Application of microsatellite markers in the genetic resources characterization of Tabebuia roseo-alba conserved ex situ at the Germplasm Bank of the USP Forest in Ribeirão Preto State of Sao Paulo, Brazil

O interior do Estado de São Paulo, anteriormente ocupado por matas semidecíduas e cerrado, hoje está praticamente tomado por diferentes culturas ou pastagens, restando apenas algumas pequenas manchas de cerrado e de mata, apontando para uma drástica perda do rico patrimônio genético florestal. A região de Ribeirão Preto é uma das mais devastadas do Estado de São Paulo, principalmente nas regiões próximas aos mananciais e indústrias de cana-de-açúcar e suas matas encontram-se hoje totalmente fragmentadas e reduzidas a 2 % de sua área original. Ante a urgência de se resgatar as espécies arbóreas nativas da flora regional, foi implantado o Projeto Floresta USP, no campus da USP de Ribeirão Preto, sendo 30 ha de reflorestamento heterogêneo e 45 ha correspondem ao Banco de Germoplasma (BG-USP/RP). Tabebuia roseo-alba (ipê-branco; Bignoniaceae) é uma das 44 espécies presentes nesse Banco pelo fato de ser pouco observada em condições naturais, necessitando de estudos que visem o entendimento da sua diversidade genética nos remanescentes florestais e no próprio BG-USP/RP para a adoção correta das estratégias de manejo e conservação. Os marcadores microssatélites são indiscutivelmente os mais indicados para este tipo de estudo, em razão de seu elevado conteúdo informativo, sua robustez analítica, transferibilidade e facilidade de obtenção de dados genéticos via PCR. Este estudo teve por objetivos analisar a diversidade genética de matrizes e progênies de T. roseo-alba e verificar a maternidade dessas progênies conservadas no BG-USP/RP, utilizando 10 pares de primers SSR transferidos de Tabebuia aurea. O DNA foi extraído de folhas de todos os indivíduos, as condições de amplificação e separação por eletroforese vertical em géis de poliacrilamida padronizadas e os géis corados com nitrato de prata. A partir dos dados gerados foram estimados parâmetros genéticos de diversidade com auxílio dos programas GDA 1.0, FSTAT 2.9.3, Cervus 3.0 e Structure 2.2.3. Houve um sucesso de 90% na amplificação das regiões microssatélites para os 10 locos SSR analisados, mas foram empregados neste estudo apenas 8 locos SSR, que estão em equilíbrio de ligação e apresentaram um valor médio de PIC altamente informativo (0,745). Nas matrizes e progênies do Banco analisadas foi observada uma alta riqueza alélica (85 e 96 alelos), e uma elevada diversidade genética (0,746 e 0,775), respectivamente, sendo que a heterozigosidade média observada foi menor que a esperada, evidenciando um déficit de heterozigotos. O índice de fixação para as matrizes de T. roseo-alba foi alto (Fis =0,638) e significativamente diferente de zero (P<0,05), sugerindo a atuação de algum fator gerador de endogamia como cruzamentos entre indivíduos aparentados, auto-fecundação, efeito Wahlund e a presença de alelos nulos segregando nestes locos. Adicionalmente, as progênies também apresentaram um alto valor de Fis (0,696), indicando que o sistema de cruzamento de T. roseo-alba deve ser o principal fator pelo alto coeficiente de endogamia. A análise conjunta dos locos tanto nas matrizes como nas progênies apresentou altas probabilidades de exclusão de paternidade, confirmando que esta bateria de locos tem alto potencial para estudos de análise de paternidade/maternidade em T. roseo-alba. Análises de maternidade mostraram que apenas 62 % das progênies de T. roseo-alba do BG-USP/RP têm sua origem materna identificada, mas o fornecimento de sementes para programas de reflorestamento não ficará comprometido uma vez que foram transferidos 95,3 % dos alelos das matrizes para as progênies do BG-USP/RP, contribuindo para a conservação ex situ desta importante espécie florestal.The State of Sao Paulo, originally covered with semideciduous forests and Brazilian savannah (Cerrado), is nowadays almost completely covered with different cultures or pastures. Therefore only some small forests and Brazilian savannah fragments remain, pointing to a drastic loss of the rich forest genetic patrimony. The Region of Ribeirão Preto is one of the most devastated areas within the State of Sao Paulo. Especially areas that are located next to water sources and sugar cane plantations are affected. The original forests have nearly totally been fragmented and their actual extension has been reduced to about 2% of the original zone. The USP Forest Project has been implanted at the Sao Paulo University in Ribeirao Preto given the urgency to rescue the native forest species of the regional flora. There are 30 ha of heterogeneous reforestation and 45 ha that belong to the Germplasm Bank (BG-USP/RP). Tabebuia roseo-alba (White Tabebuia tree; Bignoniaceae) is one of the 44 species conserved at this Bank due to the fact that it is nowadays rarely encountered in the natural environment. There is na exigence of studies that aim at the agreement of its genetic diversity in the forest remnants and at the BG-USP/RP for the correct adoption of management and conservation strategies. Microsatellite markers are unquestionably indicated for this type of study because of their high information content, analytical robustness, transferability and easiness of genetic data attainment via PCR. This study aimed to analyze the genetic diversity of mother trees and their progeny individuals of T. roseo-alba and verify the maternity of these progeny individuals conserved at the BG-USP/RP, using 10 primer pairs SSR transferred from Tabebuia aurea. DNA was extracted from fresh leaves of all samples, the amplification and electrophoresis conditions were standardized and the polyacrilamyde gels stained with silver nitrate. Genetic parameters were estimated using the programs GDA 1.0, FSTAT 2.9.3, Cervus 3.0 and Structure 2.2.3. There was a 90% success in the amplification of the microsatellite regions for 10 loci SSR, but 8 loci SSR had been used in this study. These loci are in linkage equilibrium and presented an average PIC value highly informative (0.745). A high allelic richness was observed for the mother trees (85 alleles) and the progeny individuals at the Bank (96 alleles) and also a high genetic diversity (0.746 e 0.775, respectively), being that the Ho average was smaller than the He average, evidencing a heterozigote deficit. The fixation index for the mother trees of T. roseo-alba was high (Fis =0.638) and significantly different from zero (P < 0.05)), suggesting the performance of some factor that caused endogamy such as crossings between related individuals, self-fertilization, the Wahlund effect and the null alleles presence segregating in these loci. Additionally, the progeny individuals also presented a high Fis value (0.696), indicating that the T. roseo-alba mating system might be the main factor for the high endogamy coefficient. The joint analysis of these loci in the mother trees and progeny individuals presented high paternity exclusion probabilities, confirming that this loci battery has a high potential for paternity/maternity analysis studies in T. roseo-alba. Maternity analyses showed that only 62 % of the T. roseo-alba progeny individuals at the BG-USP/RP have their maternal origin identified. The supplying with T. roseo-alba seeds for reforestation programs will not be endangered because 95.3 % of the mother tree alleles have been transferred to the progeny individuals at the BG-USP/RP, contributing to the ex situ conservation of this important forest species