Simulation of pattern of gene flow in Canjerana fragments in the Brazilian Atlantic Rainforest for evaluating genetic conservation strategies / Simulação do padrão de fluxo gênico em fragmentos de Canjerana no bioma Mata Atlântica para definição de estratégias de conservação genética

ABSTRACT: Gene flow is important for the conservation of genetic resources to allow connectivity of geographically isolated populations and which genetic variability is reduced. Gene movement is a function of flow rate and model. Understanding how gene flow occurs can contribute to the conservation and selection of priority populations that could benefit from an eventual intervention. Simulation softwares allow making inferences about past events based on current datasets or predict future phenomena under real genetic scenarios. Adverse phenomena can be predicted and actions can be taken to avoid them. The aim of this study was to identify a model and the gene flow rates that could explain genetic structure of eight forest fragments of Cabralea canjerana in development in the Brazilian Atlantic Rainforest. To do this, simulations were performed with the EASYPOP software using a microsatellite marker dataset obtained for the species by Melo and collaborators, in 2012, 2014 and 2016. We tested five models and nine migration rates and we selected the model that produced values closer to those previously obtained for them. Criteria used for selection were the observed and expected heterozygosity and the Wright's F Statistics obtained in the simulations. The gene flow model selected was the isolation by distance model that used a rate of 0.1. We observed high levels of genetic differentiation among the fragments as result of their reproductive isolation. To allow homogenization of the allelic frequencies through gene flow, the solution would be to create ecological corridors with the aim of connecting distant fragments.

RESUMO: O fluxo gênico, cuja efetividade é função do modelo e da taxa, assume especial importância na conservação de recursos genéticos por permitir a conectividade de populações isoladas geograficamente, sujeitas à redução da variabilidade genética. O entendimento de como o fluxo gênico ocorre pode contribuir no planejamento de ações para a conservação e na seleção de populações prioritárias para uma eventual intervenção. Programas de simulação permitem inferir sobre eventos passados, a partir de dados atuais ou prever fenômenos futuros sob cenários genéticos reais. Fenômenos adversos podem ser previstos e medidas podem ser tomadas para contorná-los. O objetivo deste estudo foi identificar o modelo e a taxa de fluxo gênico que melhor explicam a estrutura genética de oito fragmentos da espécie arbórea florestal Cabralea canjerana, em desenvolvimento na região brasileira do bioma Mata Atlântica. Foram realizadas simulações com o programa EASYPOP usando dados de marcadores microssatélites obtidos por Melo e colaboradores, em 2012, 2014 e 2016, sendo testados cinco modelos e nove taxas de migração, selecionando-se o modelo que apresentou os valores mais próximos daqueles que foram publicados. Os critérios usados para a seleção do modelo foram a heterozigosidade observada e esperada e as estatísticas F de Wright obtidas nas simulações. O modelo de fluxo gênico entre os fragmentos foi o de isolamento por distância a uma taxa de 0.1. Foram observados elevados índices de diferenciação genética entre os fragmentos em decorrência do seu isolamento reprodutivo. Desse modo, sugere-se a construção de corredores ecológicos com vistas a conectar fragmentos distantes e, desta forma, permitir a homogeneização das frequências alélicas por meio do fluxo gênico.

Reproductive success of Cabralea canjerana (Meliaceae) in Atlantic forest fragments, Brazil / Éxito reproductivo de Cabralea canjerana (Meliaceae) en fragmentos de bosque del Atlántico, Brasil

In Brazil, the Atlantic forest remnants have high biological diversity and a high level of endemism, but very little is known about the reproductive success of native species. Cabralea canjerana is a common tree in the Montane Atlantic forest, and its reproduction is highly dependent on pollinators. In order to contribute with the particular knowledge on this species, we collected data in three fragmented and three continuous forest sites, where the effects of fragmentation on both mutualistic (pollination) and antagonistic (seed predation) interactions were analysed. We determined fruit production and weight of 25 trees per site. The number of seeds and the percentage of predated and aborted seeds were also accessed for seven fruits of 10 trees per site. Pollinator visitation frequencies to flowers were recorded in two forest fragments and in two sites of the continuous forest. Our data showed that plants of C. canjerana produced more fruits (z-value=-8.24; p<0.0001) and seeds per fruit (z-value=-6.58; p=0.002) in the continuous than in the fragmented sites. This was likely due to differences in pollination, because the number of pollinator visits was higher in the continuous forest than in the fragments. Seed abortion (z-value=4.08, p<0.001) and predation (z-value=3.72, p=0.0002), on the other hand, were higher in the fragmented than in the continuous sites. Then, mutualistic and antagonistic interactions were affected by fragmentation, decreasing the reproductive success of the study tree. This study was the first to show a decrease in the reproductive output in forest fragments in an Atlantic forest tree species. This decrease may threaten the population structure and viability of C. canjerana in forest fragments. Rev. Biol. Trop. 63 (2): 515-524. Epub 2015 June 01.

