Characterization of the genetic diversity, population genetic structure and relatedness of hyacinth macaw (Anodorhynchus hyacinthinus) based on microsatellite and mitochondrial DNA

O Brasil é o país mais rico do mundo em espécies de psitacídeos (cerca de 74), sendo 17 delas ameaçadas de extinção. Entre elas está a arara-azul (Anodorhynchus hyacinthinus) que é considerada vulnerável e pode se tornar ameaçada num futuro próximo, em conseqüência do intenso tráfico ilegal e perda do seu habitat. No presente estudo estimamos os níveis de variabilidade e caracterizamos a estrutura genética de populações naturais de A. hyacinthinus. Analisamos 10 locos de microssatélites de 98 indivíduos e seqüências concatenadas de genes mitocondriais (ND5, citocromo-b e ND2; 2123 pb total) de 80 indivíduos. O índice de diversidade genética foi considerado baixo em relação a outras espécies de psitacídeos. Além disso, os índices RST e a análise bayesiana dos dados de microssatélites indicaram moderada estruturação genética entre indivíduos de quatro regiões geográficas (Pantanal norte, Pantanal sul, norte e nordeste), mas os índices de FST indicaram diferenciação somente entre três regiões (norte e nordeste sem diferenciação). A estruturação entre essas três regiões foi congruente com a forte estruturação genética apontada pelos índices de FST e pela rede de haplótipos das seqüências mitocondriais. Baseado nos dados mitocondriais o tempo de divergência entre os grupos genéticos de A. hyacinthinus foi estimado em 16 a 42 mil anos atrás, o que corresponde ao final do Pleistoceno. Ainda, os resultados apontaram para uma população demograficamente estável ao longo do tempo, o que pode indicar que a baixa variabilidade pode ser uma característica da espécie. Entretanto, a rede de haplótipos apresenta forma em estrela com alguns haplótipos de baixa freqüência, o que pode indicar expansão recente, principalmente para região nordeste. Baseado nos dados de estruturação genética populacional, foi possivel indicar a possível origem de indivíduos apreendidos e sem procedência conhecida, o que é importante para realizar ações preventivas de repressão e fiscalização. Adicionalmente, foram analisados sete locos de microssatélites de filhotes amostrados no mesmo ninho (mesma estação reprodutiva, estações reprodutivas consecutivas e estações alternadas) em duas regiões do Pantanal. Os resultados sugerem que a espécie é predominantemente monogâmica estrita, mas há pelo menos 12,5% de paternidade extra-par e 6,5% de parasitismo de ninho. Além disso, foram confirmados dados obtidos em campo de que muitos casais utilizam o mesmo ninho em anos consecutivos e alternados. Finalmente, padronizamos a sexagem molecular de amostras de penas de muda. Concluindo, os resultados genéticos obtidos nesse trabalho trazem informações sobre os processos envolvidos na história evolutiva dessa espécie, além de contribuir com informações sobre o comportamento reprodutivo das araras-azuis proporcionando mais subsídios para elaboração de programas de conservação.Brazil has the highest number of parrot species in the world (about 74), 17 of them endangered. Among them is the hyacinth macaw (Anodorhynchus hyacinthinus), which is considered vulnerable and could become endangered in the near future, due to the intense illegal traffic and loss of habitat. In this study we estimated levels of variability and characterized the genetic structure of natural populations of hyacinth macaws. We analyzed 10 microsatellite loci from 98 individuals and concatenated sequences of mitochondrial genes (ND5, cytochrome b and ND2, 2,123 bp total) from 80 individuals. The genetic diversity index was low compared to those from other species of parrots. In addition, RST indeces and Bayesian analysis of microsatellite data showed moderate genetic structure among individuals of four regions in Brazil (north Pantanal, south Pantanal, north and northeast), but FST indeces indicate differentiation only between three regions (north and northeast without differentiation). This is in accordance with the strong genetic structure indicated by FST indeces and haplotype network based on mitochondrial sequences. Based on the mitochondrial data, the time of divergence of the genetic groups of hyacinth macaws was estimated to have occurred 16 to 42 thousand years ago, which corresponds to the late Pleistocene. Still, the results suggest that the population has been demographically stable over time, which may indicate that the low variability levels may be a characteristic of the species. However, the haplotype network presents a star shape, which indicate recent expansion, specially in the northeast. Additionally, given the population genetic structure data, it was possible to identify the most probable region of origin of apprehended individuals, this information is important to plan preventive and repressive control. Additionally, we analyzed seven microsatellite loci of chicks sampled in the same nest (same breeding season, alternate breeding seasons and consecutive seasons) in two regions of the Pantanal. The results suggest that the species is predominantly monogamous, but there is at least 12.5% of extra-pair paternity and 6.5% of brood parasitism. Furthermore, the genetic data is congruent with field observations that suggest that many couples return to the same nest in consecutive and alternative breeding seasons. Finally, we standardized for a molecular sexing protocol for molten feathers. In conclusion, the genetic results obtained in this study provide information about the processes involved in the evolutionary history and the reproductive behavior of hyacinth macaws that may help plan conservation actions