DIVERSIDADE GENÉTICA DE POPULAÇÕES DE Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. (ARECACEAE) NO NORTE DO ESTADO DE MINAS GERAIS

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1 DIVERSIDADE GENÉTICA DE POPULAÇÕES DE Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. (ARECACEAE) NO NORTE DO ESTADO DE MINAS GERAIS Dario Alves de Oliveira, Afrânio Farias de Melo Júnior, Murilo Malveira Brandão, Luana Alves Rodrigues, Francine de Souza Alves da Fonseca, Maria Fernanda Maia Ferreira, Gabriela Medeiros Silva (Universidade Estadual de Montes Claros, Unimontes, Rua Dr. Rui Braga, S/N, Vila Mauricéia, , Montes Claros, MG, Termos para indexação: Macaúba, diversidade genética, Norte de Minas Gerais Introdução A extração de recursos madeireiros e substituição da cobertura florestal para crescimento das fronteiras agrícolas e pecuárias é um cenário notório na paisagem norte mineira. Nestes locais é comum a ocorrência da espécie Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd., da família Arecaceae, conhecida popularmente como macaúba, macaibeira e bocaiúva (Novaes, 1952). Trata-se de uma palmeira arbórea, podendo ter mais de 15m de altura, de ampla distribuição geográfica (Scariot et al., 1995). Em Minas Gerais observa-se grande ocorrência de populações de macaúba, apontadas como promissoras economicamente, em áreas de pastagem. Segundo Lorenzi (1998) a espécie A. aculeata tem características pioneiras, apresenta maior dispersão em formações secundárias, sendo ela facilitada pela grande produção de frutos que são consumidos pela fauna. Os frutos desta palmeira apresentam grande potencial para produção de óleo, com aplicação nos setores industriais e energéticos (Rolim, 1981). A produção de óleo vegetal pode chegar a quatro mil litros por hectare por ano, podendo aumentar com adoção de medidas de plantio racional e de programas de melhoramento genético desta espécie (Nucci, 2007). A utilização do óleo de macaúba na produção de biodiesel pode ajudar na melhoria das condições sócio-econômicas em regiões críticas do país. Em áreas do cerrado, a macaúba possui grande importância econômica e apresenta grande utilidade ornamental, alimentar, medicinal e industrial (Almeida et al., 1998). Estudos sobre a variabilidade genética de A. aculeata são escassos, portanto, conhecer a diversidade genética natural da espécie é um passo importante para conservação genética e futuros trabalhos de melhoramento com vista à melhor produção comercial. Sendo assim, este trabalho objetivou caracterizar a diversidade genética de cinco populações naturais de macaúba no norte de Minas Gerais, por meio de marcadores RAPD.

2 Material e Métodos O material para determinação da variabilidade genética de Acrocomia aculeata foi obtido em cinco localidades na região do Norte de Minas Gerais, sendo amostrados folhas jovens de 10 indivíduos de macaúba nos municípios de Montes Claros, Itacambira, Brasília de Minas, Mirabela e 9 indivíduos em Grão Mogol, totalizando 49 genótipos (Figura 1). As populações estão inseridas em uma matriz composta de pastagem. Figura 1: Mapa mostrando as localizações das cinco populações de A. aculeata (BM: Brasília de Minas, MIR: Mirabela, MOC: Montes Claros, ITA: Itacambira, GM: Grão Mogol) representados pelos pontos, utilizadas para este estudo. O DNA genômico foi obtido de folhas jovens, devidamente armazenadas e conduzidas ao Laboratório de Métodos Analíticos da Universidade Estadual de Montes Claros UNIMONTES. A extração do DNA foi realizada com utilização do método CTAB, com modificações (Faleiro et al., 2003). As amostras foram submetidas à técnica de RAPD. Foram testados 15 primers dos quais foram selecionados 11, sendo verificado o perfil de amplificação de cada primer em gel de agarose após eletroforese. Foi utilizado volume final de 25 µl com Tris HCl 10mM, KCl 50mM, MgCl2 2mM, 100µM de cada desoxinucleotídeo (datp, dttp, dgtp, e dctp), 0,4µM primer, 0,2 unidade de Taq DNA Polimerase, 50 ng de DNA de folhas de macaúba. As amplificações foram realizadas em termociclador na programação de 40 ciclos constituído de: 15 segundos a 94 C, 30 segundos a 35 C e 60 segundos a 72 C, seguidos de mais sete minutos a 72 C, para a completa extensão dos produtos amplificados, e, finalmente, a temperatura foi reduzida para 4 C. Ao volume final da reação de amplificação foram acrescidos 4 µl solução de azul de bromofenol (0,25%) mais sacarose (40%). A separação dos produtos amplificados foram realizadas por meio de eletroforese horizontal em géis de agarose (1,2%) corado

