Genetic diversity of Piracanjuba populations in fish stocking programs in the Tietê River, Brazil / Diversidad genética de poblaciones de Piracanjuba del programa de repoblamiento del Río Tietê, Brasil / Diversidade genética de populações de Piracanjuba do programa de repovoamento do Rio Tietê, Brasil

Abstract Background: Piracanjuba (Brycon orbignyanus) is a fish species highly affected by anthropogenic actions such as overfishing, water pollution, and hydroelectric developments. This species is currently considered in danger of extinction. Objective: To analyze the genetic diversity of a natural population (NP) and two captive broodstocks (SA and SB) of B. orbignyanus. Methods: Samples of caudal fins (NP: 24, SA: 30, and SB: 30) were collected. DNA was extracted and amplified for six RAPD primers and four microsatellite loci. Results: Sixty polymorphic fragments and 17 microsatellite alleles were detected. High intrapopulation heterozygosity (NP: 0.692, SA: 0.724, and SB: 0.686) was observed. Thirty-eight fragments and six alleles were shared among NP, SA, and SB. The FIS and Shannon's Index of diversity revealed a lack of inbreeding within groups. AMOVA analyses and FST indicated very high (NP vs SA and SB) and small (SA vs SB) genetic differentiation, confirmed by genetic distance and identity, number of migrants and a dendrogram, which revealed the formation of two genetic groups. Conclusions: The two marker types showed similar variability. The groups have adequate genetic variability, with high differentiation between NP and SA-SB, and similarity between broodstocks.

Resumen Antecedentes: Piracanjuba (Brycon orbignyanus) es una especie de pez fuertemente impactada por acciones antrópicas como sobrepesca, contaminación del agua y proyectos hidroeléctricos. Esta especie está considerada en peligro de extinción. Objetivo: Analizar la diversidad genética de una población natural (NP) y de dos lotes de reproductores (SA y SB) de B. orbignyanus en cautiverio. Métodos: Se colectaron 84 muestras de aleta caudal (NP: 24, SA: 30 y SB: 30). El ADN fue extraído y amplificado para seis cebadores RAPD y cuatro loci microsatélites. Resultados: Se obtuvieron 60 fragmentos polimórficos y 17 alelos microsatélites. Se observó alta heterocigosidad intra-poblacional (NP: 0,692; SA: 0,724 y SB: 0,686). Treinta y ocho fragmentos y seis alelos fueron compartidos entre NP, SA y SB. Los valores de FIS e índice de Shannon mostraron ausencia de endogamia entre los grupos. Los análisis de ANOVA y FST indicaron alta (NP vs SA y SB) y pequeña (SA vs SB) diferenciación genética; resultados confirmados por la distancia e identidad genética, número de migrantes y dendograma, evidenciando la formación de dos grupos genéticos. Conclusiones: Los grupos poseen adecuada variabilidad genética, con alta diferenciación entre NP vs SA-SB y similitud entre los lotes de reproductores.

Resumo Antecedentes: Piracanjuba (Brycon orbignyanus) é uma espécie peixe fortemente impactada por ações antrópicas como sobrepesca, poluição e construção de hidrelétricas. Atualmente, essa espécie engloba a lista de peixes que correm perigo de extinção. Objetivo: Analisar a diversidade genética de uma população natural (NP) e de dois estoques de reprodutores em cativeiro (SA e SB) de B. orbignyanus. Métodos: Foram coletadas amostras de nadadeira caudal de 84 indivíduos (NP: 24, SA: 30 e SB: 30). O DNA foi extraido e amplificado para seis primers RAPD e quatro loci microssatélites. Resultados: Foram obtidos 60 fragmentos polimórficos e 17 alelos microssatélites. Foi observada uma alta heterozigosidade intra-populacional (NP: 0,692; SA: 0,724 e SB: 0,686). Trinta e oito fragmentos e seis alelos foram compartilhados entre NP, SA e SB. Os valores de FIS e índice de Shannon demonstraram ausência de endogamia entre os grupos. As análises de AMOVA e FST indicaram alta (NP vs SA e SB) e pequena (SA vs SB) diferenciação genética, resultados confirmados pela distância e identidade genética, número de migrantes e dendrograma, que evidenciaram a formação de dois grupamentos genéticos. Conclusões: Os grupos possuem adequada variabilidade genética, com alta diferenciação entre NP e SA-SB e similaridade entre os estoques de reprodutores.

