Variability and genetic structure in fragments of Eugenia involucrata De Candolle established through microsatellite markers / Variabilidade e estruturação genética em fragmentos de Eugenia involucrata de Candolle utilizando marcadores microssatélites

ABSCTRACT: Eugenia involucrata DC. is a forest species with high environmental and economic potential. The objective of this study was to quantify the genetic variability and analyzed the genetic structure of three natural fragments located in the central region of the Rio Grande do Sul state, Brazil. We used four microsatellite loci developed for the congener species Eugenia uniflora and using GenAlEx 6.5 software, parameters of genetic variability and its partition among and within fragments were estimated for each locus. We observed high levels of genetic variability (3.67 alleles per locus; HO = 0.815; HE = 0.625; FIS = −0.294), most of which (93%) were distributed within the fragments, suggesting that these individuals came from a single original population. Gene flow between fragments was high (2.35 to 4.56 migrants per generation), resulting in low genetic differentiation indexes (FST values ranging from 0.052 to 0.096). The fragments showed high genetic variability, distributed within the remnants themselves, and low genetic differentiation. Our results have repercussions for planning locally adapted germplasm collections for forest restoration programs, thereby avoiding the implantation of populations with an exogamous depression.

RESUMO: Eugenia involucrata DC. é uma espécie florestal com elevado potencial ambiental e econômico. O presente trabalho teve por objetivo quantificar a variabilidade e analisar a estruturação genética em três fragmentos naturais localizados na região central do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Com o emprego de quatro locos microssatélites desenvolvidos para a espécie congênere Eugenia uniflora e usando-se o software GenAlEx 6.5, foram estimados parâmetros de variabilidade genética, para cada loco, e sua partição entre e dentro dos fragmentos. Foram observados altos índices de variabilidade genética (3,67 alelos por loco; HO = 0,815; HE = 0,625; FIS = -0,294), com a maior proporção (93%) distribuída dentro dos fragmentos, sugerindo que os indivíduos estudados são provenientes de uma única população original. O fluxo gênico foi elevado entre os fragmentos, variando de 2,35 a 4,56 migrantes por geração, resultando em baixo índice de diferenciação genética (FST), entre 0,052 a 0,096. Os fragmentos estudados apresentam elevada variabilidade genética, a maior parte distribuída dentro dos próprios remanescentes, e baixa diferenciação genética. Os resultados observados têm repercussões no planejamento de coleta de germoplasma com adaptação local para programas de restauração florestal, assim evitando a implantação de populações com depressão exogâmica.

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 structure of the ornamental tetra fish species Piabucus melanostomus Holmberg, 1891 (CHARACIDAE, IGUANODECTINAE) in the Brazilian Pantanal wetlands inferred by mitochondrial DNA sequences / Estrutura genética da espécie de peixe ornamental tetra Piabucus melanostomus Holmberg, 1891 (CHARACIDAE, IGUANODECTINAE) do Pantanal brasileiro inferida por sequências de DNA mitocondrial

The subfamily Iguanodectinae comprises a group of small Neotropical fishes composed by two genera and 11 nominal species widely distributed in the Atlantic drainages of South America. Piabucus is the only genus of Iguanodectinae found in the Paraguay River basin, especially in the Pantanal of Mato Grosso State, where it is represented by Piabucus melanostomus. Given the wide distribution and the low dispersion capacity of this species, due the ecological constraints, it is possible that many interesting genetic features could be found in different populations. In this way, the aim of his work was to perform the phylogeographic pattern of P. melanostomus populations using mitochondrial DNA sequences. A total of 13 individuals from three rivers belonging the Mato Grosso wetland were sampled. The ATP sintetase (subunits 6 and 8) gene was completely sequenced, the mean of nucleotide base composition in the sequences was 31.2% (T), 30.2% (C), 26.9% (A) and 11.9% (G), with no gene saturation. The population analysis in the TCS program generated a network with six haplotypes (A to F), where the ancestral haplotype (A) has a frequency of 25% and is composed by individuals from Cuiabá and Paraguay Rivers. The phylogenetic analysis showed the occurrence of two mtDNA lineages (1 and 2), the distance observed between the two lineages was 0.6%. The phylogenetic and phylogeographic results as well as the negative values of Fst for some populations, indicate a possible occurrence of gene flow among the analyzed populations. These results highlights the importance of flood pulse existent on wetland as a vehicle that permits a temporary connection among isolated population maintaining the species genetic variability.

