MODERADA VARIAÇÃO GENÉTICA DE Ipomoea serrana Sim.- Bianch. & L.V. Vasconcelos, ESPÉCIE AMEAÇADA E ENDÊMICA DA CHAPADA DIAMANTINA, BAHIA.

Transcrição

1 MODERADA VARIAÇÃO GENÉTICA DE Ipomoea serrana Sim.- Bianch. & L.V. Vasconcelos, ESPÉCIE AMEAÇADA E ENDÊMICA DA CHAPADA DIAMANTINA, BAHIA. MODERATE GENETIC VARIATION OF Ipomoea serrana Sim.- Bianch. & L.V. Vasconcelos, ENDANGERED AND ENDEMIC SPECIE OF CHAPADA DIAMANTINA, BAHIA. Tatiane de Oliveira Gonçalves (1) João Vitor Nomura (2) José Geraldo de Assis Aquino (3) Gabriel Dequigiovanni (4) Alessandro Pereira-Alves (5) Thais Melega Tomé (6) Wellington Ferreira do Nascimento (7) Elizabeth Ann Veasey (8) Resumo A batata-da-serra (Ipomoea serrana Sim.-Bianch. & L.V. Vasconcelos) é uma espécie de liana ameaçada de extinção. O estudo da diversidade e estrutura genética dessa espécie é fundamental para a conservação genética e planejamento de manejos adequados. Para o estudo da estrutura e diversidade genética da batata-da-serra foram utilizados 122 acessos coletados na Chapada da Diamantina e 20 iniciadores de ISSR. Utilizando dados binários, foram estimados o coeficiente de dissimilaridade de Jaccard, o percentual de locos polimórficos, índice de diversidade de Shannon, o número mais provável de agrupamentos (K) e teste de Mantel. A AMOVA indicou populações altamente estruturadas, com maior variação dentro de populações. O índice de diversidade de Nei e o índice de Shannon demonstraram moderada variabilidade genética. Apesar da alta estruturação genética, não houve correlação entre as distâncias genéticas e geográficas. Palavras-chave: diversidade, genética de população, ISSR, recursos genéticos. Abstract The batata-da-serra (Ipomoea serrana Sim.-Bianch. & L.V. Vasconcelos) is a species of liana threatened with extinction. The study of diversity and genetic structure of this species is fundamental for genetic conservation and adequate management planning. For studying the structure and genetic diversity of batata-da-serra, we used 122 accessions collected in Chapada da Diamantina and 20 ISSR primers. Using binary data, the coefficient of dissimilarity of Jaccard, the percentage of polymorphic loci, Shannon diversity index, the most probable number of clusters (K) and Mantel test were estimated. 1 Mestre em Genética e Melhoramento de Plantas pela ESALQ/USP, taticorreio@gmail.com; 2 Doutorando em Genética e Melhoramento de Plantas pela ESALQ/USP, jnomura@usp.br; 3 Professor Doutor em Genética e Melhoramento de Plantas. Instituto de Biologia, UFBA, jgaassis@ufba.br; 4 Doutor em Genética e Melhoramento de Plantas pela ESALQ/USP, gabriel.dequi@gmail.com; 5 Doutor em Genética e Melhoramento de Plantas pela ESALQ/USP, ale.alves.pereira@gmail.com; 6 Mestre em Genética e Melhoramento de Plantas pela ESALQ/USP, thaismelt@gmail.com; 7 Professor Doutor em Genética e Melhoramento de Plantas. Centro de Ciências Agrárias e Ambientais, UFMA, nascimentowf@yahoo.com.br; 8 Professora Doutora em Genética e Melhoramento de Plantas. Departamento de Genética, ESALQ, eaveasey@usp.br Ciência & Tecnologia: Fatec-JB, Jaboticabal, v.10, n Número especial. (ISSN )

