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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2019.tde-20191218-152834
Document
Author
Full name
Nadja Lepsch-Cunha
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 1996
Supervisor
Title in Portuguese
Estrutura genética e fenologia de espécies raras de Couratari spp. (Lecythidaceae) na Amazônia Central
Keywords in Portuguese
AMAZÔNIA CENTRAL
COURATARI
ELETROFORESE
ESPÉCIES RARAS
FENOLOGIA
GENÉTICA DE POPULAÇÕES VEGETAIS
ISOENZIMAS
REPRODUÇÃO
VARIAÇÃO GENÉTICA
Abstract in Portuguese
Com o objetivo de quantificar a variação genética e o sistema reprodutivo de espécies arbóreas tropicais de baixa densidade e de discutir suas implicações quanto à conservação genética, estudamos uma população de cada uma das espécies, Couratari multiflora (J.E.Smith) Eyma e Couratari guianensis Aublet, ambas de baixa densidade na área de estudo, utilizando a técnica de eletroforese de isoenzimas. Somente C. multiflora foi estudada quanto ao sistema reprodutivo, por ter produzido sementes durante este trabalho. As populações estão localizadas em uma das reservas de mata contínua do Projeto Dinâmica Biológica dos Fragmentos Florestais, PDBFF, cerca de 100 km de Manaus, AM, Amazônia Central. Na Revisão Bibliográfica da dissertação discutimos as diferentes formas de raridade na floresta tropical e incluímos cada uma das espécies em dois diferentes tipos de raridade: espécies que sempre apresentam-se com baixa densidade (C. multiflora) e espécies que ora são raras ora mais comuns, conforme sua distribuição geográfica (C. guianensis). No Ítem de Resultados tratamos da variabilidade genética intrapopulacional das duas espécies que resultou em: 1. A área total do levantamento compreendeu 385 ha, com 41 e 27 indivíduos considerados adultos continuamente mapeados de C. multiflora e C. guianensis, respectivamente. A marcação aleatória de 26 jovens da segunda espécie e a produção de frutos da primeira (progênies), permitiram a análise das estimativas da variabilidade genética dessas duas categorias, além dos adultos. 2. Foram analisados 7 ou 8 locos isoenzimáticos, conforme categoria de tamanho. 3. O número médio de aleIos por loco das progênies e adultos de C. multiflora foram iguais a 3,57 e 3,25, o polimorfismo, 85,71 e 100%, as heterozigosidades esperadas e observadas média iguais a 0,429-0,380 e 0,431-0,359, e os índices de fixação médios (Fm), 0,114 e 0,176, respectivamente conforme categoria. Para C. guianensis, jovens e adultos apresentaram estimativas iguais a 3.00 e 2,75 para o número médio de aleIos por loco, 100% de polimorfismo para ambas categorias, as heterozigosidades esperadas e observadas médias iguais a 0,415-0,258 e 0,420-0,203, e os índices de fixação médios (Fm) foram 0,377 e 0,518, respectivamente. O coeficiente de endogamia para C. guianensis e os valores da variação genética para ambas espécies foram altos quando comparados a outras espécies arbóreas tropicais. No Ítem 2 de Resultados tratamos da fenologia reprodutiva e potencialidade de cruzamentos no tempo e espaço para C. multiflora. A floração foi longa (6 meses), com o pico durante a estação chuvosa e o da frutificação, durante a estação seca. Cerca de 70 % das árvores adultas floresceram, mas somente 41 % tiveram alta produção de flores, 46% frutificaram, 23% foram vistas com frutos maduros e somente 10% delas foram coletadas para o estudo do sistema reprodutivo devido à alta predação dos frutos por animais, com possibilidade de aborto de frutos imaturos. As medianas das distâncias de indivíduos sincrônicos ficaram entre 600-1000 m durante toda a floração e, dependendo do método de quantificação utilizado, as medianas do número de indivíduos sincrônicos por data fenológica resultaram em 14-17,5 indivíduos por um dia, 13 por 15 dias e 3-13 por 30 dias. Em 50 % dos casos, 6-7 indivíduos foram sincrônicos até 1000 m, com esses valores permanecendo em geral constantes durante toda a floração. No Ítem 3 de Resultados tratamos do sistema reprodutivo de C. multiflora resultando em uma taxa de cruzamento multilocos igual a tm = 0,953 (0,040) e a média dos locos individuais, ts = 0,968 (0,133), com um padrão de espécie alógama. A população em conjunto resulta de acasalamentos aleatórios, com apenas 2 dos 8 locos com desvios significativos do EHW. Não ocorreu heterogeneidade nas frequências de pólen e óvulo, no entanto, o "pool" de pólen foi diferenciado entre as famílias. A partir do conjunto de resultados acima juntamente com os dados da fenologia, concluímos ser a representatividade pequena de árvores maternais (4) e a variação da época e duração de florescimento de cada árvore, com duas delas florescendo no final da floração, a causa dessa diferenciação. A nível de heterozigosidade esperada essas duas espécies são muito semelhantes, diferindo quanto à ocorrência de endogamia para C. guianensis. Os resultados sugerem que essas duas populações tenham histórias de vida diferentes, mas estão adaptadas à condição de baixa densidade. No caso de C. guianensis, isto é sugerido pela manutenção da alta heterozigosidade esperada e a ocorrência de endogamia, desta forma, espera-se que exista pouca carga genética e consequentemente maior adaptação a oscilações na densidade populacional. Para C. multiflora, as taxas de cruzamento próximas a um e as distâncias calculadas entre os indivíduos sincrônicos evidenciam vôo a longas distâncias pelos polinizadores, sendo que distâncias de 1000 m entre árvores não impede fluxo de pólen. Esses resultados confirmam que esta última espécie ajusta-se à categoria das espécies uniformemente raras e, neste caso, requerem grandes áreas para sua conservação. Para C. guianensis, há necessidade de se conhecer sobre seu sistema reprodutivo para maiores sugestões. Se o sistema reprodutivo estiver adaptado a cruzamentos a longas distâncias como C. multiflora, a espécie deve suportar mais estrangulamentos populacionais e/ou fragmentação, desde que a variabilidade seja mantida pela conecção de populações.
