Tesis
Mating system of Piptadenia gonoacantha (Mart) Macbr (Fabaceae) and genetic diversity at forest restoration site = Sistema reprodutivo de Piptadenia gonoacantha (Mart) Macbr (Fabaceae) e diversidade genética da espécie em área de restauração florestal
Sistema reprodutivo de Piptadenia gonoacantha (Mart) Macbr (Fabaceae) e diversidade genética da espécie em área de restauração florestal
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Autor
Grando, Carolina, 1982-
Institución
Resumen
Orientadores: Maria Imaculada Zucchi, Pedro Henrique Santin Brancalion Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: A intensa fragmentação da Mata Atlântica por ações antrópicas vem ocasionando a redução da diversidade intra e interespecífica de espécies florestais, além de alterar processos ecológicos e evolutivos importantes ao funcionamento dos ecossistemas. Mesmo que algumas políticas e ações de conservação tenham sucesso em reduzir o desmatamento de remanescentes vegetais, ações de restauração florestal são essenciais para restituir comunidades vegetais em áreas degradadas e para diminuir a distância entre os fragmentos numa escala regional, recuperando também os processos evolutivos e ecológicos nesses ecossistemas. Aspectos relacionados à diversidade genética e ao sistema reprodutivo de espécies florestais são recentes nos projetos de restauração florestal, e devem ser contemplados tanto para formar novas florestas como para melhorar áreas de restauração mais antigas. Uma das espécies que mais se destaca em projetos de restauração florestal pelo crescimento rápido em solos degradados, mas que pouco se conhece em relação ao sistema de cruzamento e à diversidade genética, é Piptadenia gonoacantha (Fabaceae-Mimosoideae). Assim, os objetivos deste trabalho foram: i) Desenvolver marcadores microssatélites para P. gonoacantha; ii) Descrever o sistema reprodutivo da espécie, bem como estimar a coancestria das matrizes e progênies e o número mínimo de matrizes para a coleta de sementes; iii) Estimar a diversidade e estrutura genômica da espécie em áreas naturais e restauradas utilizando marcadores SNPs, e identificar possíveis locos sob efeito de seleção. Dos vinte e oito marcadores microssatélites obtidos, 15 amplificaram, sendo utilizados sete marcadores para investigar o sistema reprodutivo da espécie. A taxa de cruzamento média das progênies foi igual a um, sendo a espécie considerada alógama para a área de estudo. O coeficiente de coancestria revelou que as famílias são compostas principalmente de progênies de meio irmãos, e que há parentesco entre algumas matrizes na área. Para reter um tamanho efetivo de 100, ideal para evitar endogamia e perdas por deriva genética, devem ser coletadas sementes de, no mínimo, 28 matrizes. Comparando a diversidade genômica em áreas naturais e restauradas com o uso de 1142 SNPs, a área de restauração de Iracemápolis apresentou maior diversidade genômica, não havendo diferença significativa entre as demais áreas. Foi observada estruturação genômica entre as áreas, sendo Caetetus a população mais divergente em relação às demais, estando as duas áreas restauradas agrupadas em termos de compartilhamento de alelos. Foram identificados 116 locos candidatos à seleção balanceadora, que podem indicar a presença de mecanismos mantenedores de variabilidade genética nas populações. Este estudo irá contribuir para subsidiar a escolha de matrizes para a coleta de sementes de P. gonoacantha, de forma a aumentar a diversidade genética da espécie tanto em áreas de restauração já implementadas quanto em novos projetos, visando a perpetuação de populações geneticamente viáveis da espécie ao longo das gerações e a conservação in situ de suas populações Abstract: The high fragmentation of the Atlantic Forest by human activities has caused a reduction of intra- and interspecific diversity of forest species, also changing ecological and evolutionary processes important to the ecosystems functioning. Even though some policies and conservation actions had been successful to reducing deforestation in some plant remnants, forest restoration programs are essential to restore plant communities in degraded lands and to decrease the distance among forest remnants on a regional scale, also recovering the evolutionary and ecological processes in these ecosystems. Genetic diversity and mating system of forest species are recent aspects in forest restoration projects, and must be addressed both to form new forests and to improve older restored sites. Piptadenia gonoacantha (Fabaceae-Mimosoideae) is one of the tree species most used in forest restoration projects by rapid growth in degraded soils, but is studied in terms of the mating system and genetic diversity. Hence, this study aimed to: i) The development of microsatellite markers for P. gonoacantha; ii) The estimation of mating system parameters for the species, as well as the coancestry coefficient for maternal trees and progenies and the minimum number of seed trees to seed collection; iii) The estimation of genomic diversity and structure of the species in natural remnants and restored sites using SNP markers. From twenty-eight microsatellite markers, fifteen amplified, of which seven markers were used to investigate the mating system of the species. The mean outcrossing rate was equal to one, being the species considered outcrossing for the study area. By the coancestry coefficient, we observed that families are composed by half-sibs progenies, and that some seed trees are related. To retain an effective size of 100, ideal to avoid inbreeding and allelic loss by genetic drift in new forest sites, seeds must be collected from at least 28 seed trees. Using 1142 SNPs to compare genomic diversity among natural and restored areas, we observed that Iracemápolis restoration site showed the highest genomic diversity, with no difference among the other three sites. Genomic structure of P.gonoacantha was observed among studied sites, with Caetetus forest remnant being the most divergent population, with the two restored sites grouped in terms of alleles sharing. We identified 166 candidate loci under balancing selection, which may indicate that the species has some mechanisms related to the maintenance of genetic variability in populations. This study will contribute to support the choice of seed trees to seed collection of P. gonoacantha, in order to increase the genetic diversity of the species in both new and old restored sites, aiming the perpetuating of genetically viable populations over generations and in situ conservation of the species Doutorado Genetica Vegetal e Melhoramento Doutora em Genética e Biologia Molecular 2011/50296-8 FAPESP