A subfamília Iguanodectinae compreende um grupo de pequenos peixes neotropicais composta de dois gêneros e 11 espécies nominais amplamente distribuídas nas drenagens do Atlântico da América do Sul. Piabucus é o único gênero de Iguanodectinae encontrado na bacia do rio Paraguai, especialmente no Pantanal de Mato Grosso, onde é representada por Piabucus melanostomus. Dada a ampla distribuição e a baixa capacidade de dispersão desta espécie, devido às limitações ecológicas, é possível que características genéticas interessantes possam ser encontradas em diferentes populações. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi estabelecer os padrões filogeográficos de populações de P. melanostomus utilizando sequências de DNA mitocondrial. Foram amostrados 13 indivíduos de três rios pertencentes ao Pantanal do Mato Grosso. O gene ATP sintetase (subunidades 6 e 8) foi completamente sequenciado, a média da composição de base de nucleotídeos nas sequências foi de 31,2% (T), 30,2% (C), 26,9% (A) e 11,9% (G), não havendo saturação. A análise populacional no programa TCS gerou uma rede com seis haplótipos (A a F), onde o haplótipo ancestral (A) tem uma freqüência de 25% e é composto por indivíduos dos rios Cuiabá e Paraguai. A análise filogenética mostrou a ocorrência de duas linhagens de DNA (1 e 2), a distância observada entre as duas linhagens foi de 0,6%. Os resultados filogenéticos e filogeográficos, bem como os valores negativos de FST para algumas populações, indicam uma possível ocorrência de fluxo de genes entre as populações analisadas. Estes resultados destacam a importância do pulso de inundação existente em zonas úmidas como um veículo que permite uma conexão temporária entre a população isolada, mantendo a variabilidade genética das espécies.

Metapopulation in bats of Southern Brazil / Metapopulação em morcegos do sul do Brasil

The purpose was to show that displacements, promoters of genetic diversity in metapopulations, increase the probability of survival of bat species adapted to medium and long-distance flights. Samples were taken in four forest fragments, distributed in three municipalities in northern Paraná, and the maximum distance between the studied areas is 20 km. A monthly sampling was performed for each fragment, for the period of July 2008 to June 2009. We used eight nets for collection which remained open during the first four hours of the night, totalling 192 hours during a year of study. The marking occurred from October 2008 to March 2009 and was accomplished through the use of anodised metal rings of four different colours. One hundred and fifty individuals were banded and since the first capture, four displacements were recorded. After five months of collecting and marking, one Carollia perspicillata was found three km away. Two Artibeus lituratus were recorded about 20 km from the marking place: the first one after 22 months and the second one after 24 months. Additionally, one Platyrrhinus lineatus was captured at about 20 km, after 26 months. As they moved around over considerable distances and are not monogamous, they mate with females of other fragments, exchanging genes and reducing or even avoiding inbreeding. Thus, populations of bats have the ability to increase genetic diversity in metapopulations, provided by displacements between the forest fragments. Species that behave like this are not vulnerable to isolation.

