Genetic diversity in rosewood saplings (Aniba rosaeodora ducke, Lauraceae): an ecological approach / Diversidade genética em plantas jovens de Pau-rosa (Aniba rosaeodora Ducke, Lauraceae): uma abordagem ecológica

This article takes an ecological approach to the genetic diversity of Rosewood (Aniba rosaeodora Ducke) in a central Amazonian terra firme forest north of Manaus. Planted Rosewood setting, under partial shaded canopy, were assessed in terms of fruiting production, frugivory, and seed dispersal. Using RAPD molecular analysis procedures, the influence of the spatial distribution of adult trees on the genetic diversity (polymorphism) of saplings was assessed with genetic samples from 34 reproductive trees and 60 saplings. The density and distribution patterns the reproductive trees did not modify the sapling"s diversity (1.86 percent, AMOVA). Two types of adult tree dispersion were identified; i) clumped and ii) more widely dispersed. Polymorphism (77.5 percent) and gene flow were high between these. Although more sapling genetic variability in areas with a higher density of mature plants was not as high as expected, density did not affect the genetic diversity of samplings, indicating a high incidence of gene flow amongst trees. In planted Rosewood population (surrounded by low disturbed forest), fruiting trees experienced a high level of removal of seeds by toucans (Rhamphastidae), about of 50 percent. The high gene flow found among native trees suggested that toucans, promoting seed rain at short and long distances from maternal trees, actively contribute to the maintenance of genetic diversity within wild rosewood populations.

Dados genéticos e ecológicos foram obtidos do Pau-rosa (Aniba rosaeodora Ducke) em uma floresta de terra firme localizada ao norte de Manaus. Em um sistema de plantio composto de plantas sob sombreamento parcial, foram analisados dados de frugivoria, produção de frutos e dispersão. Numa população natural, com 34 plantas adultas e 60 jovens, foi analisada a influência da distribuição espacial das plantas adultas na diversidade genética (polimorfismo) das jovens utilizando o marcador molecular RAPD. O modelo de distribuição e densidade das plantas adultas não alterou a diversidade genética da progênie (1,86 por cento; AMOVA). Tanto o polimorfismo (77,5 por cento) quanto o fluxo gênico entre os dois subgrupos de plantas (dispersas e agrupadas) foram altos. Embora se esperasse que a diversidade genética fosse maior na progênie oriunda do grupo com maior densidade de plantas, isso não foi observado, indicando um alto fluxo gênico entre as adultas. No plantio, as árvores com frutos tiveram uma alta taxa de remoção de sementes por tucanos (Rhamphastidae), em torno de 50 por cento. Estes resultados indicam que estes pássaros também têm um papel fundamental na dispersão de sementes em população naturais. De fato o alto fluxo gênico encontrado entre as plantas adultas em populações naturais sugere que estes animais promovem chuva de sementes a curtas e longas distâncias entre árvores reprodutivas, o que contribui com a manutenção da diversidade genética da população.

Geographic pattern of genetic diversity in natural populations of Rosewood (Aniba rosaeodora), in the Central Amazonia / Padrão geográfico de diversidade genética em populações naturais de Pau-rosa (Aniba rosaeodora), na Amazônia Central

Rosewood (Aniba rosaeodora Ducke, Lauraceae) is an Amazonian evergreen tree and a source of the purest linalool, the main component of its essential oil, which is very valuable in the international perfumery market. After decades of over-exploitation it is currently considered as threatened. We evaluated the genetic diversity and its distribution in four populations in Central Amazonia. Thirty-five reliable RAPD markers were generated, of which 32 were polymorphic (91.4 percent). Variation was higher within the populations (76.5 percent; p < 0.0001) and geographic distribution contributed to population differentiation (23.4 percent; p < 0.0001). The Amazon River had a small influence on gene flow (3.3 percent; p < 0.0001), but we identified evidence of gene flow across the river. There were significant differences in marker frequencies (p < 0.05), in agreement with the low gene flow (Nm = 2.02). The correlation between genetic distance and gene flow was - 0.95 (p = 0.06) and between geographic distance and gene flow was -0.78 (p = 0.12). There was a geographic cline of variability across an East-West axis, influenced as well by the Amazon River, suggesting the river could be a barrier to gene flow. Although threatened, these Rosewood populations retain high diversity, with the highest levels in the Manaus population, which has been protected for over 42 years in a Reserve.

