ESTRUTURA GENÉTICA PARA POPULAÇÕES FLORESTAIS SIMULADAS

ESTRUTURA GENÉTICA PARA POPULAÇÕES FLORESTAIS SIMULADAS Raquel Janaina Amorim Silva (1) ; Nara Silva Rotandano (2) ; Carolina Thomásia Pereira Barbosa (3) ;Ricardo Franco Cunha Moreira (4) (1) Estudante do curso de Engenharia Florestal; Universidade Federal do Recôncavo da Bahia; raquel.amorimrc@hotmail.com; (2) Estudante do curso de Engenharia Florestal; Universidade Federal do Recôncavo da Bahia;rotandano_nara@hotmail.com; (3) Estudante do curso de Engenharia Florestal; Universidade Federal do Recôncavo da Bahia;carol130197@hotmail.com; (4) Professor Associado; Universidade Federal do Recôncavo da Bahia; ricardofcm@ufrb.edu.br RESUMO O conhecimento acerca da estrutura genética das populações é de fundamental importância para que sejam evitadas perdas na diversidade de uma população, tornando-se, portanto, imprescindíveis os estudos sobre a mesma. A utilização de dados simulados possibilita que as análises genéticas sejam realizadas de forma mais rápida e eficiente. Dessa forma o presente trabalho busca caracterizar a diversidade genética entre e dentro de populações florestais simuladas paramarcadores moleculares dominantes (ISSR). Os dados foram previamente simulados com o software GENES, obtendo-se oito populações, com 175 indivíduos cada, com dois alelos amplificados para os 152 locos. Os parâmetros requeridos para o estudo foram processados nos softwares Popgene 1.32, MEGA7 e Arlequin 3.5. Verificou-se quea divergência genética foi de 0,3317 explicitando que66,83% da variabilidade genética encontra-se dentro das populações e 33,17% entre as populações. O índice de Shannon- Weaver encontrou a maior diversidade genética na população 7 parao marcador utilizado, bem como a população 8 foi identificada por apresentar a maior distância genética entre as demais populações. Palavras-chave:ISSR, diversidade genética. ABSTRACT Knowledge about the genetic structure of populations is of fundamental importance in order to avoid losses in the diversity of a population, making it therefore essential to study them. The use of simulated data enables genetic analyzes to be performed more quickly and efficiently. The work has the purpose to characterize the genetic diversity between and within simulated forest populations of dominant molecular markers (ISSR). The data were previously simulated with the GENES software, obtaining 8 populations, with 175 individuals each, with 2 amplified alleles for the 152 loci. The parameters required for the study were processed in the software Popgene 1.32, MEGA7 and Arlequin 3.5. It was verified that the genetic divergence was of 0.3317 explaining that 66.83% of the genetic variability is within the populations and 33.17% between the populations. The Shannon-Weaver index found the greatest genetic diversity in the population 7 for the marker used, and the 8 population was identified as having the largest genetic distance among the other populations. Key words: ISSR, genetic diversity.