3 com brometo de etídio (1 mg/ml), submerso em tampão TBE (Tris-base 0,1 M; Ácido Bórico 1M, EDTA 0,5 M). A separação eletroforética foi de, aproximadamente, duas horas e meia, a 110 volts. Ao termino da corrida, os géis foram foto-documentados sob luz ultravioleta. A partir da leitura cuidadosa das fotografias dos géis de agarose, os marcadores RAPD obtidos foram genotipados quanto à presença (1) e à ausência (0) dos fragmentos, gerando uma matriz binária. Para estimativas das similaridades genéticas entre as populações estudadas, foi utilizado o software PopGene 1.32 (Yeh, et al., 1997), usadas para construção do dendrograma, pelo método UPGMA, com o auxílio do programa NTSYS 2.11 (Rohlf, 2000). A análise foi complementada pelo software TFPGA 1.3 (Miller, 1997) para verificar as consistências dos agrupamentos, a partir de 1000 permutações. Para a análise da diversidade genética intrapopulacional, empregou-se o programa PopGene, onde foram estimados o número de alelos observados (na), número de alelos efetivos (ne) diversidade gênica de Nei (1973) (Ĥ e ) e porcentagem de locos polimórficos (P%). Também foi estimada a heterozigosidade total (H t ), heterozigosidade média dentro (H s ), coeficiente de diferenciação populacional (G st ) e fluxo alélico (Nm). Para os índices avaliados foi feita a análise de variância (ANOVA) F-teste, a 95% de probabilidade para comparação dos valores obtidos entre as populações. Resultados e Discussão Os primers utilizados geraram um total de 47 locos polimórficos, com variação de 2 a 7 locos por primer. Na Tabela 1 são mostrados os primers escolhidos, suas respectivas seqüências e o número de fragmentos produzidos. A média de fragmentos por primer foi de 4,2. Tabela 1: Primers utilizados, suas respectivas seqüências e número de bandas produzidas. Nome do primer Seqüência (5 3 ) Número de bandas P1 CCGCATCTAC 6 P2 TGTCATCCCC 3 P3 CCCGCCTTCC 7 P4 TCACACGTGC 4 P5 ACAGGGCTCA 4 P6 TTAACCGGGG 2 P9 TTCGGGCCGT 4 P10 GAAGCGCGAT 5 P11 GTGACATGCC 2 P20 GGCTCATGTG 4 P26 GGGACCGTGT 6 Total 47

