Caracterização genética de variedades morfológicas de Cereus peruvianus Mill. utilizando marcadores microssatélites

Genetic characterization of morphological varieties of Cereus peruvianus Mill. using microsatellite markers

dc.contributorClaudete Aparecida Mangolin
dc.contributorMaria de Fátima Pires da Silva Machado - UEM
dc.contributorPatricia Sofiatti - UFPR
dc.creatorNeves, Andréa Florindo das
dc.date2018-03-16T17:43:27Z
dc.date2018-03-16T17:43:27Z
dc.date2013
dc.date.accessioned2023-10-16T12:15:54Z
dc.date.available2023-10-16T12:15:54Z
dc.identifierhttp://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/358
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9206987
dc.descriptionCacti are plants with great adaptability in drought-stricken regions and with high ecological and economical relevance. The stems different morphologies, as well as flowers and fruits, are employed to classify the family´s genera and species. The species Cereus peruvianus, popularly known as mandacaru, may be found throughout Brazil. It is used as an ornamental plant, for industrial purposes and is the main forage plant in the rainless region of the northeastern region of Brazil. Whereas monstrous varieties of the species may be found with their stem forming ribs with irregular ridges and a variable number of areoles per rib, there is the crooked variety with spiral-form ribs. It is not adequate to classify cacti merely by their morphology since there high plasticity rates are extant in their morphological characteristics. Current investigation employs heterologous microsatellite markers to determine the variability and genetic relationship among plant populations with crooked (morphotype 2) and monstrous (morphotype 3) phenotypes when compared to populations of C. peruvianus (morphotype 1). Thirty-three primer pairs were developed for different cactus species for the selection of microsatellite markers. Twelve pairs of microsatellites primers developed for Polaskia chichipe, Ariocarpus bravoanus, Astrophytum asterias and Echinocactus grusonii were then selected with 36.36% transferability for C. peruvianus. Seven out of the twelve primers were polymorphic and employed to analyze genetic diversity. The analysis of the seven microsatellite loci in the samples of the three mandacaru morphotypes provided the amplification of 17 alleles with mean 2.43 alleles per polymorphic locus and mean polymorphisms of 90.47%. Variable frequencies of alleles A, B or C in the seven SSR loci provided heterozygosity ranging between 0.00 and 0.7368 and an expected heterozygosity between 0.00 and 0.6771. Fis mean rate for the seven loci was 0.1821 and showed that there was an excess in homozygotes, whereas analysis of genetic divergence among the three sample groups was shown to be moderate (Fst=0.0962). The analysis of molecular variance (AMOVA) revealed that the highest variance was found within populations of each morphotype with FST and RST rates equal to 87% and 85% respectively. Variability rates among populations went to FST=13% and RST=15%, highly significant rates (p<0.0001). Similarity among samples varied between 0.8456 and 0.9329. Dendrogram showed the formation of two groups. One was formed by morphotypes 1 and 2 and showed that the highest similarity occurred between Cereus peruvianus plants with normal morphology and the tortuosus variety. Morphotype 3 (var. monstruosus) remained segregated from the others and showed the greatest divergence. Genetic relationships among individual genotypes were also assessed by the Bayesian analysis; ΔK rate, which should be taken into consideration to define the number of groups, indicated the formation of three groups, or rather, the number of formed groupings was maintained by the UPGMA grouping method. While confirming the non-specification of alleles associated with morphology, the bar plot revealed that the three morphotypes shared alleles with the seven microsatellites under analysis. The largest genetic differentiation at the molecular level (speciation) found among the plants of the C. peruvianus var. tortuosus and C. peruvianus var. monstruosus varieties are being targeted by a rigid process of artificial selection, since these two varieties exhibit a marked ornamental character.