INTRODUÇÃO Segundo Borém& Miranda (2009), a população mundial não teria atingido mais do que alguns milhões de pessoas caso não fossem realizados os melhoramentos vegetais, pois, entre outras finalidades,estes são responsáveis pelo aumento na resistência a pragas e patógenos e ao desenvolvimento de cultivares adaptadas a plantios em áreas antes não produtivas. No contexto desta ciência o desenvolvimento da biotecnologia aplicada ao melhoramento de plantas é uma resposta aos crescentes avanços do sistema produtivo mundial. Por meio de diversas técnicas, como o uso de marcadores moleculares, culturas de tecido, transformações genéticas, entre outros, tem-se cada vez mais informações e possibilidades de incrementar ou modificar características em espécies de interesse, ou ainda de analisar a situação de conservação das informações genéticas das populações naturais (GUSMÃOet al, 2017; OLIVEIRAet al, 2012). Apesar de todos os avanços tecnológicos ligados ao melhoramento, a demanda de longos períodos de tempo para permitirem a identificação das características de interesse e ainda para que as essências florestais atinjam a maturidade sexual permitindo a obtenção das gerações necessárias, faz com que sejamfundamentais a busca por alternativas para os problemas. Dessa forma, a utilização de dados simulados, impulsionada pelos avanços da informática, tornou-se uma saída aos melhoristas para a verificação das técnicas e metodologias mais eficientes a serem realizadas (CORRÊA, 2001; SÁNCHEZ, 2008). O conhecimento acerca da estrutura genética das populações, definida como a forma com a qual a variabilidade genética é distribuída entre os indivíduos, é de fundamental importância para que sejam evitadas perdas na diversidade e ainda para que programas de melhoramento sejam adequadamente aplicados (MORAES & DERBYSHIRE, 2002; SOUZA, 2006). De forma que o presente trabalho busca caracterizar a diversidade genética entre e dentro de populações florestais simuladas para marcadormolecular dominante (ISSR). MATERIAL E MÉTODOS Os dados foram simulados no software GENES, para marcadores dominantes. Obtendo-se da simulação, oito populações, com 175 indivíduos cada, com dois alelos amplificados para os 152 locos. A partir da simulação dos dados é possível a representação de um sistema real baseado em um modelo computacional, podendo-se de tal maneira realizar observações e inferências nas características que se quer avaliar. De acordo com os parâmetros estabelecidos o cenário simulado é o mais próximo possível da realidade, o que possibilita melhores análises dos fenômenos observados de acordo com o sistema natural (OLIVEIRA, 2015 Para a análise dos dados foi determinado um tipo de marcador para os dados dominantes. O marcador dominante do tipo ISSR( inter simple sequence repeat ) foi utilizado devido a não existência de informações sobre a sequência de DNA, tornando este marcador uma ferramenta mais acessível quando comparada a outras técnicas baseadas no polimorfismo de DNA. Sendo capaz ainda de gerar resultados de forma rápida e com baixo custo em um curto período de tempo, sofrendo pouca influência ambiental (FREITAS et al. 2007). Os dados simulados foram organizados no software EXCELpara o posterior processamento no software Popgene 1.32(Yeh& Boyle, 1997)onde realizou-se a análise de diversidade genética das populações, estimando-se o número de locos ISSR e a proporção de locos polimórficos (Pp). Os parâmetros de diversidade genética foram medidos pelo número de alelos observados (Na), número efetivo de alelos (Ne), Diversidade alélica de Nei (H) e o Índice de Shannon-Weaver (I), além da diversidade genética de Nei a partir dos parâmetros de Diversidade genética total (heterozigosidade) (HT), Diversidade genética dentro das populações (HS), Relação entre a diversidade genética entre populações (GST) e o fluxo gênico (Nm). O dendrograma foi gerado no software MEGA7 (Kumar; Stecher; Tamura, 2016) pelo método de agrupamento UPGMA(método de agrupamento usando

média aritmética não ponderada).a estimação da Análise de Variância Molecular (AMOVA) foi realizada no software Arlequin 3.5(Excoffier et al., 2005)que oferece um vasto conjunto de métodos básicos e testes estatísticos para extrair informações sobre características genéticas e demográficas de uma coleção de amostras populacionais. RESULTADOS E DISCUSSÃO Considerando-se as populações em conjunto obteve-se a média de 88,16% de locos polimórficos (Tabela 1). A população com maior proporção de locos polimórficos foi a 7 (90,79%), seguida pelas populações 6 (90,13%), 8 (88,82%) e 5 (88,82%),sendo a população 1 a que apresentou menor variabilidade (84,21%). Tabela 1. Número de locosissr amplificados por primers e proporção de locos