Objetivou-se mostrar que os deslocamentos, promotores da diversidade genética em metapopulações, incrementam a probabilidade de sobrevivência das populações de espécies de morcegos adaptadas para voos de média e longa distância. As amostragens foram realizadas em quatro fragmentos florestais, distribuídos em três municípios da região norte do Paraná, sendo que a distância máxima entre as áreas de estudo foi de 20 km. Uma amostragem mensal foi realizada em cada fragmento, durante o período de julho de 2008 a junho de 2009. Foram utilizadas oito redes por coleta, que permaneceram abertas durante as quatro primeiras horas da noite, totalizando 192 horas, durante um ano de estudo. A marcação ocorreu de outubro de 2008 a março de 2009 e foi realizada por meio de anilhas metálicas anodizadas de quatro cores diferentes. Cento e cinquenta indivíduos foram marcados e, desde a captura, foram registrados quatro deslocamentos. Após cinco meses da coleta e da marcação, um Carollia perspicillata foi encontrado a três quilômetros. Dois Artibeus lituratus foram registrados a cerca de 20 km do local de marcação, um destes após 22 meses e o segundo, após 24 meses. Adicionalmente, um Platyrrhinus lineatus foi capturado a cerca de 20 km, após 26 meses. Ao se locomoverem por razoáveis distâncias, como não são monogâmicos, os machos cruzam com fêmeas de outros fragmentos, trocando genes e reduzindo - ou mesmo evitando - a endogamia. Assim, há a possibilidade de se incrementar a diversidade genética nas metapopulações, possibilitada pelos deslocamentos entre os fragmentos. As espécies que assim se comportam não são vulneráveis ao isolamento.

Honey Bees of Santa Catarina, Brazil, have only African mitochondrial DNA / Abelhas de Santa Catarina, Brasil, possuem apenas DNA mitocondrial africano

As diferenças entre a subspécie de abelha africana (Apis mellifera scutellata) e as subspécies europeias (Apis mellifera mellifera e Apis mellifera ligustica) nos quesitos comportamento higiênico e agressividade são marcantes. Diferenças acentuadas no comportamento higiênico entre colônias de abelhas foram relatadas em Santa Catarina, Brasil. Suspeitou-se que essas diferenças fossem devidas a um possível fluxo gênico entre as abelhas africanizadas brasileiras e as abelhas europeias da Argentina. Amostras de abelhas de 30 localidades de Santa Catarina foram analisadas por meio do uso de um marcador PCR-RFLP do DNA mitocondrial específico para identificação da origem da linhagem maternal. Os resultados indicaram ausência de linhagem materna de origem europeia em Santa Catarina. Baseando-se em hipóteses e resultados de trabalhos anteriores, conclui-se que não há fluxo gênico entre as populações das diferentes subespécies. O resultado também reforça que a eliminação do DNA maternal europeu é um indicativo de ineficácia de introduções de abelhas de subespécies europeias, no Brasil, com propósitos de melhoramento do atributo agressividade.

Testing hypotheses for morphological differences among populations of Miconia sellowiana (Melastomataceae) in southern Brazil / Testando hipóteses para as diferenças morfológicas entre populações de Miconia sellowiana (Melastomataceae) do sul do Brasil

Previous studies have uncovered considerable variability in foliar morphology and anatomy for Miconia sellowiana in different types of vegetation (Grassland, Montane Atlantic forest, Upper Montane Atlantic forest and Araucaria Pine forest). Although such variability could be due to phenotypic plasticity, an alternative explanation for this phenomenon is the existence of genetic differentiation among populations resulting from genetic drift or adaptation to different environments. The goal of the present study was to investigate the extent of genetic structures among populations of Miconia sellowiana using a neutral dominant genetic marker (RAPD - Random Amplification of Polymorphic DNA). There was considerable variability in the studied samples, resulting in 96.5% polymorphic loci and a Gst = 0.13. The analysis of molecular variance showed the populations are genetically structured (p < 0.001). The subpopulations of M. sellowiana were grouped similarly together using genetic (based on a neutral marker) or morphological dendrograms, suggesting that the morphological differences observed are the result of local genetic differentiation by genetic drift and not the alleged phenotypic plasticity of the species.

Estudos prévios relatam a variabilidade na morfologia e anatomia de Miconia sellowiana em diferentes formações vegetacionais (Estepe Gramínio-Lenhosa, Floresta Ombrófila Densa Montana, Floresta Ombrófila Densa Alto-Montana e Floresta Ombrófila Mista). Apesar dessa variabilidade poder ser devido à plasticidade fenotípica, uma explicação alternativa para o mesmo fenômeno é a existência de diferenciação genética entre as populações, resultado de deriva genética ou adaptação aos diferentes ambientes. O objetivo do presente estudo foi investigar a existência de estruturação genética entre as populações de M. sellowiana, utilizando um marcador genético dominante e neutro (RAPD - "Random Amplification of Polymorphic DNA"). Foi encontrado um grau considerável de variabilidade nas amostras estudadas, sendo que 96,5% dos locos foram polimórficos e o valor de Gst foi de 0,13. O número estimado de migrantes por geração foi de 3,19, o que consiste com a existência de um fluxo gênico reduzido entre os locais estudados. Esse resultado foi confirmado pela análise de variância molecular (p < 0,001). As subpopulações de M. sellowiana ficaram igualmente agrupadas nos dendrogramas dos dados genéticos (baseado no marcador molecular neutro) e morfológicos, sugerindo que as diferenças morfológicas encontradas são resultado da diferenciação genética local e não por plasticidade fenotípica da espécie.

