ABSTRACT
Abstract Native Theobroma species, such as cacauhy, are losing their habitat due to the intense forest fragmentation in the Amazon region, and preserving their genetic diversity has been the focus of many conservation programs. The aim of the present study is to assess whether fragmentation and habitat reduction affect its genetic structure and lead to genetic diversity losses in natural Theobroma speciosum populations. The study was conducted in two Mato Grosso State (Brazil) locations: Apiacás and Alta Floresta counties. Juruena National Park (JNP) in Apiacás County holds a natural T. speciosum population that has not suffered anthropic influences. A population composed of individuals from three anthropized urban forest parks (UF) in Alta Floresta County was analyzed for comparison. The leaves of 75 T. speciosum individuals distributed in the urban forest fragments and of 100 individuals found in the Juruena National Park were sampled. All nine microsatellite loci showed high polymorphism levels between categories (adults and sub-adults), in both populations. The sub-adult individuals of the fragmented area had a higher value (0.71), and the preserved population, the same value (0.69). The analysis of molecular variance showed 83 % genetic diversity within categories; 16 %, between populations; and only 1 %, between categories. Although the effects were small, a persistent fragmentation process can increase inbreeding and facilitate genetic drift, leading T. speciosum populations to inbreeding depression and loss of diversity. Rev. Biol. Trop. 66(1): 218-226. Epub 2018 March 01.
Resumen Las especies nativas de Theobroma, como cacauhy, están perdiendo su hábitat debido a la intensa fragmentación forestal en la región amazónica. Por lo tanto, preservar la diversidad genética ha sido el objetivo principal de la mayoría de los programas de conservación. El objetivo de este estudio fue evaluar si la fragmentación y la reducción del hábitat afectan la estructura genética y causan la pérdida de diversidad genética en poblaciones naturales de Theobroma speciosum. El estudio se realizó en dos localidades del estado de Mato Grosso, Mato Grosso, Brasil, en el municipio de Apiacás, se consideró una población natural de T. speciosum sin influencia antrópica, ubicada en el Parque Nacional Juruena (JNP) y en el municipio De Alta Floresta se analizó una población compuesta por individuos de tres parques forestales urbanos antropizados (UF). Fueron muestreadas las hojas de 75 individuos de T. speciosum de los fragmentos de bosque urbano y 100 individuos del Parque Nacional de Juruena. Los nueve loci microsatélites mostraron altos niveles de polimorfismo entre las categorías (adultos y sub-adultos) en ambas poblaciones. En la población media, los individuos sub-adultos fragmentados de la población (UF) mostraron un mayor valor de f (0.71), mientras que la categoría de población preservada (JNP) presentó valores iguales entre sí (0.69). El análisis de la varianza molecular mostró que la mayoría de la diversidad genética está dentro de las categorías (83 %), mientras que el 16 % se encuentra entre la población y sólo el 1 % entre las categorías. Aunque los efectos fueron pequeños, si el proceso de fragmentación persistente puede aumentar los niveles de endogamia y facilitar la acción de la deriva genética. En el curso de varias generaciones, estos efectos pueden conducir a la depresión endogámica, la pérdida de diversidad y la alteración de la estructura genética de poblaciones de T. speciosum.
ABSTRACT
Abstract:The quantification of genetic diversity and intrapopulation spatial genetic structure (SGS) of tree species are important aspects for in and ex situ conservation practices. In this study we seek to understand the importance of conservation areas by quantifying the genetic diversity and the spatial genetic structure of a natural population of Theobroma speciosum. Within this population, 49 adults and 51 subadults were genotyped for five microsatellite loci. The results showed that adults and subadults have similar levels of genetic diversity and inbreeding (adults: A= 10.4, Ae = 10.3, F= 0.68, subadults: A= 10.6, Ae= 10.6, F= 0.57). Genetic diversity was spatially structured within the population, and the results suggest that near-neighbor trees up to a distance of 70 m are likely related. SGS is likely the result of short-distance seed dispersal, the short-distance range of pollinators, and infrequent breaches of the self-incompatible mating system. Considering the high demographic density of the species and size of the study area, as well as the high average number of alleles per locus and the presence of rare alleles, we believe that the study population is an excellent resource for in situ genetic conservation of T. speciosum. The study area is also a useful resource for collecting germplasm for ex situ conservation and seed collection, either for breeding programs used in the restoration of degraded areas or forest improvement. Rev. Biol. Trop. 64 (3): 1091-1099. Epub 2016 September 01.
ResumenLa cuantificación de la estructura de la diversidad genética e genética intrapoblacional espacial (SGS) de especies de árboles son importantes en las prácticas de conservación ex situ. En este estudio se busca determinar la importancia de las unidades de conservación mediante la cuantificación de la diversidad genética y la estructura espacial de una población natural de Theobroma speciosum. Dentro de esta población, a 49 adultos y 51 subadultos se les analizó el genotipo para cinco microsatélites loci. Los resultados mostraron que los adultos y subadultos tienen niveles similares de diversidad genética y endogamia (adultos: A= 10.4, Ae = 10.3, F= 0.68; subadultos: A= 10.6, Ae = 10.6, F= 0.57). La diversidad genética detectada fue estructurada espacialmente dentro de la población y los árboles vecinos hasta una distancia de 70 m estaban probablemente relacionados. Esta SGS es probablemente el resultado de la dispersión de semillas de corta distancia. El establecimiento de unidades de conservación permanentes como el Parque Nacional Juruena mostró que las áreas de conservación son herramientas valiosas en la preservación de la diversidad genética en las poblaciones naturales. Debido a la alta densidad demográfica de la especie y el tamaño del área de estudio, así como el elevado número promedio de alelos por locus y la presencia de alelos raros, creemos que la población de estudio es un excelente recurso para la conservación genética in situ de T. speciosum y también es un recurso útil de germoplasma para la recolección de conservación ex situ y la semilla, ya sea para programas de mejoramiento utilizados en la restauración de áreas degradadas o mejora de los bosques.