polimórficos. População Nº de locos Nº de locos polimórficos Pp(%) 1 152 128 84,21 2 152 134 88,16 3 152 134 88,16 4 152 131 86,18 5 152 135 88,82 6 152 137 90,13 7 152 138 90,79 8 152 135 88,82 Média 152 134 88,16 Pp (%) = porcentagem de locos polimórficos Na Tabela 2 observa-se que os índices de diversidade de Nei (1987) das populações variam de 0,2933 a 0,3461. Em estudos para a espécie Trichiliapallida Swartz,Zimbacket al., (2004, apud ESTOPA et al., 2006) encontraram valores próximos (0,27 a 0,33) enquanto Valleet al., (2013) para as populações de Pothomorphe umbellata encontraram uma variação de 0,12 a 0,30. Para o índice de Shannon encontrou-se uma diversidade entre 0,4376 a 0,5090. Apesar da divergência entre os resultados obtidos para ambos os índices, fato que Ueno (2013) atribui a maior sensibilidade aos alelos de baixa frequência apresentado pelo índice de Shannon-Weaver, a ordem crescente de diversidade das populações é comum, sendo: 7, 8, 6, 2, 3, 5, 4 e 1. Torna-se possível inferir que o maior nível de diversidade encontrado na população 7 pode apresentar relação com a distância geográfica entre as populações ou ainda a ocorrência de mutações e migração. Tabela 3. Parâmetros de diversidade genética obtida por uso de marcadores ISSR. População Na Ne H I 1 1,8421 (0,3658) 1,5034 (0,3537) 0,2933 (0,1805) 0,4376 (0,2477) 2 1,8816 (0,3242) 1,5782 (0,3541) 0,3282 (0,1742) 0,4831 (0,2353) 3 1,8816 (0,3242) 1,5508 (0,3348) 0,3203 (0,1658) 0,4760 (0,2251) 4 1,8618 (0,3462) 1,5082 (0,3625) 0,2944 (0,1810) 0,4396 (0,2462) 5 1,8882 (0,3162) 1,5414 (0,3409) 0,3151 (0,1675) 0,4700 (0,2250) 6 1,9079 (0,2901) 1,5762 (0,3398) 0,3311 (0,1639) 0,4901 (0,2199) 7 1,9079 (0,2901) 1,6047 (0,3215) 0,3461 (0,1574) 0,5090 (0,2124) 8 1,8882 (0,3162) 1,5955 (0,3434) 0,3382 (0,1666) 0,4947 (0,2244) Na = número de alelos observados; Ne = número efetivo de alelos; H= diversidade alélica de Nei; I= índice de Shannon-Weaver A heterozigosidade total estimada foi relativamente alta (0,4801), evidenciando a probabilidade da existência de uma reserva de variabilidade genética nestas populações. Observa-se que a diversidade genética dentro das populações apresentou o valor de 0,3208. Verifica-se que a média de divergência genética (GST) entre as populações foi 0,3317, demonstrando que 33,17% da variabilidade genética é interpopulacional, enquanto 66,83% está dentro das populações (Tabela 4).

Esses valores são semelhantes com os observados por Valle et al. (2013) em populações dep.umbellata que observou 34,67% de diferenciação entre as populações, porem são superiores ao encontrado pormariot et al. 2002 (apud Valle et al., 2013) entre populações de Piper cernnunda Mata Atlântica (29%). Dessa forma identifica-se a tendência de diferenciação entre as populações simuladas. O fluxo gênico estimado para o conjunto das populações foi de 1,0076 (Tabela 5), indicando assim a ocorrência da homogeneização dos alelos entre estas, que funcionam como populações panmíticas. Logo, é possível que o fluxo gênico obtido não seja o suficiente para rebater os efeitos da deriva genética. Tabela 4. Diversidade genética de Nei no conjunto de populações. HT HS GST Nm Média 0,4801 0,3208 0,3317 1,0076 Desvio padrão 0,0008 0,0036-0 H T = diversidade genética total (heterozigosidade); H S = diversidade genética dentro das populações; G ST = relação entre a diversidade genética entre populações e a diversidade genética total; N m= Fluxo gênico. Verificou-se que a distância genética de acordo com a identidade genética de Nei (1978) entre as populações variou de 0,2569 a 0,3658 observando-se que a maior distância genética é encontrada entre as populações 2 e 8 (0,3658). Por meio do dendrograma (Figura 1) tem-se dois grupos distintos, encontrando-se apenas a população 1 isolada, demonstrando a dissimilaridade genética comparada as demais. Segundo Moura (2005) a importância desses resultados está ligada a indicação de quais são os genótipos mais divergentes dentro de cada população, podendo servir de orientação na escolha dos parentais para os cruzamentos realizados em programas de conservação e melhoramento genético. Figura1. Dendrograma representativo das similaridades genéticas entre as populações com o uso de marcador dominante utilizando o método UPGMA. A partir da realização da AMOVA foram diferenciados dois níveis de variação genética para os dados dominantes (Tabela 5). Foi possível observar que o maior valor encontrado de variação genética foi dentro das populações, com 61,12% da variação total. Os 38,87% restantes foram observados entre populações. O valor de diferenciação genética das populações (FST), obtido pela AMOVA foi de 0,35, sendo tal valor significativo (p<0,05), com a probabilidade de 1023 permutações ao acaso.

