Strong El Niño reduces fruit production of Brazil-nut trees in the eastern Amazon / Forte El Niño reduz a produção de frutos de castanheiras na Amazônia Oriental

The Brazil-nut tree (Bertholletia excelsa) is native to the Amazon rainforest, and its fruit production varies naturally with climatic conditions. Our aim was to evaluate the temporal variation in Brazil-nut production associated with climatic variables, including the strong El Niño of 2015/2016. The study was carried out in two 9-ha permanent plots in the northeastern Brazilian Amazon from 2007 to 2018: one in forest (12-year monitoring) and the other in savannah/forest transition (eight years). Overall, we monitored fruit production of 205 trees with diameter at breast height ≥ 50 cm. Annual fruit production was related to temporal series (2005-2018) of climatic data (the Oceanic Niño Index; and precipitation and air temperature from two local meteorological stations). Average fruit production per tree in 2017 was eight times lower than in 2015 and two times lower than the general average for both sites, and was significantly associated to the El Niño of 2015/2016, that increased average maximum monthly temperature and reduced the precipitation in the region, extending the dry season from three to six months. Years with higher and lower fruit production per tree coincided in both sites. Annual fruit production was significantly and negatively correlated with thermal anomalies that occurred in the third semester prior to harvest monitoring. Years with higher production were related with predominance of neutrality or the La Niña phenomenon at the global scale, and higher rainfall at the local scale. The relationship of fruit production with climate was independent of the local habitat.

A castanheira-da-amazônia (Bertholletia excelsa) é nativa da floresta amazônica e sua produção de frutos varia naturalmente com as condições climáticas. Nosso objetivo foi avaliar a variação temporal na produção de frutos da castanheira associada a variáveis ​​climáticas, incluindo o forte El Nino de 2015/2016. O estudo foi realizado em parcelas permanentes de 9 ha de 2007 a 2018, uma localizada em floresta (12 anos de monitoramento) e a outra em transição floresta/savana (oito anos). Em total, monitoramos 205 castanheiras com diâmetro à altura do peito ≥ 50 cm. A produção anual de frutos foi relacionada a séries temporais (2005-2018) de dados climáticos (o Índice Oceânico Niño; e a precipitação e temperatura do ar de duas estações meteorológicas locais). A produção média por castanheira em 2017 foi oito vezes menor que em 2015 e duas vezes menor que a média geral nos dois sítios, e foi significativamente associada ao El Niño de 2015/2016, que causou aumento na temperatura máxima mensal e redução na precipitação regional, prolongando a estação seca de três para seis meses. Os anos com maior e menor produção média por castanheira foram os mesmos nos dois ambientes. A produção anual de frutos foi significativa e negativamente correlacionada com as anomalias térmicas ocorridas no terceiro semestre antes da colheita. Anos de maior produção foram relacionados com predominância de neutralidade ou do fenômeno La Niña em escala global, e aumento da precipitação em nível local. A relação entre produção de frutos e clima foi independente do ambiente local.

Preservation and maceration of amazon açai leaflet tissue to obtain genomic DNA / Preservação e maceração de tecido de folíolos de açaí da Amazônia para obtenção de DNA genômico

The objective of this study was to test the efficiency of preservation and maceration methods for Euterpe precatoria leaflet tissue to obtain genomic DNA for molecular studies. The leaflets of E. precatoria were collected in an experimental field at Embrapa Acre, Brazil. The study was conducted in a completely randomized design with 10 replicates, in a 12 × 2 factorial structure, with 12 storage treatments (fresh; lyophiliser 3 days; refrigerator 3, 5, and 7 days; silica gel 7, 10, 20, and 30 days; and transport buffer 3, 5, and 7 days) and two leaf tissue maceration methods (liquid nitrogen and the TissueLyser®). Statistically significant differences in the obtained DNA concentration were found between the maceration and storage treatments. The TissueLyser® macerator produced higher DNA concentrations when compared to liquid nitrogen. For the storage treatments, five groups were formed based on DNA concentration when macerated with the TissueLyser® and two groups when macerated with liquid nitrogen. The DNA concentrations ranged from 285.00 ng/µ L (7 days in transport buffer) to 702.00 ng/µ L (30 days in silica gel) when the leaflets were macerated with liquid nitrogen, and from 572.73 ng/µ L (30 days in silica gel) to 2,850.00 ng/µ L (3 days in lyophiliser) using the TissueLyser® macerator. The DNA purity (A260/A280 nm) varied from 1.30 to 1.70 when the leaflets were macerated with liquid nitrogen and from 1.30 to 1.90 with the TissueLyser® macerator. Despite the variations in leaf tissue preservation and DNA concentration, all treatments were effective for DNA isolation and it was possible to amplify genomic regions of microsatellite markers by PCR. It was concluded that leaflets of E. precatoria stored in a lyophiliser and processed with an automatic macerator resulted in satisfactory DNA for molecular studies.