Genetic diversity of the sunflower caterpillar (Chlosyne lacinia saundersii Doubleday and Hewitson) (Lepidoptera: Nymphalidae) populations determined by molecular RAPD markers

Chlosyne lacinia saundersii is one of the most important pests of sunflower and it is the main target of insecticides applications. Larvae were collected in Londrina (PR), Santa Maria (RS), Dourados (MS), Ribeirão Preto (SP), Brasília (DF), Barreiras (BA), Uberaba (MG) and Vilhena (RO). Genomic DNA was extracted and amplified with ten-mer primers, which produced 101 loci. The size of the RAPD amplicons ranged from 180 to 2564 bp. Polymorphism among populations ranged from 31 percent to 67 percent, with the highest polymorphisms of 57 percent and 67 percent being detected in Uberaba and Vilhena populations, respectively. Populations with the highest similarity determined with Dice coefficient were from Ribeirão Preto and Barreiras, while insects from Londrina showed the highest similarity among them. Gene flow of C. lacinia saundersii 1.1 was lower than those previously observed for the noctuid Anticarsia gemmatalis Hübner, suggesting that C. lacinia saundersii populations are more isolated than the ones of this noctuid. Through the Analysis of Molecular Variance (AMOVA), RAPD variance was 33.64 percent among geographical populations and 66.36 percent within populations. These results suggest that populations of C. lacinia saundersii are genetically structured.

Chlosyne lacinia saundersii é uma das mais importantes pragas da cultura do girassol e o principal alvo das aplicações de inseticidas. As larvas foram coletadas em Londrina (PR), Santa Maria (RS), Dourados (MS), Ribeirão Preto (SP), Brasília (DF), Barreiras (BA), Uberaba (MG) e Vilhena (RO). O DNA genômico foi extraído e amplificado com dez primers, que produziram 101 locos. O tamanho das amplificações de RAPD variou de 180 a 2564 pb. O polimorfismo entre as populações variou de 31 por cento a 67 por cento, com maior polimorfismo 57 por cento e 67 por cento, detectado em populações de Uberaba e Vilhena, respectivamente. As populações com maior similaridade determinada com o coeficiente de Dice foram de Ribeirão Preto e Barreiras, enquanto os insetos coletados em Londrina apresentaram maior similaridade entre eles. O fluxo gênico de C. lacinia saundersii de 1,1 foi menor que o observado para a Anticarsia gemmatalis Hübner Noctuidae, sugerindo que as populações de C. lacinia saundersii estão mais isoladas do que estes noctuideos. Através da análise de variância molecular (AMOVA), RAPD a variação foi de 33,64 por cento entre as populações geográficas e 66,36 por cento dentro das populações. Estes resultados sugere que as populações de C. lacinia saundersii são geneticamente estruturadas.

Flight activity of Sitophilus oryzae (L) and Sitophilus zeamais Motsch (Coleoptera: Curculionidae) and its relationship with susceptibility to insecticides / Atividade de vôo de Sitophilus oryzae (L) e Sitophilus zeamais Motsch (Coleoptera: Curculionidae) e a sua relação com a susceptibilidade a inseticidas