Tabela 5. Analise de Variância Molecular (AMOVA) de marcadores dominantes. Variação Genética SQ Variação dos componentes % Variação Entre populações 16570 13,40606 38,87136 Dentro das populações 29346,434 21,08221 61,12864 Total 45916,434 34,48827 - CONCLUSÕES A população 7, apontada pelo índice de Shannon-Weaver com a maior diversidade genética, possui a maior proporção de locos polimórficos, comprovando-se assim a existência de elevada variabilidade. Contudo a população 8 foi identificada apresentando a maior distância genética às demais populações. Dessa forma, torna-se possível concluir que as populações florestais simuladas estudadas apresentam maior variação genética dentro das populações. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BERTAN, I.; CARVALHO, F.I.F. de; OLIVEIRA, A.C. de; VIEIRA, E.A.; HARTWIG, I.; SILVA, J.A.G. da; SHIMIDT, D.A.M.; VALÉRIO, I.P.; BUSATO, C.C.; RIBEIRO, G. Comparação de métodos de agrupamento na representação da distância morfológica entre genótipos de trigo. Revista Brasileira de Agrociência, v.12, p.279-286, 2006. BORÉM, A.; MIRANDA, G. V.Melhoramento de Plantas, 5ªed,ver. eampl., Editora UFV. Viçosa- MG, 2009. CORRÊA, F. J. de C.Avaliação de métodos de seleção tradicionais, assistida por marcadores moleculares e por genes candidatos, com dados simulados.(dissertação Mestrado em Zootecnia). Universidade Federal de Viçosa, Viçosa-MG, 2001. ESTOPA, R. A.; SOUZA, A. M. de.; MOURA, M. C. de. O.; BOTREL, M. C. G.; MENDONÇA, E. G.; CARVALHO, D. de. Diversidade genética em populações naturais de candeia (Eremanthuserythropappus (DC.) MacLeish). ScientiaForestalis, [S.I.], n.70, p.97-106, abr. 2006. FREITAS, K. C.; BENDHACK, F.; PELLICO NETTO, S.; MADEIRA, H. M. F., GABRIEL, J. E. Reação de amplificação aleatória de DNA polimórfico a partir de amostras de robalo peva Centropomusparallelus. Estudos de Biologia, Paraná, v. 29, n.67, p.151-156, 2007. GUSMÃO, A. O.de M.; SILVA, A.R.da; MEDEIROS, M. O. A biotecnologia e os avanços da sociedade.biodiversidade V.16, N1, pág, 135, 2017. MACHADO, A. T. Construção histórica do melhoramento genético de plantas: do convencional ao participativo.revista Brasileira de Agroecologia.9(1):35-50 ISSN:1980-9735, 2014. MORAES, P. L. R. de, DERBYSHIRE, M. T. V. de C..Estrutura genética de populações naturais de Cryptocaryaaschersonianamez (Lauraceae) através de marcadores isoenzimáticos. Biota Neotropica.v2, n2, 2002. Disponível em: <http://www.biotaneo tropica.org.br/v2n2/pt/abstract?article+bn02402022002>. Acesso em: 02/09/2017.

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