Title in English
Genetic structure and phenology of rare species of Couratari spp. in Central Amazonia
Abstract in English
To quantify the genetic variation and the mating system of tropical low density tree species and to discuss their implications for genetic conservation, we studied one population of the species C. multiflora and one of the species Couratari guianensis Aublet, both of low densities in the study area, using isozymes eletrophoresis techniques. A mating system analysis was performed only for C. multiflora because only this species put seeds during the field work. The populations are located in the Reserve 1501, km 41, belonging to the Biological Dynamics of Forest Fragments Project, BDFFP, about 100 km from Manaus, AM, Central Amazonia, Brazil. In the Bibliographic Review we discussed the different types of rarity in the tropical rainforest and includes each species in two different types of rarity: species always occurring in low density (C. multiflora) and species occurring sometimes rarely and sometimes commonly, according to their geographic distribution (C. guianensis). In the Item 1 of Results we discussed the genetic variability within population of these two species and the results are: 1. The total census area comprised 385 ha, with 41 and 27 individuals considered adults and mapped continuously for C. multiflora and C. guianensis, respectively. The analysis of 26 random young trees of the second species and the seed progenies of the first one permitted the estimate of genetic variability parameters of these two categories, besides the adults. 2. Seven or eight isozyme loci were used, depending on the size category. 3. The mean number of alleles per locus of the progenies and adults of the C. multiflora were 3.57 and 3.25, the percentage of polimorphic loci were 85.71 and 100%, and the mean expected and observed heterozigosities were 0.429/0.380 and 0.431/0.359, respectively. The mean fixation indices (Fm) for progenies and adults were respectively 0.114 and 0.176 and were not significantly different from zero. For C. guianensis, young and adult individuals presented equal estimates of 3.00 and 2.75 for the mean number of alleles for locus, 100% of polymorphic loci for both categories and the mean expected and observed heterozigosities were 0.415/0.258 and 0.420/0.203, respectively. The mean fixation indices (Fm) for youngs and adults individuals were 0.377 and 0.518, both significantly different from zero. Estimates of genetic variation for both species and inbreeding coefficient for C. guianensis were high when compared to other tropical tree species. In the Item 3 of Results we discussed the reproductive phenology and the mating potential in time and space for C. multiflora. The flowering period was long (6 months), with the peak occurring during the rainy season and the fruiting occurring in the dry season. About 70% of the adult trees flowered, but only 41 % had high production of flowers, 46% put fruits, 23% were seen with mature fruits and only from 10% could fruit be collected for the mating system study because of the high predation by animals and the possibiIity of abortion of immature fruits. The median of the distances of syncronic individuals were between 600-1000 m during all flowering, and depending on the method of quantification utilized, 50% of the individuals shared 14-17.5 syncronic individuals in one day, 13 individuals in 15 days and 3-13 individuals in 30 days. In 50% of the cases, 6-7 individuals were syncronic untiI 1000 m, with these values remaining constant during all flowering period. In the Item 3 of Results we showed the following results: a multilocos outcrossing rate for C. multiflora tm of 0.953 (0.040) and a mean single locus outcrossing rate ts = 0.968 (0.133), indicating an preferentially alogamous species. The population presents random outcrossing, with only 2 of 8 loci with significant deviations from HWE. There are no pollen and ovule frequency heterogeneity, however, the pollen pool was different between families. These results together, jointly with the phenology data suggests the cause of that differentiation is the low number of mother trees (4) and the variation of flowering period and lenght of each tree, with two of them flowering by the end of the period. The expected heterozigosities of the populations of these two species are very similar and they differ by the occurrence of inbreeding in C. guianensis. This result suggests that despite of the fact that these two populations have different life histories, they are adapted to the condition of low density. In the case of C. guianensis this is suggested by the maintenance of high expected heterozigosity and the occurrence of inbreeding, thus, it is expected that there is low genetic load and consequentely better adaptation to oscillation of the populational density. For C. multiflora, the outcrossing rates next to unit and the distances calculated between syncronic individuals shows that pollinator fly long distances and the distances of 1000 m between trees do not avoid the pollen flow. These results confirm that C. multiflora falls into the category of uniformely rare species and, in this case, it needs large areas for its conservation. For C. guianensis, there is the necessity of to know the mating system for better suggestions. If the breeding system is adapted to crosses at long distances as C. multiflora, the species could support more bottlenecks and/or fragmentation, since the variability would be maintained by conections between populations.
 
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Publishing Date
2019-12-19
 
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