dc.descriptionAs cactáceas são plantas de grande importância ecológica e econômica, altamente adaptadas as regiões secas. As diferentes morfologias do caule, assim como flores e frutos, vem sendo utilizadas para a classificação dos gêneros e espécies nessa família. A espécie Cereus peruvianus, popularmente conhecida como mandacaru, e bem difundida no território brasileiro, e muito utilizada com fins ornamentais e industriais, além de ser a principal espécie forrageira no ambiente seco do Nordeste brasileiro. Dentro desta espécie, ainda encontramos as supostas variedades monstruosos , cujo caule apresenta costelas formando sulcos irregulares e número variável de aréolas por costela, e a variedade tortuosos , com costelas em espiral. Para cactáceas não e adequado que a classificação seja realizada baseada somente em sua morfologia, pois existe uma grande plasticidade de características morfológicas. Neste sentido, a proposta da presente investigação foi utilizar marcadores microssatélites heterologos para determinar a variabilidade e a relação genética entre as populações de plantas com os fenótipos tortuosos (morfotipo 2) e monstruosos (morfotipo 3)em relação as populações de plantas de C. peruvianus (morfotipo1). Para a seleção dos marcadores microssatélites, foram avaliados 33 pares de primers desenvolvidos para diferentes espécies de cactáceas. A partir desta avaliação, foram selecionados doze pares de primers de microssatélites desenvolvidos para Polaskia chichipe, Ariocarpus bravoanus, Astrophytum asterias e Echinocactus grusonii, conferindo uma transferibilidade de 36,36% para C. peruvianus. Dos doze primers, sete foram polimórficos e utilizados na análise da diversidade genética. A análise dos sete loci microssatélites nas amostras dos três morfotipos de mandacaru resultou na amplificação de 17 alelos, com uma média de 2,43 alelos por locus polimorfico e um polimorfismo médio de 90,47%. As frequências variáveis dos alelos A, B ou C nos sete loci SSR conferiram uma heterozigosidade observada que variou de 0,00 a 0,7368 e a heterozigosidade esperada variou de 0,00 a 0,6771. O valor médio de Fis para os sete loci foi de 0,1821,mostrando que existe excesso de homozigotos, a análise da divergência genética entre os três grupos de amostras foi moderado (Fst=0,0962). A análise de variância molecular (AMOVA) mostrou que a maior variância se encontra dentro das populações de cada morfotipo com valores de FST e RSTigual a 87% e 85% respectivamente, e os valores de variabilidade entre as populações foram para o FST=13% e para o RST=15%, valores altamente significativos (p<0,0001). A similaridade entre as amostras variou de 0,8456 a 0,9329, e para o dendrograma houve a formação de dois grupos, o primeiro foi formado com os morfotipos 1 e o 2, indicando que a maior similaridade e observada entre as plantas de Cereus peruvianuscom morfologia normal e a var. tortuosus. O morfotipo 3 (var. monstruosus) ficou segregado dos demais indicando maior divergência. As relações genéticas entre os genótipos individuais também foram exploradas através de uma análise Bayesiana, o valor de ΔK, que deve ser levado em conta para definir o número de grupos, indicou a formação de 3 grupos, ou seja, manteve o número de agrupamentos formados usando o método de agrupamento UPGMA. Confirmando a não especificidade de alelos associados com a morfologia, o bar plot evidenciou que os três morfotipos compartilham alelos para os sete microssatélites estudados. A maior diferenciação genética em nível molecular (especiação) observada entre as plantas das variedades C. peruvianus var. tortuosus e C. peruvianus var. monstruosus devem estar sendo direcionadas por um rígido processo de seleção artificial, uma vez que estas duas variedades apresentam um acentuado caráter ornamental.
dc.description1 CD-ROM (84 f.)
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Estadual de Maringá
dc.publisherBrasil
dc.publisherPrograma de Pós-Graduação em Biologia Comparada
dc.publisherUEM
dc.publisherMaringá, PR
dc.rightsopenAccess
dc.subjectCereus peruvianus Mill - Genética
dc.subjectMarcadores microssatélites
dc.subjectCiências Biológicas
dc.subjectBiologia Geral
dc.titleCaracterização genética de variedades morfológicas de Cereus peruvianus Mill. utilizando marcadores microssatélites
dc.titleGenetic characterization of morphological varieties of Cereus peruvianus Mill. using microsatellite markers
dc.typemasterThesis


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