Spondias mombin (Anarcadiaceae): molecular characterization and conservation / Spondias mombin (Anarcadiaceae): caracterización molecular y conservación

Abstract Introduction: The fruit of the yellow mombin (Spondias mombin L.) is notable due to its sensory and functional qualities. However, there is little knowledge regarding the genetic diversity of this species, and this would aid the implantation of the cultivation of the fruit as a crop, since current production is based on extractivism. Objective: Evaluate the diversity and genetic structure of natural populations of S. mombin in the state of Mato Grosso, Brazil, through microsatellite molecular markers in order to assist in the implementation of conservation strategies and the collection of genetic resources. Methods: A total of 139 S. mombin individuals were sampled in ten natural populations. PCR amplifications were performed with seven fluorescence-marked microsatellite primers. Genetic diversity was evaluated by the number of alleles, expected (He) and observed heterozygosity (Ho), polymorphic information content (PIC), fixation index (ƒ), rare and exclusive alleles. The genetic structure was evaluated using AMOVA, UPGMA dendrogram and Bayesian statistical analysis. Results: 46 alleles were amplified, which had an average of 6.6 alleles per locus. He was higher than Ho and f was positive, indicating the presence of inbreeding. The PIC ranged from 0.048 to 0.700, and only two loci were poorly informative. We found 27 rare alleles and 16 unique alleles. The largest component of variation was intrapopulational (90.64 %). The estimated gene flow was 1.99, which indicates that there is no genetic isolation between populations, and justifies the FST value (0.0963). The ten populations were grouped into two groups, and two populations constituted an isolated group. The Mantel test demonstrated that the genetic structure is not related to the geographic distance between populations. Conclusion: There is genetic diversity in the populations of S. mombin, which must be conserved in situ or ex situ, due to the diversity they present and because they are promising sources for collection of germplasm.

Resumen Introducción: El fruto amarillo del jobo o yuplón (Spondias mombin L.) destaca por sus cualidades sensoriales y funcionales. Sin embargo, existe poco conocimiento sobre la diversidad genética de esta especie, lo que ayudaría a la implantación del cultivo del fruto como cultivo, ya que la producción actual se basa en el extractivismo. Objetivo: Evaluar la diversidad y estructura genética de poblaciones naturales de S. mombin en el estado de Mato Grosso, Brasil, a través de marcadores moleculares microsatélites para ayudar en la implementación de estrategias de conservación y recolección de recursos genéticos. Métodos: Se muestrearon un total de 139 individuos de S. mombin en diez poblaciones naturales. Las amplificaciones por PCR se realizaron con siete cebadores de microsatélites marcados con fluorescencia. La diversidad genética se evaluó por el número de alelos, heterocigosidad esperada (He) y observada (Ho), contenido de información polimórfica (PIC), índice de fijación (ƒ), alelos raros y exclusivos. La estructura genética se evaluó mediante AMOVA, dendrograma UPGMA y análisis estadístico bayesiano. Resultados: Se amplificaron 46 alelos, los cuales tenían un promedio de 6.6 alelos por locus. Fue más alto que Ho y f positivo, lo que indica la presencia de endogamia. El PIC osciló entre 0.048 y 0.700, y solo dos loci fueron poco informativos. Encontramos 27 alelos raros y 16 alelos únicos. El mayor componente de variación fue intrapoblacional (90.64 %). El flujo de genes estimado fue de 1.99, lo que indica que no hay aislamiento genético entre poblaciones y justifica el valor de FST (0.0963). Las diez poblaciones se agruparon en dos grupos y dos poblaciones constituyeron un grupo aislado. La prueba de Mantel demostró que la estructura genética no está relacionada con la distancia geográfica entre poblaciones. Conclusión: Existe diversidad genética en las poblaciones de S. mombin, la cual debe ser conservada in situ o ex situ, por la diversidad que presentan y porque son fuentes promisorias para la recolección de germoplasma.

Diversidade genética estimada com marcadores entre sequências simples repetidas em cultivos comerciais de Cupuaçuzeiro / Genetic diversity estimated using inter-simple sequence repeat markers in commercial crops of cupuassu tree

RESUMO:Quinze primers ISSR (entre sequências simples repetidas) foram utilizados para avaliar a diversidade genética entre e dentro de pomares comerciais de Theobroma grandiflorum (Willd. ex Spreng.) K. Schum. Para isso, foram analisados sessenta indivíduos, distribuídos nos três cultivos. Um total de 102 bandas foi amplificado, com uma porcentagem de 52,0% de polimorfismo em nível de espécie e média de 6,8 alelos por primer ISSR. A média do Índice de Conteúdo Polimórfico (PIC) foi de 0,55. Em relação aos índices de diversidade gênica de Nei (H) e de Shannon (I), os cultivos analisados apresentaram os valores: SAR H = 0,114 e I = 0,177; SSL H = 0,108 e I = 0,162 e SEC H = 0,104 e I = 0,156, considerados valores de moderados a baixos. A AMOVA revelou 34,91% da variância total entre os cultivos e 65,09% dentro deles. Os marcadores moleculares ISSR revelaram que há diversidade genética dentro de cada cultivo comercial estudado, portanto é possível selecionar genótipos superiores que poderão ser utilizados para originar cultivos mais uniformes. Esse resultado tem sido considerado de grande relevância, por fornecer ferramentas para a implementação de programas de melhoramento e delineamento de estratégias de conservação ex situ e in situ.