2 AMOVA indicated highly structured populations, with greater variation within. The diversity index of Nei and Shannon index showed a moderate genetic variability. Despite the high genetic structure, there was no correlation between genetic and geographic distances. Keywords: diversity, population structure, genetic resources. 1. Introdução A batata-da-serra (Ipomoea serrana Sim.-Bianch. & L.V. Vasconcelos, Convolvulaceae) é uma liana endêmica da Chapada Diamantina, Bahia (Funch et al., 2004). Por produzir raízes tuberosas bastante consumidas pelas comunidades locais, encontram-se em processo de extinção (VASCONCELOS; SIMÃO-BIANCHINI; FRANÇA, 2016), sendo assim considerada 6 vulnerável pela União Internacional para a Conservação da Natureza (IUCN). Esta espécie pode ser classificada como incipientemente domesticada (CLEMENT, 1999), com suas populações sofrendo possivelmente de efeitos de deriva e/ou seleção natural, sendo que o manejo inadequado pode estar reduzindo ainda mais o seu tamanho efetivo. Sabe-se que o conhecimento sobre a diversidade e estrutura genética das espécies, bem como sobre os impactos da exploração nas suas populações, poderá oferecer subsídio para planos de manejo e conservação desses recursos. Entretanto, ainda não foram realizados estudos neste contexto para as populações de batata-da-serra. Marcadores ISSR (Inter Simple Sequence Repeats) têm sido utilizados em diversos estudos genéticos para várias espécies de raízes e tubérculos, tais como Manihot esculenta Crantz (VIDAL et al., 2015) e Dioscorea trifida L. (NASCIMENTO W. F. et al., 2013) e Ipomoea batatas L. (Lam). Portanto, o objetivo deste trabalho foi caracterizar a diversidade e estrutura genética de populações de I. serrana da Chapada Diamantina, Bahia, utilizando marcadores ISSR. 2. Material e Métodos Foram coletadas folhas jovens de 122 plantas de cinco populações de batata-da-serra, sendo: 29 da população Andaraí (Município de Andaraí Morro do Garapa), 20 de Capão (Município de Palmeiras Caeté-Açu), 19 de Igatu (Município de Andaraí Rampa de Caim), 28 de Lencóis (Município de Lençóis Córrego da Onça até Ribeirão do Meio) e 26 de Mucugê (Município de Mucugê Parque Sempre Viva). As extrações de DNA foram realizadas de acordo com o protocolo de Doyle e Doyle (1987). Para as análises foram testados 20 iniciadores de ISSR. Com os dados binários foi estimado o coeficiente de dissimilaridade de Jaccard, o percentual de locos polimórficos, índice de diversidade de Shannon-Wiener (SHANNON, 1948) e diversidade genética de Nei

3 (NEI, 1978) utilizando o programa GenAlEx (PEAKALL e SMOUSE, 2012); assim como as inferências de estrutura populacional, a partir da Análise de Variância Molecular (AMOVA) (EXCOFFIER et al., 1992). Para inferências sobre isolamento por distância foi realizado teste de Mantel (MANTEL, 1967) utilizando o software GenAlEx Resultados e Discussão Quatro iniciadores (DAT, Manny, Omar e Terry) apresentaram boa resolução e polimorfismo. Estes proporcionaram 34 bandas, dentre as quais 25 foram polimórficas (73,8%), com variação no tamanho dos fragmentos de 250 a 1300 pares de bases. O índice de Shannon variou entre 0,341 (população 2-Capão) e 0,408 (população 4- Lençóis) com média de 0,389. O índice de diversidade de Nei variou com valores compreendidos entre 0,236 (população 2-Capão) e 0,276 (população 3-Igatu) com média 0,264 (Tabela 1). A análise de variância molecular (AMOVA) indicou populações altamente estruturadas, apresentando valor de φst de 0,235, p = 0,000. A variação entre as populações foi 23%, enquanto que a maior parte da variabilidade foi observada dentro das populações (77%). As populações 1-Andaraí e 2-Capão se separam das demais no dendrograma (Figura 1). TABELA 1 - Análise genética das populações de batata-da-serra (N = número de indivíduos, I = índice de Shannon, He = diversidade genética de Nei (1973) e PBP = porcentagem de locos polimórficos. (Desvio padrão entre parênteses) População N I He PBP (%) Andaraí 29 0,3880(0,048) 0,2610 (0,034) 73,53 Capão 20 0,3410 (0,054) 0,2360 (0,038) 58,82 Igatu 19 0,4060 (0,048) 0,2760 (0,034) 70,59 Lençóis 28 0,4080 (0,046) 0,2750 (0,033) 73,53 Mucugê 26 0,4010 (0,049) 0,2730 (0,035) 70,59 Total/Média 122/24,5 0,3888 0, ,41 A variabilidade genética estimada pelo percentual de locos polimórficos para populações, índice de diversidade de Nei e índice de Shannon (PBP = 69,4%, He = 0,264, I = 0,389, valores médios) mostraram variação genética moderada, em consonância com o estudo realizado por Huang e Sun (2000) com I. batatas e espécies aparentadas em que PBP variou de 28% em I. umbraticola a 78,1% em I. trifida.

