Genômica populacional do bacurizeiro (Platonia insignis Mart.)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Garcia, Caroline Bertocco
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11137/tde-24052021-142552/
Resumo: A espécie Platonia insignis Mart., conhecida como bacurizeiro, é uma espécie frutífera nativa do Brasil e corresponde a única representante do gênero monotípico Platonia Mart., pertencente à família Clusiaceae. Considerada uma espécie semi-domesticada, ocorre principalmente nas regiões Norte e Nordeste nos biomas de cerrado e amazônico com centro de diversidade no Estado do Pará. O bacurizeiro é uma espécie de importância econômica em ascensão com sua polpa comercializada com o maior valor de mercado dentre as frutíferas brasileiras. O crescente interesse pelos seus frutos, denominados bacuri, exige o conhecimento a respeito da estrutura e diversidade das populações dessa espécie assim como o Estado de conservação, para garantir futuros programas de melhoramento genético e ações voltadas à conservação da espécie. Nesse contexto, o seguinte estudo teve como objetivo avaliar a variabilidade genética e genômica do bacurizeiro ao longo da sua distribuição geográfica, assim como as condições de conservação a qual essa frutífera se encontra. Para tanto, a partir de 2.031 marcadores SNPs obtidos pela técnica de genotipagem por sequenciamento (GBS) com o sequenciamento de nova geração (NGS) foi possível determinar a estrutura e diversidade genética de seis populações dos Estados de Roraima (RR), Amazonas (AM), Pará (PA) (bioma Amazônia) e Maranhão (MA) (bioma Cerrado). As populações avaliadas apresentaram elevada estruturação genética, observada nos agrupamentos formados pela análise de DAPC e dendrogramas, bem como na análise par-a-par baseada nos valores de diferenciação genética (FST) entre os grupos definidos pela análise de DAPC e entre as populações avaliadas. Foi também detectada correlação positiva e significativa (r = 0,85; p < 0,005) entre a diferenciação genética e a distância geográfica entre as populações, indicando a ocorrência de isolamento por distância, pelo teste de Mantel. Em contraste com todos os trabalhos anteriores de caracterização molecular já publicados para a espécie, a maior parte da variabilidade genética (59%) se concentra entre as populações de bacurizeiro, principalmente, entre as regiões (Norte e Nordeste) e biomas (Amazônia e Cerrado) analisados. Os maiores índices de diversidade genética foram observados para a população de Chapadinha, MA, que ocorre no Bioma Cerrado (HE = 0,1746; HO = 0,2078), próxima a uma área de proteção ambiental, mostrando excesso de heterozigotos. As demais populações da região Norte apresentaram níveis bem mais baixos de diversidade genética, com valores de HE entre 0,0424 e 0,0752, e valores positivos de fixação de Wright, indicando níveis expressivos de endogamia. O avanço das áreas urbanas, eventos de queimada para a pastagem, e implementação de cultivares de espécies como a soja (Glycine max (L.) Merr.), são os principais fatores para a redução das populações de P. insignis, refletindo a intensa ação antrópica que se observa hoje na Amazônia. Dessa forma, as populações do bacurizeiro são encontradas fragmentadas, reduzidas, com baixa variabilidade e baixo fluxo gênico entre as populações, o que caracteriza o processo evolutivo de deriva genética com efeitos de gargalo genético pronunciados. Com exceção da população de Chapadinha, MA, a qual vem mantendo níveis moderados de diversidade genética, os resultados aqui obtidos expõem a fragilidade a qual essa espécie se encontra, extremamente reduzida, com a presença pronunciada de endogamia e perda drástica de variabilidade genética.