ABSTRACT:Fifteen ISSR (inter-simple sequence repeat) primers were used to evaluate the genetic diversity among and within commercial crops of T. grandiflorum (Willd. ex Spreng.) K. Schum. For this, 60 specimens were analyzed, distributed in three crops. A total of 102 bands were amplified, with a polymorphism percentage of 52.0% at species level and an average of 6.8 alleles per ISSR primer. The average for polymorphism information content (PIC) index was 0.55. In relation to the genetic diversity index of Nei (H), and Shannon (I), crops analyzed showed the following values: : SAR H = 0,114 e I = 0,177; SSL H = 0,108 e I = 0,162 e SEC H = 0,104 e I = 0,156, considered moderate to low values. AMOVA showed 34.91% of total variance among the crops, and 65.09% within them. The ISSR molecular markers revealed that there is genetic diversity within each commercial crops studied, thus is possible to select superior genotypes that can be used to give more uniform crops. This result has been considered of great relevance, to provide tools for breding implementation programs and design conservation strategies ex situ and in situ.

Use of anatomical root markers for species identification in Catasetum (Orchidaceae) at the Portal da Amazônia region, MT, Brazil / Uso de marcadores anatômicos radiculares para a determinação de espécies de Catasetum (Orchidaceae) da Região do Portal da Amazônia, MT, Brasil

Orchidaceae is one of the largest botanical families, with approximately 780 genera. Among the genera of this family, Catasetum currently comprises 166 species. The aim of this study was to characterize the root anatomy of eight Catasetum species, verifying adaptations related to epiphytic habit and looking for features that could contribute to the vegetative identification of such species. The species studied were collected at the Portal da Amazônia region, Mato Grosso state, Brazil. The roots were fixed in FAA 50, cut freehand, and stained with astra blue/fuchsin. Illustrations were obtained with a digital camera mounted on a photomicroscope. The roots of examined species shared most of the anatomical characteristics observed in other species of the Catasetum genus, and many of them have adaptations to the epiphytic habit, such as presence of secondary thickening in the velamen cell walls, exodermis, cortex, and medulla. Some specific features were recognized as having taxonomic application, such as composition of the thickening of velamen cell walls, ornamentation of absorbent root-hair walls, presence of tilosomes, composition and thickening of the cortical cell walls, presence of mycorrhizae, endodermal cell wall thickening, the number of protoxylem poles, and composition and thickening of the central area of the vascular cylinder. These traits are important anatomical markers to separate the species within the genus and to generate a dichotomous identification key for Catasetum. Thus, providing a useful tool for taxonomists of this group.

Orchidaceae é uma das maiores famílias botânicas, com cerca de 780 gêneros. Dentre seus gêneros, Catasetum inclui atualmente 166 espécies. Caracterizou-se a raiz de oito espécies de Catasetum com o objetivo de verificar caracteres relacionados ao hábito epifítico e contribuir para a taxonomia do grupo. As espécies foram coletadas na região do Portal da Amazônia, no norte do estado de Mato Grosso. Raízes foram fixadas em FAA 50 (1:1:8 formaldeído, ácido acético glacial e álcool etílico 50%), cortadas à mão livre e corados com azul de astra e fucsina. As ilustrações foram obtidas por meio do capturador de imagens acoplado ao fotomicroscópio. As raízes das espécies estudadas compartilharam a maioria dos caracteres anatômicos observados em outras espécies de Catasetum, e vários destes demonstraram adaptações ao hábito epifítico, tais como presença de espessamento secundário na parede das células do velame, da exoderme, do córtex e da medula. Alguns caracteres foram reconhecidos como tendo aplicação taxonômica, como composição do espessamento da parede das células do velame, ornamentação da parede dos pelos absorventes, presença de tilossomos, composição e espessamento da parede das células do córtex, presença de micorriza, tipo de espessamento da parede das células da endoderme, número de pólos de protoxilema e composição e tipo de espessamento da região central do cilindro vascular. Esses caracteres são importantes marcadores anatômicos, pois possibilitam separar as espécies dentro do gênero e gerar uma chave dicotômica de identificação para as Catasetum da região investigada, fornecendo, assim, uma ferramenta útil para os taxonomistas do grupo.

Clonal diversity and conservation genetics of the medicinal plant Carapichea ipecacuanha (Rubiaceae)

The roots of the understorey shrub Carapichea ipecacuanha (ipecac) have medicinal properties, and the uprooting of wild plants has supplied most of the world demand for this species. Although under severe population decline, C. ipecacuanha lacks legal protection. In the wild, the aerial stems of ipecac clump together to form clusters with well-defined borders. Cluster size may range from several to hundreds of aerial stems. To investigate the extent of clonality among aerial stems in ipecac clusters, we sampled 50 wild clusters (a total of 291 aerial stems) and screened them with 89 inter-simple sequence repeat (ISSR) markers. The 291 aerial stems were grouped into 42 putative clones. The clonal groups generally consisted of aerial stems from the same cluster, and there was little or no genetic differentiation among aerial stems at the cluster level. These findings suggest that strategies designed to conserve ipecac in situ should not rely upon census data, which are based on the number of aerial stems per cluster and the number of clusters per population, because such data greatly underestimate the species effective population size and genetic diversity. Our results also indicate that this species needs protection at a federal level.