Genetic diversity of Piaractus mesopotamicus (Characiformes: Characidae) broodstocks using in the restocking program of Tietê river, Brazil / Diversidade genética de estoques de Piaractus mesopotamicus (Characiformes, Characidae) utilizados no programa de repovoamento do rio Tietê, Brasil

The restocking programs are being used more frequently as methods of fish conservation. However, the reduction in the genetic diversity can affect survival of juveniles used in this programs and cause effects on the wild populations. The aim of this study was assess the genetic diversity in three broodstocks (BA, BB and BC) of pacu Piaractus mesopotamicus of a Hydropower plant in São Paulo - Brazil, using in restocking program of Tietê River. Nine RAPD primers were amplified used extracted DNA from 89 fin-clipping samples. Sixty-nine fragments were polymorphic, 15 had frequencies with significant differences (P<0.05), seven were excluded, and six were fixed fragments. High values for polymorphic fragments (47.83% to 71.01%) and Shannon index (0.270 to 0.424) were observed. Most of the genetic variation was found within the groups through the AMOVA analysis, which was confirmed by the results of the identity and genetic distance. Ancestry levels (FST) among the groups values indicated little and moderate genetic differentiation. The estimate of number of migrants by generation (Nm) indicated levels of gene flow. Moderate genetic divergence between groups (0.214 to 0.259) was observed. The results indicate high (BA and BB) and moderate (BC) variability within broodstocks and genetic differentiation among them. The fish stocks analyzed represent a genetic base that will allow the fish technicians to release juveniles without genetic risks to wild populations present in the river. These genetics procedures can be used as models for other migratory species.

Os programas de repovoamento estão sendo usados com mais frequência como métodos de conservação de peixes. No entanto, a redução na diversidade genética pode afetar a sobrevivência dos juvenis usados nesses programas e causar efeitos sobre as populações selvagens. O objetivo deste estudo foi avaliar a diversidade genética de três estoques de reprodutores (BA, BB e BC) de pacu Piaractus mesopotamicus de uma hidrelétrica em São Paulo - Brasil, do programa de repovoamento do rio Tietê. Nove iniciadores RAPD amplificaram-se usando DNA extraído de 89 amostras de nadadeira. Sessenta e nove fragmentos foram polimórficos, 15 tiveram frequências com diferenças significativas (P<0.05), sete foram excluídos e seis foram fragmentos limitantes. Observaram-se altos valores de fragmentos polimórficos (47,83% a 71,01%) e de índice de Shannon. A maior variação genética observou-se dentro dos grupos através da análise de AMOVA, sendo confirmado com os resultados de identidade e distância genética. Os níveis de FST entre os grupos indicaram pequena e moderada diferenciação genética. O número de migrantes por geração (Nm) indicou níveis de fluxo gênico. Observou-se moderada divergência genética entre grupos (0,214 a 0,259). Os resultados indicaram alta (BA e BB) e moderada (BC) variabilidade dentro dos estoques e diferenciação genética entre eles. Os estoques de peixes analisados representam uma base genética que permitirá aos produtores liberar juvenis sem riscos genéticos para as populações naturais presentes no rio. Esses procedimentos genéticos podem ser utilizados como modelos para outras espécies migradoras.

Genetic variability of wild and captivity populations of Colossoma macropomum (Cuvier, 1818) / Variabilidade genética de populações selvagens e de cativeiro de Colossoma macropomum (Cuvier, 1818)

Tambaqui (Colossoma macropomum) is among the most important fish species of the Amazon and one of the most cultivated in Brazil. In the present work we have evaluated the genetic variability of wild and captivity populations of C. macropomum. Enzymatic markers were used to estimate the genetic variability of 41 specimens from a wild group; and 30, 33 and 45 from three captivity groups, which came from Pentecostes (Ceará State), Jaboticabal (São Paulo State) and Itacoatiara (Amazonas State), respectively. Nine isoenzymic systems were used to evaluate the genetic variability of these populations. Using zimogram data we obtained the polymorphism level, allele number, allelic frequency, observed and expected heterozigosity, Wright F statistics (FIS, FST), genetic distance, level of similarity and group analysis. The isoenzymic data showed that, from the nine systems, six presented polymorphic loci (Fbp-2, G6pdh-2, G6pdh-3, Pgi-1, Pgi-2 and Pgm-1). The populations from Pentecostes and Jaboticabal presented loss of genetic variability and low heterozigosity, compared to the wild population and to the artificial population acquired at Itacoatiara fish farm. Based on these results and on fish farmer information we could consider the population from Itacoatiara as recently derived from a wild population. Concluding, we suggest that the artificial populations of tambaqui, which contain animals originated from this funding population at Pentecostes, should be renewed with the introduction of a new group of individuals with genetic variability equivalent to the wild population.