En Brasil, los remanentes de bosque del Atlántico tienen una alta diversidad biológica y un alto nivel de endemismo, pero se conoce muy poco sobre el éxito reproductivo de las especies nativas. Canjerana cabralea es un árbol común en el bosque Atlántico Montano y su reproducción es altamente dependiente de los polinizadores. Con el fin de contribuir con el conocimiento particular de esta especie, se recogieron los datos en tres sitios fragmentados y tres de bosques continuos, donde se analizaron los efectos de la fragmentación tanto en relaciones mutualistas (polinización) como interacciones antagónicas (depredación de semillas). Se determinó la producción de frutos y el peso de 25 árboles. También se calculó el número de semillas y el porcentaje de semillas depredadas y abortadas en 7 frutos de 10 árboles por sitio. Frecuencia de visitas de polinizadores a las flores se registraron en dos fragmentos de bosque y en dos sitios de bosque continuo. Nuestros datos muestran que las plantas de C. canjerana produjeron más frutos (Z=-8.24; p<0.0001) y semillas por fruto (Z=-6.58; p=0.002) en el continuo que en los sitios fragmentados. Esto fue probablemente debido a las diferencias en la polinización, porque el número de visitas de polinizadores fue mayor en el bosque continuo que en los fragmentos. Por otro lado, el aborto de semillas (Z=4.08, p<0.001) y la depredación (Z=3.72, p=0.0002) fueron mayores en los sitios fragmentados que en los continuos. Entonces, las interacciones mutualistas y antagónicas se vieron afectadas por la fragmentación, disminuyendo el éxito reproductivo del árbol estudiado. Este estudio fue el primero en mostrar una disminución en el rendimiento reproductivo en los fragmentos de bosque en una especie de árboles forestales atlánticos. Esta disminución puede poner en peligro la estructura de la población y la viabilidad de C. canjerana en fragmentos de bosque.

Comportamento meiótico durante a microsporogênese em espécies da família meliaceae / Comportamiento meiótica durante la microsporogénesis en especies de la familia meliaceae / Meiotic behavior during microsporogenesis of some species of meliaceae family

A família Meliaceae inclui espécies de grande interesse agronômico, ecológico, econômico e ornamental de alto potencial madeireiro no mundo. No Brasil ocorrem cerca de seis gêneros e 100 espécies. Considerando a falta de estudos citológicos para esse grupo, este trabalho descreve o comportamento meiótico durante a microsporogênese de seis espécies (Trichilia pallida, Trichilia elegans, Trichilia catigua, Cedrela fissilis, Cabralea canjerana, Guarea guidonea) da família Meliaceae, representando quatro dos seis gêneros que estão presentes no Brasil. Inflorescências foram coletadas e fixadas em etanol/ácido acético (3:1 v/v) por 24 horas, transferidos para álcool a 70%, e acondicionadas sob refrigeração. As lâminas foram preparadas pela técnica de esmagamento, coradas com carmim acético a 1%. A análise citogenética revelou poucas irregularidades meióticas, sendo estas relacionadas a segregação dos cromossomos, fusos irregulares e conexão citoplasmática. Como consequência da segregação irregular dos cromossomos na meiose I e II e da organização irregular dos fusos na meiose II, o padrão de citocinese também foi irregular originando tétrades com micrócitos e tríades, resultando em micrósporos desbalanceados e de núcleo restituído (2n).

