Impacto do grau de consanguinidade na descendência de um pomar de produção de sementes de polinização aberta de Eucalyptus globulus

Tese de mestrado, Biologia Humana E Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020Eucalyptus globulus is a pulpwood species of outmost importance in Portugal. Open pollinated orchards are a low-cost and frequently used commercial solution for improved seed production. However, they can present disadvantages, particularly the presence of high levels of inbreeding in the seed, which reduces genetic variability and increases homozygosity, hence promoting the expression of depressive phenotypes in the offspring. The impact of the degree of inbreeding – represented by the inbreeding coefficient (F) – on the productivity of trees from different progenies in an open pollinated seed orchard was studied. Additionally, descendant trees from the seed orchard that presented abnormal morphologies were investigated, and one of the aims of this study was to perceive if this was associated with inbreeding. A total of 324 plants aged between 1.6 and 2.6 years, from 11 orchard mother trees, were analysed with small sequence repeats (SSRs), using 12 previously tested markers. Paternity tests were carried out to determine the parentage, in order to calculate the inbreeding coefficient and investigate if the parents had any degree of kinship. The plant heights were also measured and a linear mixed model including several variables (heights, F, mothers, field) was applied to perceive the impact of the degree of inbreeding on the offspring. Phenotypes related to morphology were identified in the field as normal or abnormal, in order to perform a chi-square test and understand if there was a dependency between this variable and the inbreeding coefficient. At a population level, the productivity of the offspring showed a negative trend as inbreeding increased (estimate = -0.957). A self-pollinated plant (F = 0.5) presented, on average, 40 cm less height than an outcross plant. It may seem an insignificant value, however it is important to remember that plants are in their early years, having a greater impact on the competition for sunlight and nutrients. The offspring from each mother showed a variation related to the population model, maintaining however a negative trend. There were mothers with offspring less influenced by inbreeding (minimum estimate = -0.515) and others that were highly influenced (maximum estimate = -1.486) suggesting some mothers may have inherited more deleterious mutations than others. As far as abnormal phenotypes are concerned, no inbreeding-related dependency was found (χ2(4) = 2.4277; p = 0.6576). Nevertheless, there seems to be an indication that certain crosses developed a higher percentage of offspring with these traits. This study suggests that the trees in the orchard have a variable performance when undergoing inbreeding. Thus, the latter is a relevant characteristic to be analysed in the construction and management of an improved seed orchard, in order to minimise the impact of this disadvantage inherent to open pollinated orchards.Eucalyptus globulus é uma espécie de elevado valor comercial devido à sua grande contribuição para a indústria papeleira em Portugal. A utilização de pomares de polinização aberta para a produção de sementes melhoradas é um método bastante económico e largamente utilizado na indústria. No entanto, o facto de não existir controlo da polinização, possibilita a ocorrência de níveis elevados de consanguinidade nas sementes. A endogamia provoca a redução da variabilidade genética e aumenta a homozigotia, promovendo a expressão de fenótipos depressivos na descendência. Foi estudado o impacto do grau de consanguinidade, representado pelo coeficiente de consanguinidade (F), na produtividade de árvores de diferentes descendências de um pomar de polinização aberta. Adicionalmente, foram investigados indivíduos descendentes do pomar de sementes que apresentavam morfologias anómalas, sendo um dos objetivos deste projeto perceber se estes fenótipos estavam relacionados com a consanguinidade. Com recurso a 12 microssatélites previamente testados, foram realizados testes de paternidade a 324 plantas, com idades entre 1,6 e 2,6 anos, descendentes de 11 mães do pomar. Estes testes permitiram determinar o parentesco dos indivíduos, tendo este sido utilizado para calcular o coeficiente de consanguinidade e investigar se os respetivos progenitores tinham algum grau de parentesco. As alturas das plantas foram também medidas como representação da produtividade e foi aplicado um modelo linear misto, que incluía diversas variáveis (altura, F, mães, ensaios) para perceber qual o impacto do grau de consanguinidade na descendência. No campo, foram identificados dois fenótipos relacionados com a morfologia das plantas (normal ou anómalo), com o objetivo de realizar um teste qui-quadrado e perceber se existia alguma dependência entre esta variável e o coeficiente de consanguinidade. A um nível populacional, a produtividade da descendência revelou uma tendência negativa quando o grau de consanguinidade aumentava (estimativa = -0,957), indicando que uma árvore resultante de autopolinização (F = 0,5) apresentava, em média, menos 40 cm do que uma exogâmica. Uma perda de altura nos primeiros anos de vida de uma planta pode influenciar a competição por luz solar e nutrientes podendo potencialmente ter um maior impacto a longo prazo. A descendência de cada mãe do pomar parece apresentar uma variação em relação ao modelo populacional, mantendo, no entanto, a mesma tendência negativa. A variação mostra que, potencialmente, a descendência de algumas mães pode ser mais afetada pela consanguinidade (estimativa máxima = -1,486) do que outras (estimativa mínima = -0,515), sugerindo que algumas mães podem ter herdado um maior número de mutações deletérias, aumentando a depressão endogâmica. Relativamente aos fenótipos anómalos, não foi encontrada uma dependência com o grau de consanguinidade (χ2(4) = 2,4277; p = 0,6576), contudo, parece existir uma indicação que certos cruzamentos produzem uma maior percentagem de descendência com estas características. Este estudo sugere que as árvores do pomar possuem um desempenho variado quando submetidas à endogamia, sendo esta uma característica relevante a ser analisada na construção e gestão de um pomar de sementes de polinização aberta