Genética de populações em Ilex paraguariensis St. Hil.

Abstract

A erva-mate (Ilex paraguariensis St. Hil.) é encontrada no Brasil, Paraguai e Argentina, onde apresenta grande importância econômica. Devido à exploração predatória e à fragmentação das florestas, esta espécie apresenta-se potencialmente em risco de extinção. Portanto, medidas de conservação devem ser tomadas com base em conhecimentos científicos que não encontram-se disponíveis. O objetivo desse trabalho foi estudar geneticamente populações cultivadas e naturais, para inferências sobre o sistema de reprodução, análise de paternidade e variabilidade genética, utilizando-se marcadores bioquímicos e moleculares. Os resultados do sistema de reprodução na Área de Produção de Sementes (APS) indicaram endogamia, decorrente de cruzamentos entre parentes. A proporção de irmãos-completos nas progênies foi de 40,1% e de meios-irmãos foi 59,9%. O coeficiente médio de coancestria dentro de progênies ( Oˆxy ) foi estimado em 0,186, sendo superior ao esperado em progênies de meio-irmãos. O número efetivo de polinizadores foi reduzido (Nˆep = 2,5). O tamanho efetivo de variância (Nˆev) foi de 2,53, sendo inferior ao esperado em uma população idealizada. A análise de paternidade permitiu determinar o pai de 54% das progênies. Porém, o poder de exclusão foi baixo. Constatou-se que apenas três árvores contribuíram com 62% do pólen efetivo, confirmando a ausência de panmixia nos cruzamentos. Com relação a estrutura genética de populações naturais, observou-se 65% dos locos polimórficos, com média de 1,80 alelos por loco e 2,23 alelos por loco polimórfico. A heterozigosidade média esperada (He = 0,221) foi superior à observada (Ho = 0,163), mostrando um leve excesso de homozigotos. As populações do Sul apresentaram valores superiores às do Centro-oeste e Sudeste do Brasil, nos diversos parâmetros analisados, indicando maior variabilidade genética nestas populações. A estatística-F (WRIGHT, 1965) mostrou maior variabilidade genética dentro da população (87,14%) do que entre elas (12,86%). Na análise molecular, por meio de marcadores RAPD, do teste de procedências e progênies, foram produzidos 159 fragmentos, sendo 70,44% polimórficos. A distância genética entre as procedências e progênies foi restrita. Verificou-se maior variação genética dentro das procedências (88,28%), principalmente entre as progênies (55,53%), do que entre as procedências (11,72%). Com base nos resultados, recomenda-se eliminar os indivíduos aparentados e realizar amostragem diferenciada, para melhor representar a população na APS. Como a diversidade genética mostrou-se relativamente baixa, estando concentrada dentro de populações, aconselha-se conservar fragmentos maiores para reter a variação intrapopulacional e número razoável de fragmentos para reter parte da variação genética existente entre populações.

llex paraguariensis is a native species that occurs in Brazil, Paraguay and Argentina. It plays an important economical role in this region. Due to intensive exploitation and fragmentation this species became endangered to extinction. Therefore conservation measures must be taken using basic scientific knowledge not yet available. The aim of this work was to characterize genetically natural and plantation populations to infer the reproductive system, paternity analysis and genetic variability, using as tools biochemical and molecular markers. In the seed production area (APS) inbreeding was detected as consequence of breeding among relatives. The proportion of fullsibs individuals in the progenies was 40.1% and in half-sibs progenies was 59.9 %. The average coancestry coefficient within progenies (Oˆxy ) was 0.186 and was higher than expected for half-sibs progenies. The effective pollinators number was reduced (Nˆep = 2.5). The variance effective size (Nˆev) was 2.53, lower than expected for an ideal population. In the paternity analysis it was possible to determine the pollen donor (father tree) for 54% of progenies. However the exclusion power was low as only three trees contributed with 62% of effective pollen, showing that panmixis did not occur in such population. In relation to genetic structure in natural populations, 65% of loci were polymorphic; the average number of alleles per locus was 1.8 and the average number of alleles per polymorphic locus was 2.23. The average expected heterozygosity (He = 0.221) was higher than observed (Ho = 0.163), showing a slight excess of homozygotes. The populations from the southern region showed higher values for many genetic parameters, indicating higher genetic variability than midwest and southeast populations. The F-statistics (WRIGHT, 1965) showed higher genetic variability within population (87.14%) than among populations (12.86%). The molecular analysis (RAPD) of provenance and progenies produced 159 fragments where 70.44% were polymorphic. The genetic distance between provenances and progenies was restricted. The genetic variation was higher within provenances (88.28%), especially between progenies (55.53%), than among provenances (11.72%). Based in these results it is advisable to remove the relative individuals and to sample more individuals to best represent the APS. For genetic conservation it is recommended to maintain greater fragments to retain the intrapopulational variation and a reasonable number of areas to retain the genetic variation among populations.