Leila Milena Diaz Camacho
Em 17 de junho de 2016, foi realizada a banca de defesa de tese da aluna de doutorado Leila Milena Diaz Camacho do programa de Pós-Graduação em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente do Instituto de Botânica. O trabalho é intitulado “Desenvolvimento de marcadores microssatélites e caracterização da diversidade genética de populações de Chrysolaena obovata (Asteraceae)”. Este trabalho foi orientado pela Dra. Marilia Gaspar (IBt) e co-orientado pela Dra. Maria Angela Machado de Carvalho (IBt).
A tese foi avaliada pela banca examinadora composta pela Dra. Marilia Gaspar (IBt), Dra. Elizabeth Ann Veasey (ESALQ), Dra. Sónia Cristina da Silva Andrade (USP), Dr. Alessandro Alves Pereira (APTA), Dra. Rita de Cássia Leone Figueiredo-Ribeiro (IBt).
Chrysolaena obovata (Less.) M. Dematteis é uma Asteraceae nativa, com ampla distribuição no Cerrado e que apresenta alto potencial para a produção de inulina. Neste trabalho, estudamos a diversidade e estrutura genética de sete populações da espécie de ocorrência em áreas de cerrado sensu stricto e campos rupestres, distribuídas em quatro estados brasileiros. Foram desenvolvidos nove marcadores moleculares do tipo microssátelites, para os quais foi identificado um alto potencial de transferabilidade em outras espécies de Asteraceae do Cerrado. C. obovata apresentou níveis moderados de diversidade genética distribuída majoritariamente dentro das populações, com moderada estruturação, altos níveis de fluxo gênico estimado e uma complexa rede de migração entre as populações estudadas. Considerando que as populações do estado de São Paulo são as que apresentaram menores níveis de diversidade genética e se encontram em áreas com alto grau de perturbação, estas devem ser consideradas como prioritárias em planos de conservação ex situ.
Desenvolvimento de marcadores microssatélites e caracterização da diversidade genética de populações de Chrysolaena obovata (Asteraceae)
ABSTRACT
Chrysolaena obovata (Less.) M. Dematteis (Asteraceae) is an herbaceous, perennial species, native to the Brazilian Cerrado, which presents seasonal growth and underground organs, named rhizophores that accumulate high concentrations of inulin-type fructans. The tolerance of this species to drought, heat and cold, due to fructan accumulation, may explain its wide distribution in the different Cerrado physiognomies. The study of the genetic structure and population dynamics of Cerrado species is crucial to the development of conservation programs for biome. The aim of this study was to develop microsatellite markers to access the genetic diversity and structure of natural populations of C. obovata and to analyze fructan content and composition in plants from campos rupestres and cerrado sensu stricto. A genomic library enriched with microsatellites was built and forty-two primer pairs were tested, nine of which were shown to be polymorphic. These polymorphic loci were used to determine the genetic diversity and structure of 192 individuals from seven natural populations of C. obovata. The cross-amplification rate of these markers ranged from 29.4% to 94.1% in 17 species belonging to seven different tribes of Asteraceae, indicating their potential to be used in future studies of structure and genetic diversity of species from this family. Fifty-two alleles were detected, and the number of alleles per locus ranged from three to nine, with an average of 5.78. The Polymorphic Information Content (PIC) ranged from 0.091 to 0.691. The species exhibited moderate genetic diversity (H = 0.46). The observed heterozygosity ranged from 0.43 to 0.61. Twenty five rare alleles and 13 private alleles were found. The inbreeding coefficient was negative in all loci (FIS = -0.220), as well as the overall fixation index (FIT = -0.113), indicating an excess of heterozygotes, and deviation from Hardy-Weinberg equilibrium was observed for some loci. The seven analyzed populations showed a moderate differentiation (FST = 0.087; P <0.001), with higher level of diversity within populations (96.25%, P<0.001). The hierarchical AMOVA analysis that subdivides the populations according to physiognomy confirmed the greater diversity within populations (96.21%, P < 0.01) and the low and non-significant variability among groups (0.09%; P = 0, 41). The SAMOVA analysis divided the populations into five groups, but the percentage of variation was greatest within populations (95.78%; P < 0.05) and negative (-0.80%) among populations within each group. A bottleneck effect was not detected in the populations studied. The gene flow was estimated to be 2.62 migrants per generation. The coalescence analysis showed a complex migratory pattern among populations, showing that the population of Uberlândia is the only that gives migrants to all populations. The Neighbor-joining tree (NJ) grouped the populations into two clusters, but with no significant differences. The Mantel test showed a low but significant correlation among populations genetic and geographic distances (R2 = 0.2312, P < 0.05), indicating the occurrence of gene flow and weak isolation by distance. Moreover, the results of the Bayesian analysis identified three clustre (K = 3), confirming a moderate differentiation of populations. The low population variability is also present in fructan metabolism at the vegetative and flowering stages, which proved to be quite conserved among the four populations studied. The overall results obtained indicate the low genetic differentiation of C. obovata populations which can be explained by the reproductive biology (anemocoric dispersion of seeds) and life history of this species (perennial plant widely distributed in the Cerrado).