Insect-pest mobility can influence insect susceptibility to the insecticides used to control them. The objective of this work was to evaluate the flight activity of Sitophilus oryzae (L) and Sitophilus zeamais Motsch populations reared on corn and wheat grains, and its relationship with insecticide susceptibility. Unsexed adult insects with ages between 10 and 20 days were placed on a plastic tray. A 40-watt incandescent light bulb was positioned at a 50 cm height relative to the tray. Flight activity was evaluated during 30 min. In the LC50 estimation bioassays, the insects were exposed to dry residues of the organophosphorus insecticide fenitrothion and of the pyrethroid insecticide esfenvalerate on the internal surface of glass vials. Mortality was evaluated 24h after installation of the experiments. Sitophilus zeamais showed greater flight activity when compared with S.oryzae; likewise, insects reared on corn had greater flight activity than those reared on wheat. Sitophilus oryzae was less susceptible to the insecticides studied than S. zeamais. Adults reared on wheat were more susceptible to the insecticides than those reared on corn. This study demonstrates that the lower flight activity of S. oryzae is related to its greater tolerance to insecticides.

A mobilidade de insetos pragas pode influenciar sua susceptibilidade aos inseticidas usados no seu controle. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a atividade de vôo em populações de Sitophilus oryzae (L) e Sitophilus zeamais criadas em grãos de milho e trigo, e a sua relação com a susceptibilidade a inseticidas. Insetos adultos não-sexados, com idades entre 10 e 20 dias, foram colocados sobre bandeja plástica. Uma lâmpada de luz incandescente de 40 watts foi posicionada a 50 cm de altura em relação à bandeja. A atividade de vôo foi avaliada durante 30 min. Nos bioensaios para estimar a CL50 os insetos foram expostos a resíduos secos do organofosforado fenitrotiom e do piretroide esfenvalerato sobre a superfície interna de tubos de vidro. A avaliação da mortalidade foi feita 24h após a instalação dos experimentos. Sitophilus zeamais apresentou maior atividade de vôo quando comparada a S. oryzae; outrossim, os insetos criados no milho apresentaram maior atividade de vôo do que aqueles criados no trigo. Sitophilus oryzae foi menos susceptível aos inseticidas estudados do que S. zeamais. Os adultos procedentes da criação em trigo foram mais susceptíveis aos inseticidas do que aqueles procedentes da criação em milho. O presente trabalho demonstra que a menor atividade de vôo de S. oryzae está relacionada a sua maior tolerância a inseticidas.

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.

Conservation strategies for Arapaima gigas (Schinz, 1822) and the Amazonian várzea ecosystem

In the present study we report a spatial autocorrelation analysis of molecular data obtained for Arapaima gigas, and the implication of this study for conservation and management. Arapaima is an important, but critically over-exploited giant food fish of the Amazonian várzea. Analysis of 14 variable microsatellite loci and 2,347 bp of mtDNA from 126 individuals sampled in seven localities within the Amazon basin suggests that Arapaima forms a continuous population with extensive genetic exchange among localities. Weak effect of isolation-by-distance is observed in microsatellite data, but not in mtDNA data. Spatial autocorrelation analysis of genetic and geographic data suggests that genetic exchange is significantly restricted at distances greater than 2,500 km. We recommend implementing a source-sink metapopulation management and conservation model by proposing replicate high quality várzea reserves in the upper, central, and lower Amazon basin. This conservation strategy would: 1) preserve all of the current genetic diversity of Arapaima; 2) create a set of reserves to supply immigrants for locally depleted populations; 3) preserve core várzea areas in the Amazon basin on which many other species depend. We stress that conservation strategies should not only preserve current genetic diversity, but also the evolutionary processes which have generated the observed patterns.

No presente estudo, é descrita uma análise de autocorrelação espacial de dados moleculares obtidos para Arapaima gigas e a implicação deste estudo para sua conservação e manejo. Arapaima é uma espécie de peixe gigante da várzea Amazônica de grande importância econômica, e criticamente sobre-explorada. A análise de 14 locos microssatélites e de 2.347 pb do DNAmt de 126 indivíduos amostrados em sete localidades na bacia Amazônica sugere que Arapaima forma uma população contínua com grande fluxo genético entre localidades. Um pequeno efeito de isolamento por distância é observado através dos dados de microssatélites, mas não através dos dados de DNAmt. A análise de autocorrelação espacial de dados genéticos e geográficos sugere que o fluxo gênico é significativamente restrito em distâncias maiores que 2.500 km. É recomendada a implementação de um modelo de manejo e conservação de metapopulação no padrão doador-receptor, replicando as reservas de várzea na bacia Amazônica superior, central e inferior. Esta estratégia de conservação iria: 1) preservar toda a atual diversidade genética da Arapaima; 2) criar um conjunto de reservas para fornecer imigrantes para populações locais reduzidas; 3) preservar áreas centrais de várzea na bacia Amazônica das quais diversas outras espécies dependem. Estratégias de conservação não deveriam somente preservar a atual diversidade genética, mas também os processos evolutivos que têm gerado os padrões observados.