O tambaqui é uma espécie de peixe bastante importante na região amazônica e uma das espécies mais cultivadas no Brasil. O objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade genética do Colossoma macropomum de cativeiro e selvagem, utilizando marcadores isoenzimáticos. Utilizamos 41 indivíduos de uma população da natureza e 30, 33 e 45 de populações de cativeiro de Pentecoste, Jaboticabal e Itacoatiara, respectivamente. Nove sistemas isoenzimáticos foram utilizados para verificar a variabilidade genética do tambaqui, bem como os níveis de polimorfismos, números de alelos, freqüências alélicas, heterozigosidade observada e esperada, estatística F de Wright (FIS e FST), distância e similaridade genética, e análise de agrupamento. Das nove isoenzimas analisadas apenas seis sistemas apresentaram polimorfismo (Fbp-2, G6pdh-2, G6pdh-3, Pgi-1, Pgi-2 and Pgm-1). Verificamos que as populações de Pentecostes e Jaboticabal estão com falta de heterozigotos e apresentam-se estruturadas geneticamente em relação às populações de Itacoatiara e da Natureza que apresentam excesso de heterozigotos e não são estruturadas. Concluímos que os indivíduos de Itacoatiara são provenientes de populações selvagens e sugerimos que se realize uma renovação dos plantéis de tambaqui de Pentecostes e Jaboticabal, com o intuito de recuperar a variabilidade genética perdida.

Outcrossing rate of Couratari multiflora (J. Smith) Eyma (Lecythidaceae), a low-density tropical tree species from a central Amazonian rainforest / Taxa de cruzamento de Couratari multiflora (J. Smith) Eyma (Lecythidaceae), uma espécie arbórea tropical de baixa densidade da Amazônia central

A multilocus mixed-mating model was used to evaluate the mating system of a population of Couratari multiflora, an emergent tree species found in low densities (1 individual/10 ha) in lowland forests of central Amazonia. We surveyed and observed phenologically 41 trees in an area of 400 ha. From these, only four mother trees were analyzed here because few of them set fruits, which also suffered high predation. No difference was observed between the population multilocus outcrossing rate (t mp = 0.953 ± 0.040) and the average single locus rate (t sp = 0.968 ± 0.132). The four mother trees were highly outcrossed (t m ~ 1). Two out of five loci showed departures from the Hardy-Weinberg Equilibrium (HWE) expectations, and the same results occurred with the mixed-mating model. Besides the low number of trees analyzed, the proportion of loci in HWE suggests random mating in the population. However, the pollen pool was heterogeneous among families, probably due to both the small sample number and the flowering of trees at different times of the flowering season. Reproductive phenology of the population and the results presented here suggest, at least for part of the population, a long-distance pollen movement, around 1,000 m.

Foi utilizado um modelo de cruzamento misto multilocos para analisar o sistema de cruzamento de uma população de Couratari multiflora, espécie arbórea emergente encontrada em baixas densidades (1 indivíduo/10 ha) nas florestas de "terra firme" da Amazônia central. Inventariamos e observamos fenologicamente 41 árvores em uma área de 400 ha. Dessas, somente quatro árvores-mãe foram analisadas, pois poucas árvores produziram frutos, os quais também sofreram alta predação. Não foi observada diferença entre a taxa de cruzamento multilocos (t mp = 0,953 ± 0,040) e a taxa média de loco único (t sp = 0,968 ± 0,132). As quatro árvores-mãe apresentaram alta taxa de cruzamento (t m ~ 1). Dois dos cinco locos analisados mostraram desvios das expectativas do Equilíbrio de Hardy-Weinberg (EHW), e os mesmos resultados ocorreram para o modelo misto de cruzamento. Apesar do baixo número de árvores analisadas, a alta proporção de locos em EHW sugere que a população tenha um sistema de cruzamento aleatório. Entretanto, o conjunto polínico foi heterogêneo entre famílias, provavelmente pelo pequeno número e florescimento das árvores analisadas em diferentes fases da estação de florescimento. A fenologia reprodutiva da população e os resultados apresentados neste estudo sugerem que ao menos parte da população cruza via movimento de pólen de longa distância, em torno de 1.000 m.

Avaliação genética de populações naturais e de estoques de um programa de repovoamento de pacu (Piaractus mesopotamicus) utilizando marcadores microssatélite / Genetic evaluation of pacu (Piaractus mesopotamicus) natural populations and from the broodstocks of a stock enhancement program using microsatellite markers

Utilizaram-se marcadore microssatélites para estimar a diversidade genética de grupos de pacu (Piaractus mesopotamicus) coletados nas escadas de transposição das hidroelétricas de Canoas I (CI) e Canoas II (CII), no Rio Paranapanema, e de um estoque e uma progênie utilizados em programas de repovoamento nesse rio. Os loci microssatélites produziram 16 alelos e heterozigosidade observada média similar entre os indivíduos do rio nos dois tempos de coleta (CI14 = 0,7356; CI28 = 0,7361; CII14 = 0,7442; e CII28 = 0,7507), do estoque e da progênie (0,7261 e 0,7287, respectivamente). Foram observados desvios no equilíbrio de Hardy-Weinberg, e valores negativos do índice de fixação com excesso de heterozigotos que indicaram ausência de endogamia. As análises de diversidade genética (distância e identidade genética, índice de Shannon, F ST e AMOVA) foram indicativas de baixa diferenciação genética e conduziram ao agrupamento dos indivíduos do rio, sugerindo que essa espécie está geneticamente estruturada como uma única população. Foram verificados baixa diferenciação genética e altos valores do número de migrantes entre os indivíduos do rio, do estoque e da progênie, o que presume a origem comum derivada dos constantes repovoamentos realizados nesse rio a partir dessas populações estocadas.

