Estrutura genética, sistema reprodutivo e domesticação de urucum (Bixa orellana L.) utilizando marcadores moleculares

Autor(es)

Gabriel Dequigiovanni

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Piracicaba.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALA/BC)
• Data de defesa: 2017-08-01

Membros da banca

Elizabeth Ann Veasey; Eliane Gomes Fabri; Giancarlo Conde Xavier Oliveira; Marcos Vinicius Bohrer Monteiro Siqueira; Maria Imaculada Zucchi

• Orientador: Elizabeth Ann Veasey

Resumo

Domesticação de plantas é um processo evolutivo que pode gerar uma série de modificações nas plantas para aumentar a adaptação para o cultivo e utilização pelos humanos. Estas modificações podem diminuir a aptidão das plantas no habitat selvagem, porém, aumentando sua aptidão para exploração humana. Urucum (Bixa orellana L.) é uma planta arbustiva domesticada na Amazônia a partir de populações de Bixa orellana var. urucurana. Esta tese apresenta um entendimento mais aprofundado sobre a domesticação, sistema reprodutivo e diversidade genética e estrutura de urucum e seu ancestral selvagem no Brasil. No primeiro estudo, um novo conjunto de 32 locos microssatélites foram isolados a partir de uma biblioteca genômica enriquecida com microssatélites, dos quais 12 foram polimórficos em populações de urucum selvagem e cultivado. No segundo estudo, a diversidade e estrutura genética de populações selvagens de urucum na Amazônia brasileira foram caracterizadas usando 16 marcadores microssatélites. Elevada estrutura populacional, e correlações positivas entre distancias genéticas e geográficas foram observadas, sugerindo que a diferenciação genética é resultante de isolamento geográfico. Adicionalmente, Modelagem de Nicho Ecológico foi utilizada para caracterizar a distribuição potencial desta variedade no norte da América do Sul e observamos que o Sul de Rondônia, a bacia do rio Madre de Dios, os Llanos de Mojos e de Orinoco e oeste do Equador são áreas de alta probabilidade de ocorrência de urucum selvagem, fornecendo informações importantes para novas amostragens e conservação. No terceiro estudo, 16 locos de microssatélites e quatro compostos fitoquímicos foram utilizados para avaliar a diversidade genética de 63 acessos do banco de germoplasma de urucum do Instituto Agronômico (IAC). Em ambas as análises, houve uma tendência de separação dos acessos de Rondônia, norte do Brasil, dos acessos do Sudeste. Os acessos de Rondônia apresentaram elevados valores para todos os compostos fitoquímicos e também apresentaram altos níveis de diversidade genética. Alguns acessos apresentaram níveis de bixina acima da média e são considerados materiais promissores para uso em programas de melhoramento genético de urucum. No quarto estudo, 12 locos microssatélites foram utilizados para determinar o sistema de cruzamento de uma população de urucum de Rondon do Pará, PA. A taxa de cruzamento multilocos indicou um sistema misto de cruzamento para esta população. A endogamia biparental também contribuiu para a taxa de autofecundação. Cruzamentos entre indivíduos aparentados também foram observados. Devido ao sistema misto, a coleta de sementes de polinização aberta para fins de conservação e melhoramento genético deve incluir pelo menos 60 plantas para assegurar uma amostragem representativa. No quinto estudo, a distribuição da diversidade genética entre amostras de urucum cultivado de quintais de comunidades ribeirinhas dos principais rios da Amazônia Brasileira, além de plantações ao longo das rodovias dos estados do Rondônia e Pará, além do Sudeste do Brasil foi caracterizada. As amostras coletadas apresentaram moderados níveis de diversidade genética e moderados a altos níveis de fluxo gênico entre os grupos geográficos, principalmente devido ao intercambio de semente entre agricultores. Contudo, análises Bayesianas e de agrupamento indicaram uma tendência de agrupamento baseado na origem geográfica das amostras. Isolamento por distância também foi observado de acordo com o teste de Mantel. No último estudo, amostras de urucum selvagem e cultivado da Amazônia brasileira foram comparados utilizando 16 locos microssatélites e duas regiões de DNA cloroplastidial. Uma clara separação entre cultivados e selvagens, suportada por altos valores de FST em ambas as análises foi observado. Amostras selvagens apresentaram altas taxas de diversidade em relação aos cultivados, parcialmente por não sofrem seleção antrópica como acontece nas variedades cultivadas. Os dados sugerem a existência de relações genéticas entre urucum selvagem e cultivado, indicado por moderados níveis de fluxo gênico. Os resultados também demonstraram a proximidade entre grupos de urucum selvagem e cultivados de Rondônia e da bacia do Rio Madeira. Esta proximidade fornece indícios que a domesticação de urucum iniciou nesta região a partir de B. orellana var. urucurana. (AU)

• Processo FAPESP: 13/08884-5 - Estrutura genética e sistema reprodutivo de populações de urucum (Bixa orellana L.) da Amazônia Brasileira e Brasil Central utilizando marcadores microssatélites
• Beneficiário: Gabriel Dequigiovanni
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado