre disponibilizarem uma vaga para minhas placas de genotipagem.
Ao meu noivo Licleison, obrigada pelo carinho, amor compreensão e paciência.
A todos os companheiros de laboratório por ajudarem a tonar o trabalho mais divertido e prazeroso, e fazer a hora do café da tarde ser o momento mais divertido do dia, pelo
companhia no almoço, Tiara, Leonardo, Paulo, Drª. Daniela Matoso, Hallana, Francislaide, Clarissa, Priscila, Ydriely, Glauco, Lorena, Idaneyra, Tammy.
Aos companheiros de coleta de campo Tiara e Leonardo, pelo conhecimento transmitido, pelo apoio, por aquelas ―histórias‖ vividas e que serão lembradas com muita saudade. Também a vocês e Emanuell por todos os passeios e churrasco.
As minhas amigas Edilaine e Erilene, que se tornaram minha família manauara, obrigada por se preocuparem comigo, em várias ocasiões, mais principalmente, nos dias que precisei ficar trabalhando até mais tarde, pelo apoio, compreensão e o carinho. Nestes últimos anos choramos e sorrimos muito juntas (sorrimos muito mais), saibam que contribuíram muito em todos os momentos bons e ruins.
E enfim agradeço a deus pela saúde, pela família, pelos amigos, e todas as pessoas boas que colastes em meu caminho, e por permitir que vivenciasse essa experiência magnífica.
“A terra produziria sempre o necessário, se com o necessário soubesse o homem contentar-se”.
RESUMO
O açaí-da-mata (Euterpe precatoria Martius) é a palmeira mais abundante e amplamente distribuída na Amazônia. É uma espécie de relevância econômica, social e ambiental para a região pelo uso de seus frutos e palmito na alimentação das populações tradicionais, e ultimamente como fonte de renda, com uma crescente demanda para o ―vinho do Açaí‖ além das fronteiras amazônicas, consolidando perspectivas promissoras nos mercados nacional e internacional, atraindo o interesse de produtores e empresários pelo seu cultivo. O melhoramento genético pode contribuir no aumento da produtividade de frutos, utilizando plantas matrizes geneticamente selecionadas diretamente nas populações naturais, visando manter variabilidade genética para minimizar a endogamia e evitar a erosão genética. Esses procedimentos serão fundamentais para a espécie à medida que sistemas de cultivo sejam adotados pelos agricultores, principalmente em se tratando de enriquecimento de populações naturais. Apesar da importância do açaí para o Estado do Amazonas, pouco se conhece sobre a espécie. Esta espécie não possui perfilhos e sua propagação ocorre exclusivamente por sementes. Devido às restritas informações e a importância da espécie para a região, os objetivos deste estudo foram: i) caracterizar a diversidade e estrutura genética espacial; ii) determinar as taxas de cruzamento; iii) avaliar a percentagem de germinação e emergência, tempo médio de emergência (TME), e índice de velocidade de emergência (IVE), bem como a relação do IVE com a heterozigosidade observada (Ho). Para alcançar nossos objetivos, dez marcadores microssatélites (transferidos de E. edulis) foram usados para caracterizar o sistema de cruzamento, os níveis de diversidade e a estrutura genética espacial de populações dos municípios de Codajás, Manacapuru e Manaquiri, no baixo rio Solimões no Estado do Amazonas, Brasil. Coletou-se material vegetal de 63 palmeiras adultas e frutos de 30 matrizes; de cada planta matriz foram analisados 20 plântulas. Também das populações de Manacapuru e Manaquiri foi coletado frutos de 30 progênies para determinar os índices de germinação. Para o estudo da germinação o delineamento experimental foi inteiramente casualisado, com quatro repetições de 25 sementes e 30 tratamentos (progênies). No sistema de cruzamento, a estimativa da taxa de cruzamento foi alta (tm = 0,96), embora significativamente menor do que um, indicando que algumas autofecundações ocorreram. A taxa de cruzamento entre indivíduos aparentados foi substancial (tm – ts = 0,133), indicando que as progênies apresentam endogamia biparental, além da endogamia originada por autofecundações. A diversidade genética foi alta para palmeiras adultas e plântulas de todas as populações (Codajás: Â = 41 e 52, Ĥo = 0,48 e 0,47 e Ĥe = 0,49 e 0,51; Manacapuru: Â = 34 e
40, Ĥo = 0,49 e 0,42 e Ĥe = 0,49 e 0,45; Manaquiri: Â = 39 e 41, Ĥo = 0,48 e 0,50 e Ĥe = 0,51 e 0,48, respectivamente). A diferenciação genética entre as populações foi moderada, com Fst (0,143) e Gst (0,146). A análise de parentesco entre os indivíduos por classes de distância revelou valores para o coeficiente de coancestria positivos nas classes de distância até 53 km, sugerindo que o fluxo gênico é restrito entre as três populações, provavelmente devido ao isolamento por distancia. Para os parâmetros de germinação encontramos grande variabilidade para todos os caracteres avaliados, o que era esperado para uma espécie não domesticada, com percentagem de germinação variando entre 8 e 98, com média de 69%, percentagem de emergência de 7 a 97, com média de 61%, TME entre 29 e 100 dias, média de 69 dias, e IVE de 0,11 a 1,80, média 0,93. A heterozigosidade observada (Ho) apresentou uma correlação positiva com o IVE das plântulas na população de Manaquiri, mas não na de Manacapuru. Este estudo adiciona informações genéticas primordiais para coletas de sementes visando programas de melhoramento genético e conservação, bem como para a produção de mudas para cultivos.
Palavras-chave: Microssatélites, Euterpe precatoria, estrutura genética, taxa de cruzamento, velocidade de emergência, tempo de emergência.