4 Com base na análise de variância, os resultados obtidos apresentam diferença significativa para os índices de diversidade genética entre as populações (Tabela 2). Em alguns trabalhos com populações naturais, utilizando marcadores dominantes (Brandão, 2008; Xia et al., 2007) a porcentagem de locos polimórficos tem sido utilizada como medida de diversidade genética. Os menores valores de locos polimórficos foram nos municípios de Mirabela (61,7%) e Itacambira (72,3%), e os maiores valores foram observados nos municípios de Grão Mogol (93,6%) e Montes Claros (85,1%). Os baixos valores observados no município de Mirabela pode ser um indicativo de isolamento entre as populações do local. Tabela 2: Estimativas de diversidade em cinco populações de A. aculeata. N a : número de alelos observados; N e : número de alelos efetivos; H e : diversidade genética de Nei e P: porcentagem de locos polimórficos. Populações N a N e H e P(%) GM 1,93 (0,24) 1,80 (0,25) 0,42 (0,12) 93,62 ITA 1,72 (0,45) 1,50 (0,37) 0,28 (0,19) 72,34 MOC 1,85 (0,35) 1,61 (0,34) 0,34 (0,17) 85,11 BM 1,82 (0,37) 1,61 (0,37) 0,34 (0,18) 82,98 MIR 1,61 (0,49) 1,46 (0,43) 0,25 (0,22) 61,70 F ANOVA 4,49 * 6,13 * 6,05 * ( ): desvio padrão. * : p<0,05. A diversidade genética (H e ) estimada foi relativamente alta (Tabela 2) para as populações de Grão Mogol (0,42), Montes Claros e Brasília de Minas (0,34), mostrando razoável reserva de variabilidade genética nestas populações, com exceção da população de Mirabela, que apresentou menor diversidade genética (0,25). A distribuição da variabilidade genética entre e dentro de populações (Tabela 3) mostram que 17,2% da variabilidade genética estava entre populações (Gst=0,172) e 82,8% dentro de populações. Em geral, as espécies arbóreas apresentam maior variabilidade genética dentro de populações. Tabela 3: Dados da estrutura genética de A. aculeata. H t = heterozigosidade genética total; H s = heterozigosidade média dentro da população; G ST = coeficiente de diferenciação populacional e Nm = fluxo alélico. H t H s G ST Nm Média 0,399 0,33 0,17 2,4 Desvio padrão 0,012 0,011

5 O valor de G ST foi próximo da média esperada para espécies com sistema de cruzamento misto (G ST =0,2) (Nybom, 2004). O fluxo alélico entre populações foi baixo (Nm=2,4). Segundo Hartl & Clark (1997), quando o fluxo gênico entre populações excede a quatro migrantes por geração ocorre homogeneização dos alelos entre estas. Wright (1931) afirma que valores de Nm menores do que 1 mostram um isolamento genético. O baixo valor de Nm encontrado neste trabalho pode ser um indicativo de isolamento genético entre essas populações, podendo estar associado com a distância geográfica entre elas. A distância genética média entre as populações de macaúba foi de 0,108 (Tabela 4). A menor distância genética foi entre as populações MOC e BM (0,054) e a maior distância foram entre as populações de GM e MIR (0,153). Tabela 4: Estimativas de identidade (acima da diagonal) e distância genética (abaixo da diagonal) de Nei (1978), entre as populações de A. aculeata. GM, ITA, MOC, BM e MIR. Populações GM ITA MOC BM MIR GM **** 0,931 0,923 0,874 0,857 ITA 0,070 **** 0,888 0,871 0,904 MOC 0,079 0,118 **** 0,947 0,883 BM 0,134 0,137 0,054 **** 0,898 MIR 0,153 0,100 0,123 0,107 **** Com a matriz de identidade genética de Nei (1978) entre as populações amostradas, foi construído um dendrograma pelo método UPGMA (Figura 2) que apresenta uma faixa de similaridade de 87,5% a 95% entre as populações. Acima de 88% de similaridade observa-se a formação de três grupos: o primeiro formado pelas populações MOC e BM, o segundo grupo formado pelas populações GM e ITA e isoladamente ficou a população de MIR.

