Diversity and genetic structure of natural populations of the palm tree Euterpe precatoria (Arecaceae) / Diversidad y estructura genética de poblaciones naturales de la palmera Euterpe precatoria (Arecaceae)

Abstract Introduction: The natural ecosystems of northern Mato Grosso, Brazil, are in process of fragmentation, mainly due to population growth and the expansion of agriculture. This endangers the palm Euterpe precatoria (locally known as açaí), used for construction, palm hearts, juices and ice cream. Objective: To evaluate the local diversity and genetic structure in native populations of E. precatoria. Methods: We collected leaves from 106 fruiting palms from five populations in Mato Grosso State, for analysis of microsatellite markers with Polymerase Chain Reaction. Results: The five SSR loci revealed a total of 30 alleles, ranging from 5 (EE23 and EE43) to 7 (EE2 and EE15), with an average of 6 alleles per locus. The mean PIC was 0.74 and confirmed low heterozygosity and inbreeding. The UPGMA dendrogram produced two groups and molecular variance revealed greater genetic differentiation within populations. The high levels of homozygous microsatellite loci indicate low genetic diversity. Conclusions: These populations have low gene diversity, high average number of alleles per locus, and rare and exclusive alleles. We recommend the establishment of permanent conservation units with corridors among them.

Resumen Introducción: Los ecosistemas naturales del norte de Mato Grosso, Brasil, están en proceso de fragmentación, principalmente debido al crecimiento de la población y la expansión de la agricultura. Esto pone en peligro la palma Euterpe precatoria (localmente conocida como açaí), utilizada para la construcción, extracción de palmito, preparación de jugos y helados. Objetivo: Evaluar la diversidad local y estructura genética en poblaciones nativas de E. precatoria. Métodos: Recolectamos hojas de 106 palmas fructíferas de cinco poblaciones en el estado de Mato Grosso, para análisis de marcadores microsatélites con el método de Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR). Resultados: Los cinco loci SSR revelaron un total de 30 alelos, que van desde 5 (EE23 y EE43) hasta 7 (EE2 y EE15), con un promedio de 6 alelos por locus. El PIC medio fue de 0.74 y confirmó baja heterocigosidad y endogamia en las poblaciones. El dendrograma UPGMA produjo dos grupos y la varianza molecular reveló una mayor diferenciación genética dentro de las poblaciones. Los loci de microsatélites presentaron un alto nivel de homocigotos lo que indica una baja diversidad genética. Conclusiones: Estas poblaciones tienen baja diversidad genética, alto promedio de alelos por locus y alelos raros y únicos. Recomendamos el establecimiento de unidades de conservación permanentes con corredores entre ellas.

The effects of fragmentation on the genetic structure of Theobroma speciosum (Malvaceae) populations in Mato Grosso, Brazil / Efectos de la fragmentación en la estructura genética de las poblaciones de Theobroma speciosum (Malvaceae) en Mato Grosso, Brazil

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.

Genetic divergences between Spondias mombin (Anacardiaceae) genotypes found through morphological traits / Divergencia genética entre genotipos de Spondias mombin (Anacardiaceae) según caracteres morfológicos

Abstract The species Spondias mombin, is native to the Amazonian region. Since these trees' cultivation is incipient, their exploitation is done through extraction techniques. The aim of the present study was to assess the genetic divergences between S. mombin genotypesand to quantify the relative contribution from 12 morphological traits of the species' fruits and seeds, as well as to collect data able to subsidize future research on the species conservation and domestication. 60 genotypes were assessed in total, and ten fruits of each genotype were analyzed. Eight descriptors were used for fruit characterization, namely: fruit mass, pulp weight, volume, length, width, thickness, total soluble solids content and hydrogenionic potential. The seed descriptors were mass, length, width and thickness. The data were assessed through the principal components and groupings by applying the UPGMA and Tocher methods. They were analyzed in the GENES software, based on the dissimilarity matrix (Euclidean distance average). The analysis applied to the principal components showed that the first three components explained 83 % accumulated variation. The main traits contributing to the genotype discrimination were fruit width, fruit pulp weight, pH, seed length and thickness, and the most responsive traits to S. mombin genotype selection. The features fruit mass, seed width, fruit thickness, fruit volume, fruit length, seed mass and total soluble solid content presented the smallest contribution to diversity. The grouping methods UPGMA and Tocher evidenced genetic divergence between the analyzed genotypes. Genotypes 37 and 41 were more divergent than the others, what makes them promising for crossings in future genetic enhancement programs focused on the species' domestication.

Resumen Spondias mombin es un árbol nativo de la región amazónica; su explotación se produce de manera extractiva, siendo aún incipiente el cultivo de la especie. El objetivo de este estudio fue evaluar la divergencia genética entre genotipos de S. mombin y cuantificar la contribución relativa de 12 características morfológicas de frutos y semillas, para obtener datos que permitan investigaciones futuras relativas a la conservación y domesticación de la especie. Se evaluaron 60 genotipos; de cada uno se analizaron diez frutos. Los descriptores utilizados para la caracterización de los frutos fueron ocho: masa del fruto, peso de la pulpa, volumen, longitud, anchura, espesor, contenido total de sólidos solubles y pH; los descriptores de semillas fueron cuatro: masa, longitud, anchura y espesor. Los datos se evaluaron por medio de componentes principales y agrupaciones obtenidas por métodos UPGMA y Tocher, de la matriz de disimilitud (distancia euclideana media) con ayuda del programa GENES. A través del análisis de los componentes principales, se verificó que los tres primeros componentes explican 83.63 % de la variación acumulada. Las características que más contribuyen a la discriminación de los genotipos fueron: anchura del fruto, peso de la pulpa, pH, longitud y espesor de semillas, y son las más significativas para la selección de genotipos de S. mombin. Las contribuciones más pequeñas a la diversidad se deben a: la masa del fruto, anchura de semilla, espesor, volumen y longitud del fruto, así como a la masa de las semillas y el contenido de sólidos solubles totales. Ambos métodos de agrupación, UPGMA y Tocher, revelaron que existe divergencia genética entre los genotipos analizados. Los genotipos 37 y 41 son los más divergentes respecto a los otros; por eso son ideales para programas de mejoramiento genético con miras a la domesticación de la especie.

Diversity and spatial genetic structure of a natural population of Theobroma speciosum (Malvaceae) in the Brazilian Amazon / Diversidad y estructura genética espacial de una población natural de Theobroma speciosum (Malvaceae) en la Amazonía brasileña

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.