O Pau-rosa (Aniba rosaeodora Ducke, Lauraceae) é uma árvore amazônica fonte do mais puro linalol, o qual é o principal componente do seu óleo essencial e muito valioso no mercado internacional de perfumaria. Após várias décadas de intensa exploração, a espécie foi levada à categoria de ameaçada de extinção. Quatro populações naturais distribuídas na bacia Amazônia Central foram avaliadas quanto ao nível e a distribuição da diversidade genética. Trinta e cinco marcadores RAPD reprodutíveis foram gerados, dos quais 32 foram polimórficos (91,4 por cento). A diversidade foi maior dentro das populações (76,5 por cento; p < 0,0001) e a distribuição geográfica contribuiu para a diferenciação entre as populações (23,4 por cento; p < 0,0001). A AMOVA indicou que pode haver uma influência parcial do Rio Amazonas no fluxo gênico (3,3 por cento; p < 0,0001), mas foram identificadas evidências de fluxo gênico atravessando o rio. Houve diferenças significativas nas freqüências dos marcadores (p < 0,05) e o fluxo gênico estimado foi relativamente baixo (Nm = 2,02). A correlação entre a distância genética e o fluxo gênico foi de - 0,95 (p = 0,06) e para a distância geográfica e o fluxo gênico foi de - 0,78 (p = 0,12). Houve um padrão geográfico de variabilidade ao longo do eixo Leste - Oeste, influenciado também pelo Rio Amazonas, o que sugere que o rio poderia funcionar como uma barreira para o fluxo gênico. Apesar de ameaçadas, estas populações de Pau-rosa possuem alta diversidade, com o maior valor na população de Manaus, que vem sendo protegida por 42 anos em uma reserva.

RAPD em Pau-rosa (Aniba rosaeodora Ducke): adaptação do método para coleta de amostras in situ, ajuste das condições de PCR e apresentação de um processo para selecionar bandas reprodutíveis / RAPD in Rosewood (Aniba rosaeodora Ducke): adequation of a method for in situ sample collecting, PCR adjustments and presentation of a procedure to select reproducible amplified fragments

O Pau-rosa (Aniba rosaeodora Ducke) é uma espécie importante economicamente para a Região Amazônica, porque sua madeira é fonte de linalol, insumo utilizado pelas perfumarias. Esta espécie foi explorada durante décadas e, ainda assim, o conhecimento acerca da diversidade genética intra-específica é muito restrito. Foram objetivos deste trabalho: 1) validar um protocolo para coleta de folhas de pau-rosa que permitisse preservar a integridade do DNA até a estocagem em "freezer"; 2) selecionar um protocolo para extração de DNA em quantidade e qualidade adequadas para geração de bandas RAPD e 3) desenvolver um critério para avaliar o grau de reprodutibilidade que pudesse auxiliar a seleção de bandas RAPD úteis para análises de diversidade genética. Imediatamente após a coleta, as folhas foram acondicionadas em tubos de polietileno com sílica gel e aí permaneceram por até 10 dias. Foram testados três protocolos para a extração de ácidos nucléicos destas folhas, condições ideais para as PCR e a reprodutibilidade dos padrões RAPD. Critérios para a eliminação das bandas que mais contribuíram para o afastamento dos resultados do ideal da reprodutibilidade total foram desenvolvidos e a significância estatística das diferenças geradas pela aplicação dos critérios ao conjunto de dados foi testada. DNA com qualidade e em quantidade suficiente para a geração de padrões RAPD, nas condições ideais definidas para as PCRs, foi obtido. A eliminação de bandas com reprodutibilidade menor que 70 por cento não diferiu do controle. A eliminação de bandas com reprodutibilidade menor que 90 por cento diferiu dos demais tratamentos em todos os arranjos testados (P < 5 por cento).

Rosewood (Aniba rosaeodora Ducke) is one of the economically valuable species in the Amazon region, because it is the principal source of linalool which is demanded by the perfumery industry. This species was submitted to hard exploitation along the past decades and besides this almost nothing is known about its intraspecific genetic diversity. The objectives of this work were: 1) to validate a method to collect rosewood leaves, while preserving the integrity of DNA until storage in freezer; 2) to choose a method for extraction of nucleic acids in quantity and with quality good enough to be used for RAPD and 3) to develop criteria for evaluating the reproducibility, which could help to select RAPD bands useful for genetic diversity analysis. Immediately following collection, the leaves were put in PET flasks partially filled with silica gel and kept there up to 10 days. Three methods for extracting nucleic acids from those leaves, the PCR conditions and the reproducibility of the RAPD patterns produced were tested. Criteria for elimination of bands that contributed to maintain reproducibility away from the ideal, which would be total reproducibility, were developed and the differences produced by application of these criteria were statically tested. DNA with sufficient quality to generate RAPD patterns under the improved conditions defined for the PCRs was obtained. Elimination of bands with reproducibility below 70 percent did not differ from control. Elimination of bands with reproducibility below 90 percent differed from all the other treatments tested (P < 5 percent).