Keywords: Vernonia herbacea, microsatellites, Asteraceae, Cerrado, campos rupestres, Cross-amplification.
RESUMO
Chrysolaena obovata (Less.) M. Dematteis (Asteraceae) é uma espécie herbácea, perene, nativa do Cerrado brasileiro, de crescimento sazonal e que possui órgãos subterrâneos de reserva, denominados rizóforos, que acumulam altas concentrações de frutanos do tipo inulina. Plantas dessa espécie apresentam tolerância à seca, ao fogo e ao frio, relacionada ao acúmulo de frutanos, o que pode explicar sua ampla distribuição nas diferentes fitofisionomias do Cerrado. O estudo da estrutura genética e da dinâmica das populações de espécies do Cerrado é fundamental para o desenvolvimento de estratégias de conservação deste bioma. O objetivo deste trabalho foi desenvolver marcadores microssatélites para estudar a diversidade e estrutura genética de populações naturais de C. obovata, assim como analisar o teor e composição dos frutanos em plantas provenientes de campos rupestres e cerrado sensu stricto. Foi construída uma biblioteca genômica enriquecida com microssatélites e foram testados 42 pares de iniciadores, dos quais nove mostraram-se polimórficos. Estes loci polimórficos foram utilizados para a determinação da diversidade e estrutura genética de 192 indivíduos de sete populações naturais de C. obovata. O potencial de transferabilidade desses marcadores variou de 29,4% a 94,1% em 17 espécies pertencentes a sete tribos distintas da família Asteraceae, indicando seu potencial para uso em estudos futuros de diversidade genética de espécies dessa família. Foram detectados 52 alelos, sendo que o número de alelos por locus variou de três a nove, com uma média de 5,78 alelos. O Conteúdo de Informação Polimórfica (PIC) variou de 0,091 a 0,691. A espécie apresentou moderada diversidade genética (H = 0,46). A heterozigosidade observada (Ho) variou de 0,43 a 0,61. Foram encontrados 25 alelos raros e 13 alelos privados. O coeficiente de endogamia apresentou valores negativos em todos os loci estudados (FIS = -0,220), assim como o Índice de Fixação global (FIT = -0,113), indicando um excesso de heterozigotos e, consequentemente, desvios do equilíbrio de Hardy-Weinberg foram observados em alguns loci. As sete populações analisadas apresentaram moderada diferenciação (FST = 0,087; P < 0,001), com maior diversidade dentro das populações (96,25%; P < 0,001). Análise de AMOVA hierárquica, que subdivide as populações de acordo com a fitofisionomia, confirmou a maior diversidade dentro das populações (96,21%; P < 0,01) sendo que a variabilidade entre os grupos foi baixa e não significativa (0,09%; P = 0,41). A análise de SAMOVA dividiu as populações em cinco grupos, porém a porcentagem de variação foi maior dentro das populações (95,78%; P < 0,05) e foi negativa (-0,80%) entre as populações dentro de cada grupo. Não foi detectado efeito gargalo nas populações estudadas. O fluxo gênico indireto estimado foi de 2,62 migrantes por geração. A análise de coalescência mostrou um padrão complexo migratório entre as populações, porém identificou que a população de Uberlândia é a única que doa migrantes a todas as populações. A árvore de Neighbor-joining (NJ) agrupou as populações em dois clusters, mas sem diferenciação significativa entre eles. O teste de Mantel mostrou uma baixa, porém significativa, correlação entre as distâncias genéticas e geográficas das populações (R2 = 0,2312; P < 0,05), indicando que existe fluxo gênico e baixo isolamento por distância. Análises Bayesianas identificaram três agrupamentos (K = 3), confirmando a moderada diferenciação das populações. Esta baixa variabilidade entre populações se reflete também no metabolismo de frutanos nas fases vegetativa e de floração, que se mostrou bastante conservado entre as quatro populações avaliadas. O conjunto dos resultados obtidos indica a baixa diferenciação genética das populações de C. obovata, a qual pode ser explicada por sua biologia reprodutiva (sementes dispersas pelo vento) e sua história de vida (planta perene com ampla distribuição no Bioma Cerrado).
Palavras-chave: Vernonia herbacea, Microssátelites, Asteraceae, Cerrado, campos rupestres, Transferabilidade
Leila Milena Diaz Camacho
Desenvolvimento de marcadores microssatélites e caracterização da diversidade genética de populações de Chrysolaena obovata (Asteraceae)
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