Conservation strategies for Arapaima gigas (Schinz, 1822) and the Amazonian várzea ecosystem

In the present study we report a spatial autocorrelation analysis of molecular data obtained for Arapaima gigas, and the implication of this study for conservation and management. Arapaima is an important, but critically over-exploited giant food fish of the Amazonian várzea. Analysis of 14 variable microsatellite loci and 2,347 bp of mtDNA from 126 individuals sampled in seven localities within the Amazon basin suggests that Arapaima forms a continuous population with extensive genetic exchange among localities. Weak effect of isolation-by-distance is observed in microsatellite data, but not in mtDNA data. Spatial autocorrelation analysis of genetic and geographic data suggests that genetic exchange is significantly restricted at distances greater than 2,500 km. We recommend implementing a source-sink metapopulation management and conservation model by proposing replicate high quality várzea reserves in the upper, central, and lower Amazon basin. This conservation strategy would: 1) preserve all of the current genetic diversity of Arapaima; 2) create a set of reserves to supply immigrants for locally depleted populations; 3) preserve core várzea areas in the Amazon basin on which many other species depend. We stress that conservation strategies should not only preserve current genetic diversity, but also the evolutionary processes which have generated the observed patterns.

No presente estudo, é descrita uma análise de autocorrelação espacial de dados moleculares obtidos para Arapaima gigas e a implicação deste estudo para sua conservação e manejo. Arapaima é uma espécie de peixe gigante da várzea Amazônica de grande importância econômica, e criticamente sobre-explorada. A análise de 14 locos microssatélites e de 2.347 pb do DNAmt de 126 indivíduos amostrados em sete localidades na bacia Amazônica sugere que Arapaima forma uma população contínua com grande fluxo genético entre localidades. Um pequeno efeito de isolamento por distância é observado através dos dados de microssatélites, mas não através dos dados de DNAmt. A análise de autocorrelação espacial de dados genéticos e geográficos sugere que o fluxo gênico é significativamente restrito em distâncias maiores que 2.500 km. É recomendada a implementação de um modelo de manejo e conservação de metapopulação no padrão doador-receptor, replicando as reservas de várzea na bacia Amazônica superior, central e inferior. Esta estratégia de conservação iria: 1) preservar toda a atual diversidade genética da Arapaima; 2) criar um conjunto de reservas para fornecer imigrantes para populações locais reduzidas; 3) preservar áreas centrais de várzea na bacia Amazônica das quais diversas outras espécies dependem. Estratégias de conservação não deveriam somente preservar a atual diversidade genética, mas também os processos evolutivos que têm gerado os padrões observados.

Comportamento de forrageamento de Xylocopa (Neoxylocopa) cearensis Ducke (Hymenoptera: Apidae, Xylocopini) em uma população de Cuphea brachiata Koehne (Lythraceae) / Foraging behavior of Xylocopa (Neoxylocopa) cearensis Ducke (Hymenoptera: Apidae, Xylocopini) in a population of Cuphea brachiata Koehne (Lythraceae)

Uma análise do comportamento de forrageamento da abelha Xylocopa (Neoxylocopa) cearensis Ducke em indivíduos de Cuphea brachiata Koehne (Lythraceae), subarbusto chave para a comunidade das dunas do Abaeté, Salvador, BA, sugere que essa abelha é importante na manutenção dessa população vegetal, realizando a polinização. Tal dispersão, no entanto, é espacialmente restrita, de maneira que as populações de C. brachiata na área devem se apresentar altamente estruturadas geneticamente, devido principalmente à auto-incompatibilidade da espécie.