Characterization of genetic variability, mating system and parameters of germination and emergence of Euterpe precatoria Martius in populations of the lower Solimões River
ABSTRACT
The assaí-da-mata (Euterpe precatoria Martius) is the most abundant and widely distributed Amazonian palm. It is economically, socially and environmentally relevant in the region because of its fruits and palm hearts used by traditional populations, and as a source of income, with growing demand for "Assai wine" beyond Amazonia that is attracting the interest of producers and entrepreneurs for its cultivation. Genetic improvement can contribute to increased fruit yield, using genetically selected seed plants directly in natural populations to maintain genetic variability, minimize inbreeding and prevent genetic erosion. Selection will be a key to the species’ cropping systems adopted by farmers, especially in the case of natural population enrichment. Despite the importance of assai for the State of Amazonas, little is known about the species. This species has no off-shoots and propagation occurs exclusively by seed. Due to restricted information and the importance of the species for the region, the objectives of this study were to: i) characterize the genetic diversity and spatial genetic structure; ii) determine outcrossing rates; iii) assess the percentage of germination and emergence, mean emergence time (MET), and emergence velocity index (EVI) and the relationship of the EVI with the observed heterozygosity (Ho). To achieve our goals ten microsatellite markers (transferred from E. edulis) were used to characterize the mating system, levels of genetic diversity and spatial genetic structure of populations of the municipalities of Codajás, Manacapuru and Manaquiri, along the lower Solimões River, State Amazonas, Brazil. Plant material was collected from 63 mature palms and 30 seed plants, from each of which 20 seedlings were analyzed. In the populations of Manacapuru and Manaquiri fruits were also collected from 30 progenies to determine germination rates. For germination, the experimental design was completely randomized, with four replications of 25 seeds and 30 treatments (progenies). For the mating system, the estimated outcrossing rates were high (tm = 0.96), although significantly less than one, indicating that some selfing occurred. The outcrossing rates among related individuals were substantial (tm - ts = 0.133), indicating that families have biparental inbreeding, as well as endogamy originated by selfing. Genetic diversity was high for adult palms and seedling progenies of all populations (Codajás: Â = 41 and 52, Ho = 0.48 and 0.47 and He = 0.49 and 0.51; Manacapuru: Â = 34 and 40, Ho = 0.49 and 0.42 and He = 0.49 and 0.45; Manaquiri: Â = 39 and 41, Ho = 0.48 and 0.50 and He =
0.51 and 0.48, respectively). The genetic differentiation between populations was moderate, estimated with Fst (0.143) and Gst (0.146). The analysis of coancestry between individuals by distance classes showed positive values for distance classes up to 53 km, suggesting that gene flow is restricted among the three populations due to isolation by distance. Great variability was found for all germination parameters, which was expected for a non-domesticated species, with germination percentages ranging between 8 and 98, with a mean of 69 %, percentage of emergency between 7 and 97, with a mean of 61 %, TEM between 29 and 100 days, with a mean of 69 days, and EVI from 0.11 to 1.80, with a mean of 0.93. The observed heterozygosity (Ho) showed a positive correlation with the seedling EVI in the Manaquiri population, but not the Manacapuru population. This study provides important genetic information for seed collection for breeding and conservation programs, as well as for the production of seedlings for planting.
Keywords: Microsatellites, Euterpe precatoria, genetic structure, mating rate, emergence rate, emergence time.
SUMÁRIO
RESUMO... vii
ABSTRACT……… ix
LISTA DE TABELAS... xii
LISTA DE FIGURAS... xiii
INTRODUÇÃO GERAL...15 OBJETIVO GERAL... 18 Objetivos Específicos... 18 Capítulo 1... 19 Resumo...20 Abstract... 20 Introdução... 21 Material e métodos... 22 Resultados...26 Discussão... 30 Conclusão... 33 Referências... 34 Capítulo 2... 38 Resumo...39 Abstract... 39 Introdução... 40 Material e Métodos... 41 Resultados...43 Discussão...46 Conclusões... 48 Referências... 49 CONCLUSÕES GERAIS...52 REFERÊNCIAS... 53
LISTA DE TABELAS
Capitulo 1
Tabela 1. Comparação do número de alelos nos locos (k), número médio de alelos por loco (A), e heterozigosidade observada (Ho) e esperada (He) entre três espécies do gênero Euterpe com os 10 locos microssatélites de Gaiotto et al. (2001)...26 Tabela 2. Classificação do número de alelos com base na sua frequência e distribuição entre as plantas matrizes e progênies de Euterpe precatoria de três populações do baixo rio Solimões, Amazonas, Brasil...27 Tabela 3. Índices de diversidade genética para palmeiras adultas e progênies de três populações de Euterpe precatoria do baixo rio Solimões, Amazonas, Brasil. n — número de plantas; k — número total de alelos na população; A — número médio de alelos por locos;
R — numero efetivo de alelos por locos; P — número de alelos privados; H — o heterozigosidade observada; H — heterozigosidade esperada; e F — índice de fixação...28 Tabela 4. Matriz de divergência genética com estimativas de Fst (diagonal inferior) e fluxo gênico (Nm – diagonal superior) entre de três populações de palmeiras adultas de Euterpe precatoria do baixo Rio Solimões, Amazonas, Brasil...28
Tabela 5. Estimativas dos parâmetros do sistema de cruzamento de Euterpe precatoria em três populações do baixo rio Solimões, Amazonas, Brasil, com base em 10 locos de microssatélites e 10 progênies de 20 plântulas por população...29 Capitulo 2
Tabela 1. Avaliação da germinação e emergência sementes de 30 progênies de Euterpe precatoria oriundas das populações de Manacapuru (MP) e Manaquiri (MQ) do baixo rio Solimões, Amazonas; - germinação (%); emergência (%); tempo médio de emergência – TME; o índice de velocidade de emergência – IVE; e a Heterozigosidade observada (Ho)...44
LISTA DE FIGURAS
Capitulo 1
Figura 1. Distribuição de Euterpe precatoria na América do Sul (Henderson et al., 1995) e local de coletas no baixo rio Solimões, Amazonas - Brazil...23 Figura 2. Correlograma para o coeficiente de coancestria estimado por classes de distâncias entre palmeiras adultas de Euterpe precatoria em populações naturais do baixo rio Solimões, Amazonas, Brasil (__coancestria;--- com intervalo de confiança a 95% de probabilidade)...30 Capitulo 2
Figura 1. Sementes de Euterpe precatoria (Mart.) de populações nos municípios de Manacapuru e Manaquiri, no baixo rio Solimões, Amazonas, Brasil. (A) ausência de embrião no fruto, (B) plântula com 0,5 cm acima do substrato, (C) embrião morto, (D) plântula morta...45 Figura 2. Diferença no desenvolvimento de plântulas de Euterpe precatoria (Mart.) após 150 dias da semeadura de sementes oriundas de populações dos municípios de Manacapuru e Manaquiri, no baixo Rio Solimões, Amazonas, Brasil...45 Figura 3. Relação entre o índice de velocidade de emergência (IVE) e heterosigosidade observada (Ho) de plântulas de Euterpe precatoria Martius de duas populações do baixo rio Solimões, Amazonas, Brasil...46
INTRODUÇÃO GERAL
A expansão da sociedade urbana na Amazônia gera novas demandas para os geneticistas e melhoristas, tanto para melhorar organismos para atender demandas humanas, como para entender a dinâmica evolutiva das populações ainda não objeto de melhoramento, mas sujeitos ao impacto da sociedade moderna (Alves 2011). Como parte dessa demanda, informações básicas sobre a variabilidade genética e sua distribuição estão começando a ser geradas para diversas espécies Amazônicas. Espécies energéticas como o açaí devem ser especialmente estudas, visto que a alimentação local requer energia. Uma fonte de energia importante na Amazônia vem de duas espécies do gênero Euterpe.