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O crescente interesse pelos seus frutos, denominados bacuri, exige o conhecimento a respeito da estrutura e diversidade das populações dessa espécie assim como o Estado de conservação, para garantir futuros programas de melhoramento genético e ações voltadas à conservação da espécie. Nesse contexto, o seguinte estudo teve como objetivo avaliar a variabilidade genética e genômica do bacurizeiro ao longo da sua distribuição geográfica, assim como as condições de conservação a qual essa frutífera se encontra. Para tanto, a partir de 2.031 marcadores SNPs obtidos pela técnica de genotipagem por sequenciamento (GBS) com o sequenciamento de nova geração (NGS) foi possível determinar a estrutura e diversidade genética de seis populações dos Estados de Roraima (RR), Amazonas (AM), Pará (PA) (bioma Amazônia) e Maranhão (MA) (bioma Cerrado). As populações avaliadas apresentaram elevada estruturação genética, observada nos agrupamentos formados pela análise de DAPC e dendrogramas, bem como na análise par-a-par baseada nos valores de diferenciação genética (FST) entre os grupos definidos pela análise de DAPC e entre as populações avaliadas. Foi também detectada correlação positiva e significativa (r = 0,85; p < 0,005) entre a diferenciação genética e a distância geográfica entre as populações, indicando a ocorrência de isolamento por distância, pelo teste de Mantel. Em contraste com todos os trabalhos anteriores de caracterização molecular já publicados para a espécie, a maior parte da variabilidade genética (59%) se concentra entre as populações de bacurizeiro, principalmente, entre as regiões (Norte e Nordeste) e biomas (Amazônia e Cerrado) analisados. Os maiores índices de diversidade genética foram observados para a população de Chapadinha, MA, que ocorre no Bioma Cerrado (HE = 0,1746; HO = 0,2078), próxima a uma área de proteção ambiental, mostrando excesso de heterozigotos. As demais populações da região Norte apresentaram níveis bem mais baixos de diversidade genética, com valores de HE entre 0,0424 e 0,0752, e valores positivos de fixação de Wright, indicando níveis expressivos de endogamia. O avanço das áreas urbanas, eventos de queimada para a pastagem, e implementação de cultivares de espécies como a soja (Glycine max (L.) Merr.), são os principais fatores para a redução das populações de P. insignis, refletindo a intensa ação antrópica que se observa hoje na Amazônia. Dessa forma, as populações do bacurizeiro são encontradas fragmentadas, reduzidas, com baixa variabilidade e baixo fluxo gênico entre as populações, o que caracteriza o processo evolutivo de deriva genética com efeitos de gargalo genético pronunciados. Com exceção da população de Chapadinha, MA, a qual vem mantendo níveis moderados de diversidade genética, os resultados aqui obtidos expõem a fragilidade a qual essa espécie se encontra, extremamente reduzida, com a presença pronunciada de endogamia e perda drástica de variabilidade genética.Platonia insignis Mart., also known as bacurizeiro, is a fruit species native to Brazil and corresponds to the only representative of the monotypic genus Platonia Mart., belonging to the Clusiaceae family. It is considered a semi-domesticated species and can be found mainly in the Brazilian North and Northeast, in the Cerrado and Amazon biomes, with a center of diversity in Pará state. The bacurizeiro is a species of increasing economic importance due to the trade of its pulp, which has the highest market value among Brazilian fruits. The growing interest in its fruits, called bacuri, requires knowledge about the structure and diversity of the populations of this species as well as its conservation status, to guarantee future plant breeding programs and to promote actions towards the conservation of this species. In this context, the following study aimed to assess the genetic and genomic variability of bacurizeiro throughout its geographic distribution, as well as the conservation conditions in which this fruit tree is found. Therefore, from 2,031 SNP markers obtained by the technique of genotyping by sequencing (GBS) with new generation sequencing (NGS), the genetic structure and diversity of six populations in the states of Roraima (RR), Amazonas (AM), Pará (PA) (Amazon biome) and Maranhão (MA) (Cerrado biome) was determined. The assessed populations showed strong genetic structure, observed by the clusters formed by DAPC and dendrograms, and the pairwise analysis based on fixation index (FST) values between groups defined by DAPC and among populations. We also detected a positive and significant correlation (r = 0,85; p < 0,005) between the genetic differentiation and the geographic distances among populations, indicating the occurrence of isolation by distance using the Mantel test. In contrast to all previously published works on molecular characterization for the species, most of the genetic variability (59%) is concentrated among bacurizeiro populations, mainly between the regions (North and Northeast) and biomes (Amazon and Cerrado) analyzed. The highest levels of genetic diversity were observed for the population of Chapadinha, MA, located in the Cerrado biome (HE = 0,1746; HO = 0,2078), close to the environmental protection area, showing an excess of heterozygotes. The other populations in the North region showed much lower genetic diversity levels, with HE values between 0.0424 and 0.0752, and positive Wright\'s fixation values, indicating expressive levels of inbreeding. The advance of urban areas, burning events for pasture, and the implementation of crop species such as soybeans (Glycine max (L.) Merr.), are the main factors for the decline of P. insignis populations, which reflects the intense anthropic action currently observed in the Amazon Rainforest. Thus, the bacurizeiro populations are found fragmented, reduced, and with low indexes of variability and gene flow between populations, which characterizes the evolutionary process of genetic drift with pronounced genetic bottleneck effects. Except for the population of Chapadinha, MA, which has maintained moderate levels of genetic diversity, the results obtained here expose the fragility in which this species is found, extremely reduced with the steady presence of inbreeding and drastic loss of genetic variability.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPVeasey, Elizabeth AnnGarcia, Caroline Bertocco2021-03-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11137/tde-24052021-142552/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2021-05-24T22:59:02Zoai:teses.usp.br:tde-24052021-142552Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212021-05-24T22:59:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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