An analysis of the foraging behavior of the bee Xylocopa (Neoxylocopa) cearensis Ducke among shrubs of Cuphea brachiata Koehne (Lythraceae), a key component in the Abaeté coastal sand dunes, Salvador, BA, Brazil, suggests that this bee is very important for the maintenance of the plant population, performing the pollination. This dispersal, however, is spatially restricted, so the populations in the area are likely to be highly structured genetically.

Genetic differentiation among Brazilian populations of Euschistus heros (Fabricius) (Heteroptera: Pentatomidae) based on RAPD analysis / Diferenciação genética entre populações de Euschistus heros (Fabricius) (Heteroptera: Pentatomidae) do Brasil mediante marcadores de RAPD

The Neotropical Brown Stink Bug (NBSB), Euschistus heros (Fabricius), has a wide distribution in Brazilian soybean fields, being more important in the central region of the country. The species is the main target of insecticide applications for stink bug pest control. We determined the variability among and within populations of the NBSB by random amplification of polymorphic DNA (RAPD) analysis. Samples of NBSB were collected in soybean fields from Ubiratã (PR), Londrina (PR), Centenário do Sul (PR), Cândido Mota (SP), Ponta Porã (MS) and Sapezal (MT). Genomic DNA was extracted from the head to minimize DNA contamination by endoparasites. DNA was amplified with 10 mer primers. Fifteen primers produced 246 bands. The genetic similarity matrix was obtained, based on RAPD allele frequencies, using Nei's 1972 genetic distance. NSBS collected from the same geographical region clustered together. The populations from Londrina and Centenário do Sul were genetically closer than the others and stink bugs collected in Cândido Mota were closer to Ponta Porã population. The Sapezal geographical population was the most divergent from the others. Females and males clustered separately inside each geographical population, implying that RAPD permits gender discrimination. We did not observe individuals from one region clustering together with stink bugs from another region. The number of polymorphic loci from the different populations ranged between 40.6 percent and 52.1 percent. The gene flow indexes (overall Nm = 0.8307) were lower than that observed for Anticarsia gemmatalis Hübner and Helicoverpa armigera (Hübner) suggesting that in stink bug populations gene flow is lower than in the noctuid moths

O percevejo marrom da soja, Euschistus heros (Fabricius), possui ampla distribuição na região sojicola do Brasil, sendo mais importante na região central do País. Tem sido o alvo principal das aplicações de inseticidas dirigidas contra o complexo de pentatomídeos praga. A variabilidade nos RAPD entre e dentro das populações do percevejo marrom foi determinada. Amostras da espécie foram coletadas nos campos de soja de Ubiratã (PR), Londrina (PR), Centenário do Sul (PR), Cândido Mota (SP), Ponta Porã (MS) e Sapezal (MT). O DNA genômico foi extraído da cabeça para minimizar a contaminação do DNA proveniente dos endoparasitóides e parasitas que ocorrem na hemocele. O DNA foi amplificado com iniciadores de 10 nucleotídeos. Quinze iniciadores produziram 246 bandas. A similaridade genética foi obtida com base na freqüência alélica dos RAPD utilizando-se a distância de Nei 1972. Os percevejos coletados da mesma região geográfica apresentaram a maior similaridade genética. As populações de Londrina e Centenário do Sul foram geneticamente mais próximas que as restantes. Também, percevejos coletados em Cândido Mota foram próximos das populações de Ponta Porã. A população geográfica de Sapezal foi a mais divergente das outras. As fêmeas e os machos agruparam-se em grupos diferentes dentro de cada população geográfica, o que significa que os RAPD possibilitam a diferenciação dos sexos. Não foram observados indivíduos de uma população agrupando-se com indivíduos de outra região. O número de loci polimórficos das diferentes populações variou entre 40,6 por cento e 52,1 por cento. Os índices de fluxo gênico de E. heros (Nm = 0,8307) foram menores que os observados anteriormente para Anticarsia gemmatalis Hübner e Helicoverpa armigera (Hübner) sugerindo que as populações do pentatomídeo apresentam maior isolamento geográfico que nos referidos noctuídeos, por exemplo

