Diversidade genética, estrutura genética espacial, sistema de reprodução e fluxo gênico em uma população de Copaifera langsdorffii Desf. no cerrado\"

• Main Author: Roberto Tarazi
• Other Authors: Roland Vencovsky
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2009
• Subjects: Árvores florestais; Conservação biológica; Genética de populações; Leguminosae; Marcador molecular.; Biological conservation; Forest trees; Molecular marker.; Population genetics
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11137/tde-10112009-142407/

Visando contribuir para estratégias efetivas de conservação e manejo de espécies arbóreas do cerrado, cuja paisagem encontra-se altamente fragmentada, este trabalho objetivou estudar, por meio de oito locos microssatélites nucleares, a diversidade genética, a estrutura genética espacial intrapopulacional, o sistema de reprodução e o fluxo gênico em uma população de Copaifera langsdorffii Desf localizada na Estação Ecológica de Assis (EEA), oeste do Estado São Paulo. Copaifera langsdorffii é hermafrodita, polinizada por insetos e dispersa por barocoria e ornitocoria, com potencial econômico e de utilização na restauração florestal, além de apresentar ampla distribuição no cerrado. Neste estudo, o seguinte desenho amostral foi adotado: em uma parcela de 10,24 ha, estabelecida no interior da EEA foram mapeadas, amostradas e genotipadas todas as 57 árvores adultas. Para estudar a dispersão realizada de sementes, no centro da parcela foi estabelecida uma subparcela de 1,44 ha, onde todos os 147 jovens existentes também foram mapeados, amostrados e genotipados. Para comparar a diversidade genética, a endogamia e o sistema de reprodução entre árvores da parcela com árvores da borda do fragmento foram coletadas sementes de polinização aberta de 17 matrizes na parcela (340 sementes) e de 11 matrizes na borda (220 sementes). Os resultados mostraram que os adultos da parcela tinham maior heterozigosidade e menor endogamia do que a observada nos jovens e nas sementes, sugerindo mecanismos seletivos que favorecem indivíduos heterozigóticos. A população de jovens apresentou fraca estrutura genética espacial, porém significativa até 102 m de distância, indicando uma dispersão moderada de sementes, gerada provavelmente por ornitocoria. Em concordância, a análise de maternidade nos jovens mostrou alta freqüência de dispersão acima de 100 m e um padrão tendendo à normalidade, sugerindo o fenômeno de escape previsto na hipótese Janzen-Connell. Também foi detectada uma alta taxa de imigração de sementes (15%) e pólen (64%) na parcela, sugerindo intenso movimento de genes na população. Por outro lado, o pólen foi disperso em alta freqüência em distâncias relativamente curtas (65% até 150 m), embora tenha também atingido longas distâncias dentro da parcela (300 m). De acordo com a estimativa da taxa de cruzamento, a população apresentou um sistema misto de reprodução, com predominância de cruzamentos. Comparando-se matrizes da parcela com as da borda foi observada maior taxa de autofecundação e heterogeneidade no conjunto de pólen naquelas localizadas na borda, evidenciando um nítido efeito de borda no cerradão. A estimativa do tamanho efetivo dos adultos na parcela sugere que EEA tem área mínima viável para a conservação in situ da respectiva população. Contudo, é fundamental que a conectividade genética (fluxo gênico) entre esse fragmento e outros no entorno, seja mantida para a manutenção do potencial evolutivo da espécie no longo prazo. Visando a coleta de sementes na EEA para estratégias de conservação ex situ e restauração florestal, os resultados indicam que a coleta deve ser realizada preferencialmente no interior do fragmento, em matrizes distantes pelo menos 300 m entre si e em, no mínimo, 19 matrizes para reter um tamanho efetivo de aproximadamente 50. === Aiming to contribute to effective strategies for conservation and management of Savanna cerrado tree species, whose landscape is highly fragmented, this study investigated, through eight microsatellite nuclear loci, the genetic diversity, the intrapopulation spatial genetic structure, the mating system and gene flow in a population of Copaifera langsdorffii Desf located in the Ecological Station of Assis (ESA), west of São Paulo State. Copaifera langsdorffii is hermaphroditic, pollinated by insects and its seed dispersal is carried out by gravity and birds; it has economic potential and forest restoration use, while it has a wide distribution in the cerrado. In this study, the following sampling design was adopted: in a plot of 10.24 ha, established within the ESA all 57 adult trees were mapped, sampled and genotyped. To study seed dispersal in the center of the plot a subplot of 1.44 ha was established, where all 147 young trees also were mapped, sampled and genotyped. To compare the genetic diversity, inbreeding and the mating system of trees from the plot and the edge of the remnant, open-pollinated seed arrays were collected from 17 seed-trees in the plot (340 seeds) and 11 seed-trees at the edge (220 seeds). The results showed that adults had a higher proportion of heterozygosity and lower inbreeding levels than that observed in young trees and seeds, suggesting that selective mechanisms are favoring heterozygous individuals. The population of young trees reveled a weak, but significant spatial genetic structure up to 102 m of distance, indicating a moderate seed dispersal, probably due to bird dispersal. In agreement, the analysis of maternity in the young trees showed a high frequency dispersion over 100 m with a pattern tending to normality, suggesting the escape phenomenon according to Janzen-Connell hypothesis. A high rate of immigration of seeds (15%) and pollen (64%) in the plot was also detected, suggesting intense movement of genes in the population. Furthermore, the pollen was dispersed with high frequency at relatively short distances ( 65% up to 150 m), but it also achieved long distances within the plot (300 m). According to the estimate of the outcrossing rate, the population had a mixed mating system, with predominance of outcrosses. In the comparison of seed-trees from the plot with the ones on the edge, higher rate of selfing and pollen heterogeneity were detected on the edge, showing a clear edge effect on the dry forest cerradão. Estimates of the effective size of adults in the plot suggests that ESA has a minimum viable area for in situ conservation. However, the maintenance of genetic connectivity (gene flow) between this fragment and others in the neighborhood, is essential to assure the evolutionary potential of this species in the long-term. Aiming seed collection in the EEA for ex situ conservation and forest restoration strategies, the results indicate that the collection should be done preferably within the fragment, in seed-trees at least 300 m distant from each other and from at least 19 seed-trees to retain an effective size of about 50.