O gênero Euterpe inclui sete espécies, das quais cinco são nativas do Brasil (Henderson, 2000). Atualmente três são de interesse econômico, para exploração de palmito na Mata Atlântica (E. edulis) e na Amazônia (E. oleracea), e para produção de frutos na Amazônia (E. oleracea e E. precatoria). No norte do Brasil é comum a produção e o consumo cotidiano do ―famoso e nutritivo‖ vinho de açaí (Correa 1969), proveniente dos frutos de E. precatoria e E. oleracea, comercializados em forma de polpa (epicarpo). E. precatoria Martius é objeto deste estudo por ser considerada a palmeira mais abundante da Amazônia (Steege et al. 2013). Trata-se de uma palmeira amplamente distribuída pela América Central e norte da América do Sul, especialmente na Amazônia Central e Ocidental (Bovi e Castro 1993; Henderson et al. 1995).
As espécies do gênero Euterpe são monoicas, apresentando dicogamia, do tipo protândria, polinização entomófila, com participação do vento e da gravidade na fecundação das flores (Oliveira et al. 2009). Tanto flores masculinas como femininas produzem néctar, atraindo besouros das famílias Staphylinidae, Chrysomelidae e Curculionidae, e abelhas da família Halictidae são visitantes constantes (Henderson e Galeano 1996; Kuchmeister et al. 1997). Segundo Kuchmeister et al. (1997), embora flores masculinas e femininas estão presentes na mesma inflorescência, a protandria faz com que E. precatoria seja uma espécie de polinização cruzada obrigatório.
O melhoramento genético pode contribuir para o aumento da produtividade de frutos, utilizando plantas matrizes geneticamente selecionadas diretamente nas populações naturais, visando manter variabilidade genética para minimizar a endogamia e evitar a erosão genética. Esses procedimentos serão fundamentais para a espécie à medida que sistemas de cultivo sejam adotados pelos agricultores, principalmente em se tratando de enriquecimento de
populações naturais. Como parte dos programas de melhoramento, a geração de informações básicas sobre o sistema de cruzamento e a diversidade genética das populações é essencial, seja para auxiliar na escolha daqueles ecótipos com maior potencial de gerar efeitos heteróticos, seja para determinação das relações de parentesco entre espécies e ecótipos diferentes, no sentido de prever o êxito em cruzamentos (Bovi 1998).
O modo de transmissão dos alelos em plantas é determinado pelo sistema de cruzamento (Milach 1998). O conhecimento sobre como os alelos poderão ser combinados na próxima geração permite o estabelecimento de estratégias de seleção de genótipos superiores e a manutenção da variabilidade genética para uso futuro em programas de melhoramento (Rodrigues 2007). Assim a caracterização e a estimação das taxas de cruzamento são importantes para o estudo da dinâmica dos alelos em populações naturais e em programas de melhoramento, bem como para a definição de estratégias de manejo e conservação.
A diferenciação genética refere-se à distribuição da variabilidade entre e dentro de populações e subpopulações naturais, procedências ou outros tipos de agrupamentos de plantas, onde os alelos e os genótipos ocorrem de maneira heterogênea no espaço e no tempo, isto é, resultado da ação de forças evolutivas que atuam dentro do contexto de cada espécie (Hamrick 1993). O conhecimento da diversidade genética entre e dentre populações e suas flutuações ao longo das gerações é um importante passo para se estabelecerem estratégias de coleta, conservação e manejo de germoplasmas mais eficientes.
Os níveis de diversidade genética entre e dentro das populações podem ser influenciados pelo sistema de reprodução e os mecanismos de dispersão do pólen e sementes (Hamrick e Nason 1993). Por isso, estudos do sistema de reprodução e fluxo gênico são fundamentais em programas de melhoramento e conservação genética.
A compreensão da variabilidade e estrutura genética e do sistema reprodutivo de uma espécie é fundamental para orientar a prospecção de recursos genéticos, o manejo e o melhoramento genético (Walter et al. 2007). Estas informações estão começando a ser gerada na Amazônia para diversas espécies importantes, por exemplo, mandioca, caiaué, guaraná, pupunha, cacau, açaí-do-pará (Borém et al. 2009), mas a maioria das espécies ainda carece de qualquer informação genética.
Estas informações podem ser obtidas rapidamente com o uso de marcadores moleculares de vários tipos (Ferreira et al. 2007), em especial os microssatélites, pois são multi-alélicos, têm expressão codominante, exibem herança mendeliana (Ferreira e Grattapaglia 1998), e por serem considerados variantes geneticamente neutros e mais
informativos para esses tipos de estudos (Brondani et al. 2002). Os marcadores moleculares tem sido usados frequentemente para determinar o sistema de reprodução e diversidade genética de diversas palmeiras, como na Cocos nucifera (Perera et al. 2001), na E. edulis (Gaiotto et al. 2003; Seoane et al. 2005), na E. oleracea (Souza et al. 2002; Oliveira et al. 2010), na Elaeis guineensis (Hayati et al. 2004), na Astrocaryum aculeatum (Ramos et al. 2011), e na Oenocarpus bataua (Ottewell et al. 2012).
Para o gênero Euterpe, microssatélites foram usados para avaliar a diversidade genética, o sistema reprodutivo e o fluxo gênico em populações naturais de E. edulis (Gaiotto et al. 2003; Conte 2004; Seoane et al. 2005), e em populações naturais e em coleção de germoplasma de E. oleracea (Souza 2002; Oliveira 2005; Oliveira et al. 2010). Entretanto, não há registros de estudos paraE. precatoria.
Considerando-se que essa palmeira desempenha um importante papel na dinâmica das comunidades vegetais, principalmente por ser fonte de alimento para animais e por ter a capacidade de crescer em florestas de terra firme e baixios, e pela ampla distribuição e importância economia, merece estudo para iniciar seu processo de domesticação. Para produzir mudas para cultivos e enriquecimento de populações naturais é importante conhecer o processo germinativo das sementes de E. precatoria. São poucos os estudos que relacionam os índices de diversidade genética e parâmetros germinativos, e em geral relatam o efeito negativo de depressão endogâmica em características de germinação, crescimento das mudas e fecundidade de plantas portadoras de sementes (Keller e Waller 2002).