The Meliaceae family includes the most important species with great agronomic, ecological, economic and ornamental value and high timber potential in the world. In Brazil, approximately six genera and 100 species are found. Considering the lack of cytological studies for its genera, the present study describes the meiotic behavior during microsporogenesis of six species of the Meliaceae family, representing four of the six genera that are present in Brazil; these species are: Trichilia pallida, Trichilia elegans, Trichilia catigua, Cedrela fissilis, Cabralea canjerana, Guarea guidonea. Inflorescences were collected and fixed in ethanol/acetic acid (3:1 v/v) for 24 hours, transferred to alcohol at 70%, and stored under refrigeration. The slides were prepared by squashing, and stained with acetic carmine 1% and observed under optical microscopy. Cytogenetic analysis revealed few meiotic irregularities, which are related to segregation of chromosome spindles and irregular cytoplasmic connection. As a result of irregular segregation of chromosomes during meiosis I and II and the irregular organization of the spindles in meiosis II, the pattern of cytokinesis was also irregular resulting in microcytic tetrads and triads, unbalanced microspores and restored nuclei (2n).

La familia Meliaceae incluye especies de gran interés agronómico, ecológico, económico y ornamental de alto potencial maderero en el mundo. En Brasil ocurren cerca de seis géneros y 100 especies. Considerando la falta de estudios citológicos para ese grupo, este trabajo describe el comportamiento meiótica durante la microsporogénesis de seis especies (Trichilia pallida, Trichilia elegans, Trichilia catigua, Cedrela fissilis, Cabralea canjerana, Guarea guidonea) de la familia Meliaceae, representando cuatro de los seis géneros que están presentes en Brasil. Inflorescencias fueran colectadas y fijadas en etanol/ácido acético (3:1 v/v) por 24 horas, transferidos para alcohol a 70%, y acondicionadas bajo refrigeración. Las láminas fueron preparadas por la técnica de aplastamiento, coloradas con carmín acético a 1%. El análisis citogenética reveló pocas irregularidades meióticas, siendo éstas relacionadas a la segregación de los cromosomas, fusos irregulares y conexión citoplasmática. Como consecuencia de segregación irregular de cromosomas en la meiosis I y II y de la organización irregular de los fusos en la meiosis II, el estándar de citocinesis también fue irregular originando tétradas con micrófitos y tríades, resultando en micros poros desbalanceados y de núcleo restituido (2n).

Morfo-anatomia e aspectos da biologia floral de Cabraela canjerana (Vell.) Mart. (Meliaceae) / Morphology, anatomy and floral biology of Cabrraela canjerana (Vell.) Mart. (Meliaceae)

Cabralea canjerana (Vell.) Mart. is a tree that occurs frequently in secondary forests of Maringá, Paraná, Brazil and presents a valuable wood. Its flowering time occurs from August to October and the anthesis occurs during the night. Its flowers are visited by Lepidoptera-Noctuidae. The flowers are unisexual and solitary or arranged in panicles. The perianth presents a papillose epidermis with striate cuticle and a parenchymatic mesophyll. Ten stamens constitute the androecium and are arranged in a staminal tube with anthers. The anthers present epidermis, endothecium, two median layers and secretory tapetum with binucleate cells. The semi- nferior ovary presents anatropous, bitegmic and crassinucelate ovules. The nectaries are located in the base of the ovary and staminal tube and they present papillose epidermis with stomata and secretory parenchyma with a conspicuous phloematic tissue. Key Words: Cabraleacanjerana, flower, anthesis, morphology, anatomy.

Cabralea canjerana (Vell) Mart. es una especie arbórea de madera valiosa que crece en matorrales secundarios de Maringá, Estado del Paraná, Brasil, de alli fueron recoled flores y capullos para el presente estudio. Florece desde agosto hasta octubre y presenta antesis nocturna. Sus flores son visitadas por lepidópteros de la familia Noctuidae. Las flores se disponen en panículas o son solitarias y son diclinas. El perianto tiene epidermis con cutfcula estriada y papilosa y mesófilo parenquimático. Los estambres en número de 10 forman un tubo estaminal, cuyas anteras son caracterizadas mortológicamente y luego anatómicamente, cuya pared está constituida por epidermis, endotecio, dos capas medias y tapete secretor binucleado. El ovario es semi-infero y presenta óvulos anátropos con dos tegumentos y crasinucelados. Los nectarios ocurren en la base del ovario y tubo estaminal y tienen epidermis con pelos, estomas y parénquima secretor con tejido floemático predominante