4 A população de Lençóis apresentou maior He (0,408), maior percentual de bandas polimórficas (73,5%) e alto índice de Shannon (0,275). A população Capão (PBP = 58,8%, He = 0,341, I = 0,236) apresentou os menores índices de diversidade, e foi a única que apresentou bandas privadas, talvez retratando algum isolamento já que a análise de agrupamento obtida evidencia uma separação maior desta população. A diversidade genética da população Mucugê também apresentou moderada diversidade genética. Apesar da alta estruturação (φst de 0,235, p=0,000) entre as populações, foi evidenciada falta de correlação entre suas distâncias geográficas e genéticas (r = -0,252, p 0,336), evidenciando uma grande mistura entre as mesmas. FIGURA 1 - Dendrograma estimado pelo método Neighbor-Joining, com robustez de reamostragens bootstraps, e coeficiente de dissimilaridade de Jaccard (S) para indivíduos de batata-da-serra. Vermelho: População 1 - Andaraí; Azul: População 2 - Capão; Verde: População 3 - Igatu; Rosa: População 4 - Lençóis e Amarelo: População 5 Mucugê

5 4. Conclusão Este trabalho constituiu o primeiro passo para o conhecimento da diversidade genética da batata-da-serra. Apesar da pressão antrópica decorrente do uso na gastronomia local, foi observado moderado nível de diversidade genética dentro das populações de I. serrana, bem como elevada estruturação genética. 5. Agradecimentos coletas. A CAPES e ao ICMBio, Palmeiras/BA, pelo apoio financeiro e logístico para as REFERÊNCIAS CLEMENT, C. R and the loss of Amazonian crop genetic resources. I. The relation between domestication and human population decline. Economic Botany, v. 53, n. 2, p , DOYLE, J. J. & DOYLE, J. L. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochemical Bulletin, v. 19, n. 1, p , EXCOFFIER, L.; SMOUSE, P. E.; QUATTRO, J. M. Analysis of molecular variance inferred from metric distances among DNA haplotypes: application to human mitochondrial DNA restriction data. Genetics, v. 131, p , FUNCH, L. S.; HARLEY, R.; FUNCH, R.; GIULIETTI, A. M.; MELO, E. Plantas úteis da Chapada Diamantina. São Carlos: Rima Editora, p. HUANG, J. C.; SUN, M. Genetic diversity and relationships of sweetpotato and its wild relatives in Ipomoea series Batatas (Convolvulaceae) as revealed by inter-simple sequence repeat (ISSR) and restriction analysis of chloroplast DNA. Theoretical and Applied Genetics, v. 100, n. 7, p , MANTEL, N. The detection of disease clustering and a generalized regression approach. Cancer Research, v. 27, p , NASCIMENTO, W. F.; RODRIGUES, J. F.; KOEHLER, S.; GEPTS, P.; VEASEY, E. A. Spatially structured genetic diversity of the Amerindian yam (Dioscorea trifida L.) assessed by SSR and ISSR markers in Southern Brazil. Genetic Resources and Crop Evolution, v. 60, n. 8, p , NEI, M. Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals. Genetics, v. 89, p , 1978.

6 PEAKALL, R.; SMOUSE, P. F. GenAlEx 6.5: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research - an update. Bioinformatics, v. 28, p , SHANNON, C. E. A mathematical theory of communication. Bell System Technical Journal, v. 27, p , VASCONCELOS, L. V.; SIMÃO-BIANCHINI, R.; FRANÇA, F. Two new species of Ipomoea (Convolvulaceae) from the Chapada Diamantina of Bahia, Brazil. Brittonia, v.68, p , VIDAL, Á. M.; VIEIRA, L. J.; FERREIRA, C. F.; SOUZA, F. V. D.; SOUZA, A. S.; LEDO, C. A. S. Genetic fidelity and variability of micropropagated cassava plants (Manihot esculenta Crantz) evaluated using ISSR markers. Genetics and Molecular Research, v. 14, n. 3, p. 7759, 2015.