OBJETIVO GERAL
Determinar a diversidade e estrutura genética espacial, e o sistema de reprodução e processo germinativo em populações de E. precatoria do baixo rio Solimões, com o intuito de auxiliar em estratégias para escolha do melhor método a ser empregado para programas de conservação e melhoramento genético da espécie.
Objetivos Específicos
Transferir primers de E. edulis para E. precatoria;
Caracterizar a riqueza de alelos e a distribuição da variabilidade dentro e entre populações;
Determinar as taxas de cruzamento e o grau de parentesco entre progênies;
Determinar percentagem de germinação e emergência, tempo médio para a emergência e índice de velocidade de emergência;
Capítulo 1
Perrut-Lima P, Sebbenn AM, Bajay MM, Clement CR, Picanço-Rodrigues D. Diversidade genética e sistema de cruzamento em três populações de Euterpe precatoria da Amazônia Central. Manuscrito será submetido para Heredity.
Diversidade genética e sistema de cruzamento em três populações de Euterpe precatoria da Amazônia Central
Poliana Perrut-Lima, Alexandre M. Sebbenn, Miklos Maximiliano Bajay, Charles R. Clement, Doriane Picanço-Rodrigues,
Resumo: Marcadores microssatélites foram usados para caracterizar o sistema de cruzamento, os níveis de diversidade e a estrutura genética espacial de uma palmeira tropical hiperdominante, Euterpe precatoria Martius, nos municípios de Codajás, Manacapuru e Manaquiri, no baixo rio Solimões no Estado do Amazonas, Brasil. Coletou-se material vegetal de 63 palmeiras adultas e frutos de 30 matrizes; de cada planta matriz foram analisados 20 plântulas. A estimativa da taxa de cruzamento foi alta (tm = 0,96), embora significativamente menor do que um, indicando que algumas autofecundações ocorreram. A taxa de cruzamento entre indivíduos aparentados foi substancial (tm – ts = 0,133), indicando que as progênies apresentam endogamia biparental, além da originada por autofecundações. A diversidade genética foi alta para palmeiras adultas e plântulas de todas as populações (Codajás: Â = 41 e 52, Ĥo = 0,48 e 0,47 e Ĥe = 0,49 e 0,51; Manacapuru: Â = 34 e 40, Ĥo = 0,49 e 0,42 e Ĥe = 0,49 e 0,45; Manaquiri: Â = 39 e 41, Ĥo = 0,48 e 0,50 e Ĥe = 0,51 e 0,48, respectivamente). A diferenciação genética entre as populações foi moderada Fst (0,143) e Gst (0,146). A análise de parentesco entre os indivíduos por classes de distância revelou valores para o coeficiente de coancestria positivos nas classes de distância até 53 km, sugerindo que o fluxo gênico é restrito entre as três populações devido ao isolamento por distancia.
Palavras-chaves: microssatélites, Euterpe precatoria, estrutura genética, taxa de cruzamento. Genetic diversity and mating system in three Central Amazonian populations of Euterpe precatoria
Abstract: Microsatellite markers were used to characterize the mating system, levels of diversity and spatial genetic structure of a hiperdominant tropical palm, Euterpe precatoria Martius, in the municipalities of Codajás, Manacapuru and Manaquiri, low Solimões River, Amazonas State, Brazil. Plant material was collected from 63 mature palms and 30 seed producers, from each of which 20 seedlings were analyzed. The estimated crossing rate was high (tm = 0.96), although significantly less than one, indicating that some selfing occurred. The outcrossing rate between related individuals was substantial (tm - ts = 0.133), indicating that families have biparental inbreeding, beyond that originated by selfing. Genetic diversity was high for adult palms and seedlings of all populations (Codajás: Â = 41 and 52, Ho = 0.48 and 0.47 and He = 0.49 and 0.51; Manacapuru: Â = 34 and 40, Ho = 0.49 and 0.42 and He = 0.49 and 0.45; Manaquiri: Â = 39 and 41, Ho = 0.48 and 0.50 and He = 0.51 and 0.48, respectively). The genetic differentiation between populations was moderate when estimated with Fst (0.143) and Gst (0.146). The analysis of relatedness between individuals by distance classes showed positive values for the coancestry coefficient in distance classes up to 53 km, suggesting that gene flow is restricted among the three populations due to isolation by distance.
Introdução
O gênero Euterpe inclui sete espécies, das quais cinco são nativas do Brasil (Henderson 2000). Atualmente três são de interesse econômico, para exploração de palmito na Mata Atlântica (E. edulis) e produção de frutos na Amazônia (E. oleracea e E. precatoria). E. precatoria Martius é objeto deste estudo por ser considerada a palmeira mais abundante da Amazônia (Steege et al. 2013), cujo fruto tem demanda crescente no mercado local e internacional (Menezes et al. 2005). Trata-se de uma palmeira amplamente distribuída pela América Central e norte da América do Sul, especialmente na Amazônia Central e Ocidental (Bovi e Castro 1993; Henderson et al. 1995).
As espécies do gênero Euterpe são monoicas, apresentando dicogamia, do tipo protândria, polinização entomófila, com participação do vento e da gravidade na fecundação das flores (Oliveira et al. 2009). A dispersão de sementes em E. precatoria ainda não foi detalhadamente estuda, mais é possível perceber muitas sementes na vizinhança das arvores maternas. Contudo, as palmeiras apresentam síndrome de dispersão essencialmente zoocórica (Smythe 1989). Os frutos do gênero Euterpe são usados como alimento por pássaros, morcegos frutívoros e outros mamíferos, principalmente roedores, os quais podem atuar como dispersores. A possível baixa eficiência na dispersão de sementes nos ambientes naturais pode favorecer a formação de estrutura genética espacial dentro das populações, de forma que árvores localizadas espacialmente próximas podem apresentar alguma relação de parentesco, alterando a estrutura genética das populações descendentes pelo aumento dos níveis de endogamia e coancestria, quando ocorre o cruzamento entre estas.
