Diversidade genetica, taxa de cruzamento e estrutura espacial dos genotipos fissilis Vell. (meliaceae)

Orientador: Paulo Y. KageyamaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: Com a finalidade de se estimar a diversidade genética e a taxa de cruzamento em uma espécie arbórea rara, ou seja, com baixa densidade populacional, foi estudada uma população natural de Cedrela fissilis Vell. (Meliaceae). A população está situada na Fazenda Intervales pertencente à Fundação para a Conservação e Produção Florestal do Estado de São Paulo, localizada no município de Sete Barras-SP. Na área levantada, Cedrelafissilis é uma espécie rara, onde ocorrem 34 indivíduos adultos em uma área de 270 ha (densidade média de cerca de 1 indivíduo a cada 8 ha ). Para a estimativa dos parâmetros genéticos, foi utilizada a técnica de eletroforese de isoenzimas em gel horizontal de amido. Foram analisados 34 indivíduos adultos e 5 famílias de 3 O indivíduos cada, formadas a partir da coleta de sementes em 5 árvores da população. Foram utilizados 7 sistemas enzimáticos (6-PGDH, PGI, G2DH, IDH, MDH, PO), resultando em 13 locos gênicos. Para os indivíduos adultos, obteve-se os seguintes parâmetros: heterozigosidade média = 0,222, heterozigosidade para os locos polimórficos = 0,288, porcentagem de locos polimórficos = 76,9% e número médio de alelos por loco = 2,31. Para as famílias, obteve-se os seguintes parâmetros: heterozigosidade média = 0,193, heterozigosidade para os locos polimórficos = 0,228, porcentagem de locos polimórficos = 84,6% e o número médio de alelos por loco = 2,38. A população adulta está em equilíbrio de Hardy-Weinberg, porém as famílias diferiram significativamente das expectativas do equilíbrio. O valor médio da taxa de cruzamento aparente (ta) estimado a partir do coeficiente de endogamia foi de 0,85. A taxa qe cruzamento multiloco (tm) foi de 0,92, sendo que os valores da taxa de cruzamento individuais para cada árvore variaram de 0,62 a 1,08. A média das taxas de cruzamento para cada loco (t8) foi de 0,83, inferior a tm, mas sem diferir desta significativamente. As 5 árvores matrizes foram fecundadas por um conjunto de pólen homogêneo, indicando a ocorrência de cruzamentos aleatórios.Através da ocorrência de alelos exclusivos às famílias foi estimada a distância mínima de caminhamento de pólen (distância das árvores matrizes até a borda da área levantada) que atingiu o valor de 950 m. Para o estudo da estrutura genética espacial foi empregada a análise da autocorrelação espacial, utilizando-se o índice I de Moran. O pequeno número de valores significativos encontrado sugere que a distribuição espacial dos genótipos é aleatória. Os resultados mostram que a população de Cedrelafissilis estudada, apesar de ter uma baixa densidade de indivíduos adultos, apresenta altas taxa de cruzamento, amplo fluxo de pólen, cruzamentos ao acaso e distribuição espacial aleatória de genótipos. Portanto, as suposições de que espécies raras estariam sujeitas a um fluxo gênico via pólen restrito, apresentariam auto-fecundação e cruzamentos preferenciais, e teriam populações estruturadas geneticamente, não se aplica a esta população de Cedrela .fissilis. As principais conclusões deste trabalho são: 1. A diversidade genética apresentada pela população estudada de Cedrela fissilis (H=0,222) está na média das populações de espéciés arbóreas tropicais já estudadas. 2. Cedrela fissilis é uma espécie preferencialmente alógama (tm=0,92), porém pode apresentar variações da taxa de cruzamento entre árvores (tindividual entre 0,62 e 1,08). 3. O fluxo gênico via pólen em Cedrelafissilis pode ocorrer a longa distância (acima de 950 m) o que condiz com as grandes distâncias encontradas entre indivíduos. 4. A população de Cedrela fissilis não apresenta estruturação genética, o que evidencia que o fluxo gênico é suficientemente amplo para prevenir a formação de estrutura genética a partir da deriva genética e/ou da seleção local. 5. Os resultados obtidos sobre o fluxo gênico via pólen, sistema reprodutivo e distribuição espacial dos genótipos são concordantes entre si e são coerentes com a baixa densidade da populaçãoAbstract: A natural population of Cedrela fissilis Vell. (Meliaeeae) was surveyed with the aim of estimating the genetic diversity and the outerossing rate of arare tree species, that is, a species with low populational density. The population site was at the Fazenda Intervales belonging to the "Fundação para a Conservação e Produção Florestal do Estado de São Paulo", located at Sete Barras - São Paulo State. In the study area, Cedrelafissilis is arare species, weere 34 adult trees occur in an area of 270 ha (mean density of one tree for 8 ha). To estimate the genetic parameters, the technique of isozyme eleetrophoresis in horizontal straeh gels was applied. Thirty-four adult trees and 5 families with 30 individual each, formed from seeds collected directly from 5 trees of the population were analized. Seven enzymatie systems (6-PGDH, PGI, G2DH, IDH, MDH, PO), resulting in 13 genetic loci, were utilized.For adult trees, the parameters was: mean heterozigosity = 0.222, heterozigosity for the polimorphic loci = 0.288, percentage of polimorphi lo i = 76.9% and mean number of alleles per loeus = 2.31. For families, the parameters was: mean heterozigosity = 0.193, heterozigosity for the polimorphie loei = 0.228, percentage of polimorphi loei = 84.6% and mean number of alleles per loeus = 2.38. The adult population was in Hardy-Weinberg equilibrium, but the families differed significantly from the equilibrium expectations. The mean apparent outerossing rat~ (ta) estimated from the coefficient of inbreeding was 0.85. The multiloeus outerossing rate (tm) was 0.92, but the individual outcrossing rates for each tree varied from 0.62 to 1.08. The mean single outcrossing rates (ts) was 0.83, therefor lower than tm, but did not differ significantly from it. All mother trees were fertilized by an homogeneous pollen pool, indicating random outcrossing. Utilizing alIeles exclusives to the families, the minimum distance of pollen flow (distance between the mother tree and the border of the surveyed area) was estimated and reached 950 m. To study the spatial genetic structure, spatial autocorrelation analysis through the I index of Moran was utilized. The small number of significant values showed that spatial distribution of genotypes is random. The results of this research show that the population of Cedrela fissilis, in spite of having a low density of adult trees, exhibits a high outcrossing rate, extensive polIen flow, random outcrossing and random spatial distribution of genotypes. Therefore, the presumptions that rare species exhibit limited gene flow by polen, show self-fertilization and biparental breeding, and have genetic structured populations do not apply to this population of Cedrela fissilis. The main conclusions of this study are: 1. :rhe genetic diversity showed by this population ofCedrelafissilis (H=O.222) is on the average for the populations of tropical tree species already studied. 2. Cedrelafissilis is preferably alogamous (tm=0.92), but can show variations among trees in the outcrossing rate (tindividual between 0.62 and 1.08). 3. The gene flow by pollen in Cedrelafissilis can reach a considerable distance (over 950m) agreeing with the low density of trees. 4. The population of Cedrela fissilis does not show genetic structure, suggesting that gene flow is sufficiently wide to prevent genetic structuring due to genetic drift and/or local selection. 5. The results for gene flow by pollen, breeding system and spatial distribution of genotypes agree amongst each other and are coherent with the low population densityMestradoMestre em Ciência