O objetivo deste estudo foi testar a eficiência de métodos de preservação e maceração de tecidos de folíolos de Euterpe precatoria para obter DNA genômico para estudos moleculares. Os folíolos de E. precatoria foram coletados no campo experimental da Embrapa Acre, Brasil. O estudo foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado com 10 repetições, em esquema fatorial 12 × 2, com 12 tratamentos de armazenamento (fresco; liofilizado 3 dias; geladeira 3, 5, e 7; sílica gel 7, 10, 20 e 30 dias e tampão de transporte 3, 5 e 7 dias) e dois tipos de maceração do tecido foliar (nitrogênio líquido e TissueLyser®). Para a variável concentração de DNA houve diferença estatística entre os tipos maceração e de armazenamento. O macerador TissueLyser® apresentou maiores concentrações de DNA quando comparado ao nitrogênio líquido.Para os tipos de armazenamento verificou-se formação de cinco grupos quando macerados TissueLyser® e dois grupos quando macerados com nitrogênio líquido. As concentrações de DNA variaram de 285,00 ng/µ L (7 dias em tampão de transporte) a 702,00 ng/µ L (30 dias em sílica gel) quando maceradas com nitrogênio líquido. Quando maceradas com macerador TissueLyser® variaram de 572,73 ng/µ L (30 dias em sílica gel) a 2.850,00 ng/µ L (3 dias em liofilizador). A pureza do DNA (A260/A280 nm) variou de 1,30 a 1,70 quando os folíolos foram macerados com nitrogênio líquido e de 1,30 a 1,90 quando macerados em macerador TissueLyser®. Apesar das variações na conservação e concentração dos tecidos foliares, todos os tratamentos foram eficazes para o isolamento do DNA e amplificaram regiões de marcadores microssatélites. Concluiu-se que folíolos de E. precatoria armazenados em liofilizador e macerados com macerador automático resultaram em DNA satisfatório para estudos moleculares.

Pollen and seed dispersal of Brazil nut trees in the southwestern Brazilian Amazon / Dispersão de pólen e sementes da castanheira no sudoeste da Amazônia brasileira

Pollen and seed dispersal patterns greatly influence the spatial distribution of plant genetic diversity. Microsatellite-based parentage analysis provides accurate estimates of contemporary gene dispersal. Although most tropical trees have been shown to exhibit widespread pollen dispersal, few studies have estimated contemporary gene dispersal after seedling establishment. Bertholletia excelsa (Lecythidaceae) is pollinated by large-bodied bees, while previous seed-tracking experiments suggest their seeds are mainly dispersed across very short distances by scatter-hoarding rodents, who primarily act as seed predators. Here we used parentage analysis to provide contemporary estimates of pollen and seed dispersal in B. excelsa recruits. We examined six 25-ha plots located in two natural stands in the Acre River valley, in the southwestern Brazilian Amazon. We used 11 microsatellite markers to estimate genetic diversity and fixation index parameters in adults, seedlings and saplings. Genetic diversity was moderate and did not differ across size classes or sampling locations. We assigned pollen and seed parents for < 20% of the recruits, indicating that most events of realized gene flow occurred beyond our 25-ha plots. Only 10 parentage assignments were confirmed with 80% confidence. Pollen distance ranged from 33 to 372 m and seed dispersal from 58 to 655 m. Actual seed-dispersal distances were far greater than the estimates obtained in previous seed-tracking experiments. Thus, studies encompassing larger sampling areas are necessary to determine a more representative spatial scale of B. excelsas pollen and seed dispersal capacity in natural stands.

Os padrões de dispersão de pólen e sementes influenciam a distribuição espacial da diversidade genética. Muitas espécies arbóreas tropicais apresentam ampla dispersão de pólen, mas poucos estudos avaliaram fluxo gênico a partir de plântulas. Bertholletia excelsa (Lecythidaceae) é polinizada por abelhas e as sementes são dispersas por roedores do tipo scatter-hoarders (que estocam recursos em diferentes pontos de sua área de vida), que atuam primariamente como predadores de sementes. Experimentos de remoção de sementes tem mostrado que a dispersão de sementes por esses roedores é espacialmente limitada. Nosso objetivo foi obter estimativas de dispersão de pólen e sementes em B. excelsa a partir da análise de parentesco de regenerantes. Nós estudamos seis parcelas de 25 ha, em duas áreas de floresta nativa no vale do Rio Acre, no sudoeste da Amazônia brasileira. Parâmetros de diversidade genética e índice de fixação foram estimados em adultos, varetas e plântulas com 11 marcadores microssatélites. A diversidade genética foi moderada e não diferiu entre classes de tamanho ou entre localidades. A paternidade foi determinada em menos de 20% dos regenerantes, indicando que a maioria dos eventos de fluxo gênico ocorreu em distâncias maiores que as encontradas nas parcelas de 25 ha. As distâncias de pólen variaram de 33 a 372 m e as de dispersão de sementes variaram de 58 a 655 m. As distâncias de dispersão obtidas neste estudo excedem em muito as estimativas obtidas em experimentos de remoção de sementes. Estudos envolvendo áreas maiores são necessários para que possamos aprofundar nosso conhecimento sobre capacidade de dispersão de pólen e sementes em populações naturais de B. excelsa.

Genetic diversity of Pimenta Longa genotypes (Piper spp., Piperaceae) of the Embrapa Acre germplasm collection

The commonly known Pimenta longa is a commercially valuable natural resource found wild in Acre, Brazil. Specifically, three Piperaceae species with contested taxonomic status were studied, Piper hispidinervum, Piper aduncum, and Piper hispidum, to assesses the inter- and intra-specific genetic relationship of 49 Piper genotypes kept in the Pimenta longa germplasm collection at Embrapa Acre, using sixty six Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) markers. The DNA polymorphism level detected was high (96.97 percent), but the marker frequencies for each species showed polymorphism levels of 79.4 percent for Piper hispidinervum and 5.3 percent for P. aduncum. The genetic similarity clustering analysis resulted in three distinct groups corresponding to Piper hispidinervum, Piper aduncum, and Piper hispidum. Four and nine characteristic RAPD markers were identified for P. hispidinervum and P. aduncum, respectively, supporting the existence of two separate species. However, six genotypes collected in Tarauacá county formed a distinct subgroup within the P. hispidinervum group and may be considered as an ecotype of this species or an intermediate between the P. hispidinervum and P. aduncum groups. More extensive sampling of both P. hispidinervum and P. aduncum populations throughout the region are needed to further establish their relation and its implication for breeding efforts.