The Environmental Effects of Genetically Modified Crops Resistant to Insects: [review] / Efeitos Ambientais de Culturas Geneticamente Modificadas Resistentes a Insetos: revisão]

Cultivares transgênicas de várias culturas estão sendo utilizadas em escala comercial em muitos países. A área dedicada ao cultivo com plantas transgênicas resistentes às pragas em todo o mundo alcançou 13 milhões de hectares em 2001. As cultivares transgênicas proporcionam benefícios, mas também apresentam riscos potenciais. As avaliações do seu impacto no ambiente são conduzidas antes da sua aprovação para uso comercial, como requerido pelas normas de biossegurança. Nesta revisão, serão discutidas as conseqüências ecológicas potenciais do uso comercial na agricultura de cultivares geneticamente modificadas que apresentam resistência aos insetos-pragas. Também serão discutidos os impactos ambientais causados pelas mudanças nas práticas agrícolas, identificando-se falhas e oportunidades de pesquisa, considerando-se essa nova ferramenta tecnológica. Os comentários e análises serão baseados no conhecimento atual que se tem dos riscos e beneficios do uso de cultivares resistentes a insetos, geneticamente modificadas, dentro do contexto dos programas de manejo integrado de pragas tradicionais.

Transgenic crops are currently being cultivated on a commercial scale in many countries. The area devoted to transgenic pest resistant varieties worldwide reached 13 million hectares in 2001. These varieties offer valuable benefits but also pose potential risks. Assessments of their impact on the environment are conducted before they are approved for commercial use, as required by the regulatory biosafety frameworks. In this review, we discuss the potential ecological consequences of the commercial use in agriculture of genetically modified insect resistant crops. We also discuss the impacts caused by the change in agricultural practices, and attempt to identify gaps and possible opportunities for research, considering this new technological tool. We based our analysis and comments on the current knowledge of the risks and benefits of these genetically modified insect resistant crops, within the context of traditional insect management strategies.

Riscos e benefícios do uso de plantas transgênicas na agricultura / Risks and benefits of transgenic plants to agriculture

O desenvolvimento de técnicas de DNA recombinante possibilitou a produção de plantas transgênicas através da transferência de genes de bactérias, vírus ou animais para as espécies vegetais. Como resultado desta tecnologia, já estão disponíveis ao melhoramento de plantas novas fontes de genes e plantas com resistência a doenças e insetos, tolerância a herbicidas e estresses ambientais e com qualidade superior. O objetivo desta revisão é apontar riscos, benefícios e aspectos importantes no uso de plantas transgênicas na agricultura. Entre as questões que vêm sendo discutidas a respeito de testes a campo de plantas transgênicas, pode-se destacar a segurança dos genes marcadores (especialmente os que conferem resistência a antibióticos ou tolerância a herbicidas) e o fluxo gênico entre espécies vegetais. Apesar dos Estados Unidos da América e a Comunidade Européia possuírem legislações para regulamentar os testes a campo e a liberação de plantas transgênicas em escala comercial, não existe uma legislação internacional que regulamente o uso desses produtos em outras partes do mundo. O impacto da tecnologia do DNA recombinante na produção de novos produtos agrícolas dependerá do entendimento pela sociedade dos riscos e benefícios que essa tecnologia poderá trazer para a agricultura.

The development of recombinant DNA techniques has enabled gene transfer between plants and bacteria, virus or animais to produce transgenic plants. As a result of this technology, there are new genes and plants available to plant breeding for disease and insect resistance, herbicide and environmental stresses tolerance, and for superior quality products. The objectives of this review are topoint out the risks, benefits and importam aspects in using transgenic plants in agriculture. Among the important issues that have been discussed about field tests with transgenic plants, two have received more attention: the safety of marker genes (specially those that confer resistance to antibiotics or herbicides tolerance) and the gene flow between cultivated and wild plant species. Even though the United States of América and the European Community have strict ruies which regulate the field tests and the commercial release of transgenic plants, there are no international laws to regulate the se issues in other parts of the world. The impact of the recombinant DNA technology on the production of new agricultural products will depend on the understanding of their risks and benefits by the society.