Na Amazônia muitas espécies carecem de informações genéticas, que são muito importantes em programas de melhoramento genético e conservação, pois o conhecimento sobre o sistema de cruzamento, diversidade e estrutura genética espacial de populações alvo destes programas é essencial. Tais informações podem ser eficientemente geradas utilizando-se marcadores genéticos, em especial os microssatélites, pois são multi-alélicos, têm expressão codominante, exibem herança mendeliana (Ferreira e Grattapaglia 1998), e por serem considerados variantes geneticamente neutros e mais informativos para esses tipos de estudos (Brondani et al. 2002). No gênero Euterpe, estudos sobre a caracterização da diversidade genética com a utilização de marcadores microssatélites estão limitados ainda a duas espécies, E. edulis e E. oleracea. Estes estudos abordam a diversidade e estrutura genética de populações naturais e a caracterização do sistema de cruzamento (Gaiotto et al. 2001; Gaiotto et al. 2003; Conte et al. 2008), bem como a diversidade genética em coleções
de germoplasma (Oliveira et al. 2010). Não há registros de estudos genéticos para E. precatoria.
Este estudo investiga a diversidade e estrutura genética espacial e o sistema de reprodução em três populações de E. precatoria do baixo rio Solimões, com o intuito de auxiliar em estratégias para escolha do melhor método a ser empregado para programas de melhoramento genético da espécie. Para tanto foram transferidos dez primers microssatélites de E. edulis para E. precatoria. Mais especificamente, os objetivos foram: i) caracterizar a riqueza de alelos e a distribuição da variabilidade genética dentro e entre populações; e ii) determinar as taxas de cruzamento e o grau de parentesco entre progênies.
Material e métodos
Locais de coleta e amostragem
Este estudo foi realizado em três populações naturais de E. precatoria no Estado do Amazonas, Brasil (Figura 1). As populações denominadas de Codajás, Manacapuru e Manaquiri estão localizadas no baixo rio Solimões, onde existe uma tradição de extrativismo de frutos da espécie (Menezes et al. 2005). As populações são localizadas em florestas de terra firme e baixios, e estima-se pelo porte e produção das plantas que todos os indivíduos coletados tenham acima de dez anos. A distância aproximada entre as populações é de 200 km entre Codajás e Manaquiri, 150 km entre Codajás e Manacapuru, e 80 km entre Manacapuru e Manaquiri. Foram coletadas folhas de 63 árvores adultas, sendo 21 da população de Codajás, 17 de Manacapuru e 25 de Manaquiri, utilizadas nas análises de diversidade genética. Coletou-se sementes de 10 matrizes por população, com distância mínima de 100 metros entre matrizes, para minimizar a coleta de plantas aparentadas. De cada planta matriz foram coletados 100 frutos, para determinar o sistema de cruzamento. A germinação ocorreu em bandejas de 40 x 20 x 10 cm contendo substrato a base de areia e serragem na proporção 3:1 em casa de vegetação do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, localizado em Manaus, Brasil (Perrut-Lima et al. Capítulo 2). Após 150 dias da semeadura foram coletadas folhas de 20 plântulas por progênie (600 indivíduos) para determinação do sistema de cruzamento e diversidade genética.
Figura 1. Distribuição de Euterpe precatoria na América do Sul (Henderson et al. 1995) e local de coletas no baixo rio Solimões, Amazonas - Brazil.
Extração de DNA e análises de microssatéllites
O DNA genômico total foi extraído das folhas usando o método CTAB 2% (Doyle e Doyle 1987), com as seguintes modificações: utilizou-se 60 mg de folhas sem nervuras, em tubos contendo quatro beads de metal e maceradas com o auxilio do homogeneizador Precellys® 24 (Bertin Technologies, Montigny Le Bretonneux) programada para 6000 rpm por 10 segundos; após a maceração adicionou-se o CTAB 2%, deixou em banho-maria a 65 ºC por uma hora, homogeneizando as amostras manualmente a cada 10 minutos, posteriormente adiciona-se 4 µl de RNAse (10 ng) para cada amostra. A quantificação do DNA genômico foi feita em gel de agarose 0,8 % (p/v) corado com brometo de etídio, por comparações visuais de sua fluorescência com aquelas de padrões de massa molecular conhecida de DNA do fago lambda (Invitrogen, Carlsbad).
Dez pares de iniciadores microssatélites desenvolvidos por Gaioto et al. (2001) foram utilizados para a genotipagem de 637 plantas. Na síntese cada primer forward de cada lócus foi marcado com fluorocromo específico (6-FAM e HEX ). A reação de PCR foi conduzida com um volume total de 10 μl, contendo 1 μl de tampão 10X (TrisHCl 100 mM, KCl 500 mM, pH 8.4), 0,2 μl dNTP (10 μM), 0,5 μl de MgCl2 (50 mM), 1 μl Primer Forward
(marcado com fluorocromo específico 6-FAM ou HEX na extremidade 5´) (2,5 μM), 1 μl Primer Reverse (2,5 μM), 1 U Easy Taq DNA Polymerase (KapaBiosystems, Boston), e 30 ng de DNA genômico. As amplificações foram realizadas em termociclador Veriti 96-Well ( Applied Biosystems, Foster City) seguindo o programa: 94 ºC por 2 min; 35 ciclos de 94 ºC por 1 min, a temperatura de anelamento do primer (Ta) por 1 min, 72 ºC por 1 min, e uma extensão a 72 ºC por 15 min. Os produtos de PCR foram visualizados em sequenciador automático (ABI 3031; Applied Biosystems, Foster City). A estimativa do tamanho dos alelos (em pares de bases - pb) foi feita com o programa Gene Mapper (Life Technologies, Carlsbad), auxiliado pelo marcador de peso molecular (Rox-500 Genscan, Life Technologies, Carlsbad).
Análises da diversidade e estrutura genética
A diversidade genética foi determinada separadamente para adultos e progênies de cada população a partir das estimativas de número médio de alelos por locos (A), número total de alelos na população (k), número efetivo de alelos por locos (R), alelos privados (P), heterozigosidade observada (Ho) e esperada (He) de acordo com o esperado pelo modelo de equilíbrio de Hardy-Weinberg, índices de fixação de Wright (F), e equilíbrio de ligação, com o programa FSTAT versão 2.9.3.2 (Goudet 1995). O teste para alelos nulos foi realisado com programa Micro-Checker versão 2.2.3 (Oosterhout et al. 2004). Os alelos foram também classificados em grupos de acordo com suas frequências e incidência nas populações: i) alelos privados ou que ocorrem em apenas uma das populações; ii) esporádicos ou que ocorrem em duas populações; iii) alelos difundidos ou que ocorrem em todas as populações; iv) alelos raros (p ≤ 0,05); v) alelos intermediários (0,05 ≥ p ≤ 0,20); alelos comuns (p > 0,2); estas frequências gênicas foram estimadas utilizando-se o software FSTAT versão 2.9.3.2 (Goudet 1995). Para testar se os valores F eram significantemente diferentes de zero foi utilizado 1000
reamostragens bootstraps. A diferença entre os índices de diversidade entre gerações dentro das populações foi testado pelo teste de Student (t) por meio do software Assistat, versão 7.7 (Silva, 2009). A partição da variabilidade genética entre e dentro das populações foi obtida por análise de variância molecular (AMOVA) e a diferenciação genética entre os pares de populações foi obtida pela estimativa de Fst com o Programa Arlequim (Schneider et al. 2000).