6 Figura 2: Dendrograma UPGMA das populações de A. aculeata amostradas em cinco populações, calculado de acordo com a identidade genética de Nei (1978). Em uma visão geral, as populações mais próximas geograficamente foram mais próximas geneticamente. Destacando a população MIR que, além de apresentar baixos valores de identidade genética (Tabela 4) com as demais populações, esta população também apresentou baixos índices de diversidade genética (Tabela 2). Os baixos índices observados para esta população pode ser indicativo de isolamento genético causado por deriva, indicando a necessidade de estratégias de conservação da espécie. Conclusões A espécie Acrocomia aculeata apresenta altos níveis de diversidade genética dentro das populações analisadas. Os índices de diversidade genética foram altos, com exceção nas populações de Itacambira e Mirabela. Esta última necessita de uma atenção maior já que apresentou os menores valores de diversidade. Mais estudos devem ser realizados visando, principalmente, à conservação da espécie e também subsidiar futuros programas de melhoramento e exploração comercial desta espécie. Apoio financeiro: CNPq/Fapemig. Referências bibliográficas ALMEIDA, S. P.; PROENÇA, C. E. B.; SANO, S. M.; RIBEIRO, J. F. Cerrado: espécies vegetais úteis. Planaltina: Embrapa-CPAC, p.

7 BRANDÃO, M. M. Diversidade genética de Myrcia splendens (SW.) DC. (Myrtaceae) por marcadores ISSR em sistema corredor-fragmento semideciduais no Sul de Minas Gerais p. Dissertação (Mestrado em Ciências Florestais) Univ. Federal de Lavras, Lavras, MG. FALEIRO, F.G.; FALEIRO, A.S.G.; CORDEIRO, M.C.R., KARIA, C.T. Metodologia para operacionalizar a extração de DNA de espécies nativas do cerrado. Planaltina: Embrapa Cerrados, (Comunicado Técnico N o. 92) 6p. HARTL, D. L.; CLARK, A. G. Principles of population genetics. Sunderland: Sinauer Associates, p. LORENZI, H. Árvores brasileiras: manual para identificação e cultivo de plantas arbóreas do Brasil. Nova Odessa: Plantarum, MILLER, M. P. Tools for population genetic analysis. Version 1.3. Flagstaff: Northern Arizona University, NEI, M. Analysis of gene diversity in subdivided populations. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Washington, v. 70, p , NEI, M. Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals. Genetics, Madison, v. 89, n. 3, p , NOVAES, R. F. Contribuição para o estudo do coco macaúba. Piracicaba, 85 f. Tese (Doutorado em Ciências Agrárias) Escola Superior de Agricultura Eça de Queiroz da Universidade de São Paulo, Piracicaba NUCCI, S. M. Desenvolvimento, caracterização e análise da utilidade de marcadores microssatélites em genética de população de macaúba p. Dissertação (Mestrado em Agricultura Tropical e Subtropical) Instituto Agronômico, Campinas, SP. NYBOM, H. Comparison of different nuclear DNA markers for estimating intraspecific genetic diversity in plants. Molecular Ecology, Dordrecht, v. 13, p , ROHLF, F. J. Numerical taxonomy and multivariate analysis system. Version New York: Applied Biostatistics, ROLIM, A. A. B. Óleos Vegetais: usos gerais. Informe Agropecuário, Belo Horizonte, v.7, n.82, p17-22, SCARIOT, A.; LIERAS, E.; HAY, J.D. Flowering and fruiting phenologies of the Palm Acrocomia aculeata: patterns and consequences. Biotropica v.27, p ,1995. WRIGHT, S. Evolution in Mendelian populations. Genetics, Baltimore, v. 16, p , XIA, T.; CHEN, S.; CHEN, S.; ZHANG, D.; ZHANG, D.; GAO, Q.; GE, X. ISSR analysis of genetic diversity of the Qinghai-Tibet Plateau endemic Rhodiola chrysanthemifolia (Crassulaceae). Biochemical Systematics and Ecology, v. 35, p , YEH, F. C.; YANG, R. C.; BOYLE, T. B. J.; YE, Z. H.; MAO, J. X. POPGENE, the userfriendly shareware for population genetic analysis molecular biology and biotechnology centre. Edmonton: University of Alberta, Available at: < Access at: 10 Feb