This study used microsatellites markers to determine the genetic diversity of pacu (Piaractus mesopotamicus) groups collected at passage ladders of the hydroelectric plants (HEP) Canoas I (CI) and Canoas II (CII) - Paranapanema River - and of a broodstock and a progeny in stock enhancement programs in that river. The microsatellite loci produced 16 alleles and a similar heterozygosity between the individuals of the river at both times of collection (CI14 = 0.7356, CI28 = 0.7361, CII14 = 0.7442, and CII28 = 0.7507), as well of the broodstock and the progeny (0.7261 and 0.7287, respectively). Deviations were observed in Hardy-Weinberg equilibrium and negative values of fixation index with excess of heterozygosity indicated endogamy absence. The genetic diversity analyses (distance and genetic identity, Shannon index, F ST, and AMOVA) were signs of low genetic differentiation, and they led to the clustering of river individuals, suggesting that the species is genetically structured as a single population. Low genetic differentiation and high values of numbers of migrates among the river, the stock, and the progeny individuals were verified, suggesting a common origin derived from the constant stocks enhancement programs accomplished in that river with those stock populations.

Genetic diversity and conservation of native populations of Maytenus Ilicifolia Mart. ex Reiss / Diversidade genética de conservação em populações nativas de Maytenus ilicifolia Mart. ex Reiss

The aim of this work was to analyze genetic variability in 18 populations of Maytenus ilicifolia, and representatives of Maytenus aquifolia and Maytenus evonymoidis, collected in the states of Mato Grosso do Sul, Paraná, Santa Catarina and Rio Grande do Sul, using RAPD molecular markers. Considering total samples of the three species, 263 amplified fragments were identified, of which 72.2% showed to be polymorphous. The index of similarity (Jaccard coefficient) was on average 0.64 between M. ilicifolia and M. aquifolia; 0.47 between M. ilicifolia and M. evonymoidis; and 0.44 between M. aquifolia and M. evonymoidis. The analysis of groupings by the UPGMA algorithm allowed to clearly separate the three analyzed species. In determining the variability in M. ilicifolia, 222 bands were identified, on average 11.1 bands per primer, being 43.2% polymorphous. The index of similarity (Jaccard coefficient) in the bulks of each population in M. ilicifolia was, on average, 0.92 and the index of similarities among the populations was 0.83. The analysis of groupings with the UPGMA algorithm and the analysis of the main coordination (PCO), allowed the separation of the analyzed populations into three groups, the populations from the south of Rio Grande do Sul and the population from Mato Grosso do Sul standing out. A relation between the groupings found and the edaphoclimatic conditions of the collecting places was observed.

O objetivo deste trabalho foi analisar a variabilidade genética em dezoito populações de Maytenus ilicifolia, e representantes de Maytenus aquifolia e Maytenus evonymoidis, coletadas nos Estados do Mato Grosso do Sul, Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul, utilizando marcadores moleculares RAPD. Considerados todos os representantes das três espécies, foram identificados 263 fragmentos amplificados, dos quais 72,2% mostraram-se polimórficos. O índice de similaridade (coeficiente de Jaccard) foi em média de 0,64 entre M. ilicifolia e M. aquifolia, de 0,47 entre M. ilicifolia e M. evonymoidis e de 0,44 entre M. aquifolia e M. evonymoidis. A análise de agrupamentos através do algoritmo UPGMA permitiu separar claramente as três espécies analisadas. Na determinação da variabilidade dentro de M. ilicifolia foram identificadas 222 bandas, em média de 11,1 bandas por primer, sendo 43,2% polimórficas. O índice de similaridade (coeficiente de Jaccard) dentro dos bulks de cada população em M. ilicifolia foi em média de 0,92, e índices de similaridade entre as populações de 0,83. A análise de agrupamentos através do algoritmo UPGMA e análise de coordenadas principais (PCO), permitiram separar as populações analisadas em três grupos, destacando as populações do sul do RS e a de MS das outras avaliadas. Foi observada uma relação entre os agrupamentos encontrados e as características edafoclimáticas dos locais de coleta.