Análise da estrutura genética espacial
A estrutura genética espacial foi analisada com base na estimativa do coeficiente de parentesco entre cada par de genótipos, utilizando o software SPAGeDi, versão 1.2 (Hardy e Vekemans 2002). Nesta análise foi utilizado o estimador de coancestria de J. Nason, que não pressupõe equilíbrio de Hardy Weinberg (Loiselle et al. 1995). Foram definidas as classes de distância geográfica de forma a uniformizar o número de pares de observações por classe. O correlograma entre o coeficiente de parentesco e as classes de distância foi construído para visualizar a estrutura genética espacial para todas as plantas. O erro padrão a 95% de probabilidade foi calculado por 1000 permutações Monte Carlo de indivíduos entre as classes de distancia.
Análise do sistema de cruzamento
O sistema de cruzamento foi caracterizado a partir das taxas de cruzamento uniloco e multiloco por meio de estimativas de máxima verossimilhança (Ritland e Jain 1981), utilizando o software MLTR, versão 3.4 (Ritland 2002), baseado no modelo de cruzamentos mistos de Ritland e Jain (1981) e cruzamentos correlacionados de Ritland (1989). Foram estimadas: 1) a taxa de cruzamento multiloco (t ); 2) a taxa de cruzamento média uniloco m (ts); 3) a taxa de cruzamento entre indivíduos aparentados (tmts); 4) a correlação de autofecundação entre plantas dentro de progênies (r ); 5) a correlação multiloco de s paternidade, ou a proporção de irmãos-completos dentro das progênies (rp(m)). Adicionalmente foi estimado o número efetivo de árvores doadoras de pólen, Nep 1 rp(m) (Ritland 1989). O erro padrão das estimativas foi estimado por 1000 reamostragens bootstraps, onde as unidades de amostragem foram às plantas dentro das progênies para a taxa de cruzamento individual por progênie e as progênies para a taxa de cruzamento populacional. Foi ainda estimado o coeficiente de coancestria () dentro de progênies da correlação de parentesco (r), proposto por Ritland (1989): 0,25(1 )[4 ( 2 )(1 ( ))]
m p s m m p s t t sr r F r , em
que Fp é o coeficiente de endogamia na geração parental e s é a taxa de autofecundação (s1tm). Como em espécies diploides, r2 (Lynch e Walsh 1998), tem-se que r 2. O tamanho efetivo de variância foi estimado de acordo com Cockerham (1969) por
n n F n
Ne 0.5 ( 1) (1 o) 2 , em que n é o tamanho da amostra dentro de progênies (20) e F é o coeficiente de endogamia dentro de progênies. o
Resultados
Diversidade e estrutura genética
Todos os dez loci analisados foram polimórficos nas três populações, com exceção do loco EE52 na população de Manacapuru. Foram observados 64 alelos no conjunto de plantas adultas e progênies. O número de alelos variou de 2 a 13 alelos entre locos, com média de 6,4 alelos/loco. O loco EE52 apresentou indícios de alelos nulos para a população de Manacapuru e Manaquiri, e foi reanalisado. Não há ligação entre os locos. O teste exato de Fisher indicou que 80% dos locos estão em equilíbrio de Hardy–Weinberg. No entanto, a transferência destes loci de E. edulis para E. precatoria foi apenas parcial (Tabela 1), pois o número de alelos e as estimativas de heterozigosidade foram menores em E. precatoria do que em E. edulis.
Tabela 1. Comparação do número de alelos nos locos (k), número médio de alelos por loco (A), e heterozigosidade observada (Ho) e esperada (He) entre três espécies do gênero Euterpe com os 10 locos microssatélites de Gaiotto et al. (2001).
Species K A Ho He Citação
Euterpe edulis 111 11.1 0.66 0.76 Gaiotto et al. (2001) Euterpe oleracea 32* 6.4 0.51 0.77 Oliveira et al. (2010)
Euterpe precatoria 64 6.4 0.48 0.49 Este estudo
*transferência de cinco primers dos dez usados neste estudo.
Dos 64 alelos encontrados, 51,6 % são raros e destes 75,7% são privados, ou seja, ocorrem em uma frequência baixa e estão presentes em uma ou outra população. Apenas 50 % dos alelos são amplamente distribuídos por todas as populações e destes 65,6 % são tidos como comuns, porque ocorrem em frequência alta em todas as populações (Tabela 2).
Tabela 2. Classificação do número de alelos com base na sua frequência e distribuição entre as plantas matrizes e progênies de Euterpe precatoria de três populações do baixo rio Solimões, Amazonas, Brasil.
Classes de alelos Comum (> 0,2) Intermediário (> 0,05) Raro (< 0,05) Total
Privado - 1 25 26
Esporádico - 1 5 6
Difundido 21 8 3 32
Para os indivíduos reprodutivos, a heterozigosidade observada variou entre locos de 0,07 a 0,74, com média de 0,48, e a heterozigosidade esperada variou de 0,07 a 0,71, com média de 0,49 (Tabela 3) (resultados por locos individuais no Apêndice 1). O excesso de homozigotos (Ho = 0,07) no loco EE52 pode ser devido à presença de alelos nulos, e
realizamos repetições de amostras para descartar o erro na genotipagem. A heterozigosidade observada foi média e muito próxima para as matrizes em todas as populações. A população de Codajás apresenta maior numero de alelos em relação às outras populações, tanto para matrizes como para plântulas, com numero elevado de alelos privados em matrizes e plântulas, 11 e 17, respectivamente. Em contraste, Manacapuru e Manaquiri apresentaram números de alelos privados menores, que variaram de 3 a 5, com muito menos diferença entre adultos e progênies. Para plântulas, a heterozigosidade observada variou de 0,42 a 0,50. As gerações foram diferentes em k, A, R, P, Ho e He, sempre com as progênies com valores mais
altos, mas o teste de t não encontrou diferenças significativas para as heterozigosidade entre gerações dentro de populações. Somente para números de alelos existe diferença significativa para gerações dentro das populações (Codajás e Manacapuru). O índice de fixação não apresenta um padrão definido entre gerações. Mas, no geral, ha um excesso de heterozigotos para plântulas, enquanto as palmeiras adultas apresentam uma endogamia positiva e não diferente de zero (Tabela 3).
Tabela 3. Índices de diversidade genética para palmeiras adultas e progênies de três populações de Euterpe precatoria do baixo rio Solimões, Amazonas, Brasil. n — número de plantas; k — número total de alelos na população; A — número médio de alelos por locos;
R — numero efetivo de alelos por locos; P — número de alelos privados; H — o heterozigosidade observada; H — heterozigosidade esperada; e F — índice de fixação.
População n k P A R Ho He F Codajás: adultos 21 41 11 4,1 3,9 0,48 0,49 0,015 Codajás: progênies 190 52 17 5,2 5,2 0,47 0,51 0,076* Manacapuru: adultos 17 34 3 3,7 3,7 0,49 0,49 -0,001 Manacapuru: progênies 192 40 5 4,0 4,0 0,42 0,45 0,062* Manaquiri: adultos 25 39 4 3,8 3,6 0,48 0,51 0,070 Manaquiri: progênies 192 41 4 4,1 4,1 0,50 0,48 -0,010 Total: adultos 63 53 18 5,3 4,2 0,48 0,49 0,013 Total: progênies 574 64 26 6,4 5,8 0,51 0,49 -0,045* * p < 0,05.
A análise de variância molecular encontrou 85,7 % da variação dentro das populações e 14,3 % entre as populações, que representa uma alta divergência genética (Fst) de 0,143.
Como esperado, populações mais próximas têm menores divergências (Tabela 4). O fluxo gênico histórico entre as populações variou entre 1,9 a 3,3.
Tabela 4. Matriz de divergência genética com estimativas de Fst (diagonal inferior) e fluxo gênico (Nm – diagonal superior) entre de três populações de palmeiras adultas de Euterpe precatoria do baixo Rio Solimões, Amazonas, Brasil.
Codajás Manacapuru Manaquiri
Codajás - 2,373 1,942
Manacapuru 0,158 - 3,381
Manaquiri 0,211 0,111 -
Sistema de cruzamento
A estimativa da taxa de cruzamento multiloco (t ) foi alta em todas as populações, m variando de 0,90 a 1,0 (Table 5), sugerindo reprodução predominantemente por cruzamentos. A diferença entre a taxa de cruzamento multiloco e uniloco (tmts) foi significativamente maior do que zero em todas as populações, sugerindo que ocorreram cruzamentos entre indivíduos parentes. A correlação de paternidade (rp) dentro das populações variou de 0,229 a 0,679, sugerindo que 47% das plântulas são irmãos-completos, oriundos de cruzamentos por um pequeno número de fontes de pólen (2 a 4). Pelo fato de ter encontrado baixo numero de doadores de pólen, nossos resultados podem ter sido influenciados pelo período de coleta, coincidente com o inicio da maturação dos frutos, podendo ser diferente em períodos de maior produção. O tamanho efetivo de variância de 2,64 foi inferior ao esperado para uma população panmitica (Ne > 4). A estimativa de coancestria (Θ = 0,189) foi próxima ao esperado para cruzamento entre irmãos-completos (Θ = 0,25).
Tabela 5. Estimativas dos parâmetros do sistema de cruzamento de Euterpe precatoria em três populações do baixo rio Solimões, Amazonas, Brasil.
Parâmetros Codajás (DP) Manacapuru (DP) Manaquiri (DP)
Taxa de cruzamento mutilocus: t m 1.00 (0.00)* 0.91 (0.07) 1.00 (0.00) Taxa de cruzamento unilocus: t s 0.87 (0.04) 0.78 (0.09) 0.87 (0.04) Taxa de cruzamento entre parentes: tmts 0.13 (0.04) 0.13 (0.06) 0.13 (0.04) Correlação de autofecundação: r s 0.11 (0.00) 0.45 (0.11) 0.11 (0.00) Correlação mutilocus de paternidade: rp(m) 0.22 (0.07) 0.68 (0.12) 0.50 (0.10)
Numero efetivo de doadores de pólen: Nep 4.4 1.47 2,00
Coeficiênte de Coancestria: 0.155 0.216 0.191
Tamanho efetivo de variância: N e 3.22 2.31 2.61
* DP: desvio padrão.
Estrutura genética espacial
A estimativa do coeficiente de coancestria entre pares de indivíduos dentro das classes de distância (Figura 2) apresentou valores positivos até 53 km, com grande variação no coeficiente de parentesco ao longo das classes de distancia, sendo maior a estimativa de parentesco nas classes com menor distancia entre os pares de plantas. Plantas que estavam em classes de distancias de até 12 Km apresentaram coeficiente de parentesco (= 0,101) é próximo ao esperado para meio-irmãos (= 0,125); até 53 km os indivíduos apresenta grau de parentesco (0,076) próximo ao esperado para primos de primeiro grau (0,0625).
-0,15 -0,10 -0,05 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 1,1 12,6 52,2 111,9 151,5 174,5 243,7 275,8 Distance (km) C oa nc e s tr y
Figura 2. Correlogramas do coeficiente médio de coancestria (xy) para entre plantas adultas de Euterpe precatoria em populações naturais do baixo rio Solimões, Amazonas, Brasil. A linha contínua representa à estimativa do coeficiente de coancestria médio xy. As linhas tracejadas representam o intervalo de confiança a 95% da distribuição da média xy calculada por 1000 permutações da distância espacial entre pares de adultos e regenerantes.
Discussão
Diversidade genética
O sucesso na amplificação dos dez loci para todos os indivíduos sugere alto nível de conservação das sequências dos iniciadores entre as espécies, como esperado dentro de gêneros (Kalia et al. 2011). No entanto, E. edulis teve duas vezes mais alelos e heterozigosidade observada superior às outras espécies, sugerindo que a transferência foi apenas parcial apesar da conservação das sequências.
As estimativas dos parâmetros de diversidade genética identificaram maiores níveis de diversidade na geração das progênies em comparação à geração adulta. Isso pode ser o resultado da amostragem da diversidade genética local, realisada a partir dos frutos, pois estes incluem diversas fontes de pólen, como visto na análise do sistema de cruzamento (Tabela 5). A população de Codajás tem número superior de alelos (matrizes e progênies) em relação a Manaquiri e Manacapuru, o que sugere maior diversidade genética naquela população, mesmo que as estimativas de heterozigosidade não são diferentes. Esses resultados sugerem que a ação antrópica sobre as populações de Manacapuru e Manaquiri pode ter sido mais intensa, modificando a paisagem e a estrutura dos açaizais, dispersando sementes de
poucas plantas e o favorecimento do crescimento destas, levando a uma redução de sua base genética. Esta redução é comum em populações domesticadas (Clement 1999; Pickersgill 2007).
A estimativa do índice de fixação intrapopulacional de Wright foi positiva e significativa nas progênies de duas populações, indicando endogamia, que foi confirmado na análise do sistema de cruzamento (Tabela 5). Embora os valores para as matrizes não sejam estatisticamente diferentes de zero, a tendência da estimativa foi para endogamia. Esta endogamia é composta por dois componentes: um devido as autofecundações (Fs= 0,5s (1+Fm)) e um devido aos cruzamentos entre parentes (Sebbenn 2006). A alta taxa de endogamia para a população de Manacapuru parece ser de origem biparental, como observado por Seoane et al. (2005) para E. edulis.
Um fator que provavelmente contribui para os altos índices de diversidade é a alta densidade populacional típica da espécie (até 168 indivíduos/ha; Steege et al. 2013). Segundo Gusson et al. (2005) as espécies que mantêm populações com alta densidade demográfica apresentam maiores níveis de diversidade genética do que as de baixa densidade, aumentando a probabilidade de ocorrerem mutações e a incorporação de novos alelos nas populações. Além das mutações, a maior densidade de indivíduos pode permitir maior número de recombinações e múltiplas paternidades nas progênies, favorecendo o aumento dos níveis de diversidade genética (Gusson et al. 2005). Hamrick e Murawski (1991) compararam a diversidade genética em espécies arbóreas tropicais comuns e raras, e observaram a tendência de que espécies comuns apresentam maiores níveis de diversidade relativamente às espécies raras.
Estrutura genética espacial
A análise de estrutura espacial usando o coeficiente de coancestria por classes de distância mostrou que o grupo de indivíduos estudados forma populações bem estruturadas, identificando maior grau de parentesco entre as classes com menor distancia entre os pares de plantas, mas mesmo em distancias elevadas (53 km) ainda existe algum grau de parentesco, sugerindo que as estratégias da espécie de dispersão de sementes e pólen podem ocorrer por vias distintas a curtas e longas distâncias. Segundo Ward et al. (2005) é comum uma dispersão de pólen a longas distancias (de 200 m á superior 19 km) em espécies de arvores tropicais polinizadas pequenos insetos ou morcegos.
Sistema de cruzamento
As estimativas da taxa de cruzamento multiloco (tm) indicaram que a espécie é de sistema misto de reprodução, com predominância de cruzamento, mas com certa proporção de autofecundação. As estimativas de tm também são congruentes com a biologia floral e a ecologia da polinização da espécie (Kuchmeister et al. 1997). Taxas de cruzamento semelhantes foram encontradas para diversas palmeiras tropicais, como Euterpe edulis (Seoane et al. 2005), Bactris gasipaes (Rodrigues 2007), Astrocaryum aculeatum (Ramos et al. 2011) e Oenocarpus bataua (Ottewell et al. 2012).
A variação detectada na taxa de cruzamento entre as populações de E. precatoria deve-se as diferenças na vizinhança reprodutiva ou na densidade e tamanho das populações, e manejo recente da população (Mori et al. 2013), e ao período de coleta coincidente ao início do período de produção. Provavelmente, todos estes fatores contribuíram para os resultados observados, e este sistema de distribuição das plantas interfere no comportamento e densidade dos polinizadores e animais dispersores de sementes.
A alta diferença entre tm – ts sugere a ocorrência de cruzamentos entre indivíduos aparentados nas populações. A causa destes prováveis cruzamentos entre indivíduos aparentados parece estar associada à existência de estruturação genética espacial intrapo-pulacional, de forma que indivíduos próximos podem ser mais aparentados entre si, devido a dispersão de sementes próximas a árvore matriz (Sebbenn et al. 2011), o que é confirmado pela análise espacial (Figura 2). Segundo Ritland (2002), diferenças negativas entre a correlação de paternidade uniloco e multiloco (rp(s)-rp(m)) sugerem que os genitores paternos eram parentes. Diferenças negativas entre rp(s)-rp(m) foram detectadas em todas as populações, reforçando a hipótese de estruturação nas populações, como encontrada na análise da estrutura espacial (Figura 2).
A correlação de paternidade sugere que grande parte das progênies são irmãos-completos, o que é reforçado pelo pequeno número de doadores de pólen. Cruzamentos correlacionados implicam que o número de árvores contribuindo para efetiva polinização para esta espécie foi pequeno. A estimativa de doadores de pólen é inferior ao detectado em E. edulis (5 a 9; Seoane et al. 2005). Isto pode ser explicado primeiramente pelo fato das sementes terem sido coletadas durante o início da safra, com pouquíssimas plantas com frutos, e ao assincronismo do florescimento, em que apenas árvores que estivessem em mesma fase de maturidade reprodutiva participariam do processo de recombinação, o que
aumenta a possibilidade de poucas plantas contribuírem para os cruzamentos, elevando a taxa de cruzamentos entre indivíduos aparentados. Rodrigues et al. (2007) associaram o alto numero de doadores de pólen em Bactris gasipaes ao período de coleta ter ocorrido em pico de produção dos frutos. Para E. edulis o baixo numero de doadores de pólen foi associado ao assincronismo no florescimento e ao perfil dos polinizadores (Seoane et al. 2005).
Conclusão
Os nossos resultados para sistema de cruzamento, diversidade e estrutura genética são congruentes. O sistema misto de reprodução com predomínio de alogamia, com uma pequena taxa de autofecundação explicada por endogamia biparental e cruzamentos entre indivíduos aparentados, sugeriram estruturação genética espacial intrapopulacional, que foi corroborado pela análise de estruturação genética; o grau de parentesco é proporcionalmente inverso a distancia entre progênies. Por apresentarem uma alta diversidade genética, essas populações podem ser utilizadas em programas de melhoramento genético, desde que as matrizes não estejam na mesma vizinhança (> 100 m), visto que palmeiras próximas tendem a ter alto grau de parentesco, e o cruzamento entre elas causaria a redução da diversidade genética que poderia reduzir ganhos genéticos no primeiro ciclo de melhoramento.
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Capítulo 2
Perrut-Lima, P.; Silva, E.D.; Ferreira, S.A.N.; Clement, C.R.; Picanço-Rodrigues, D. Germinação e emergência de sementes de progênies de Euterpe precatoria de duas populações do baixo rio Solimões, Amazonas, Brasil. Manuscrito será submetido para Revista Arvore.
