Diversidade genética em três espécies de ChascolytrumDesv.(Proaceae, Pooideae, Poeae) ameaçadas de extinção

Abstract

A diversidade genética é um dos elementos mais importantes em populações de plantas, principalmente em espécies raras e ameaçadas. A variação genética é essencial para a sobrevivência das populações, uma vez que reduz os efeitos da deriva genética e da endogamia e promove a manutenção do potencial evolutivo. O conhecimento sobre como a diversidade genética está distribuída entre as populações é imprescindível para embasar estratégias de conservação, tendo em vista que a totalidade das populações de uma espécie dificilmente pode ser preservada. Marcadores moleculares de diferentes naturezas podem ser utilizados para estimar a diversidade genética em populações, como os marcadores dominantes, os codominantes e as sequências de DNA. Entre os marcadores dominantes, os do tipo AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) são considerados os mais eficazes e informativos, sendo amplamente utilizados em estudos de genética da conservação de espécies raras e ameaçadas. Além disso, as sequências de DNA plastidial (cpDNA) e nuclear, como os ITS (Internal Transcribed Spacers), são as fontes mais utilizadas em estudos filogenéticos e filogeográficos. O uso combinado de diferentes marcadores moleculares aumenta o poder de detecção da variabilidade genética, permitindo inferir sobre o modo preferencial que o fluxo gênico ocorre e evidenciando a história evolutiva das populações. Três espécies do gênero Chascolytrum consideradas raras e/ou ameaçadas de extinção foram alvo de um estudo de diversidade genética utilizando pelo menos um dos marcadores moleculares mencionados. Os níveis de diversidade genética e estrutura populacional de Chascolytrum scabrum e C. parodianum foram estimados a partir do uso de marcadores AFLP, cpDNA (rpoB-trnC) e ITS, enquanto os níveis de diversidade genética e estrutura populacional de C. bulbosum foram estimados a partir do uso de marcadores AFLP. Altos índices de diversidade genética foram encontrados nas três espécies, independentemente do tamanho da população. Os valores de diferenciação genética entre as populações variaram de acordo com a espécie e, principalmente, com o marcador utilizado. As redes de haplótipos obtidas a partir do marcador plastidial revelaram populações com alta diferenciação geográfica devido a um único haplótipo compartilhado entre duas populações de C. parodianum. Os marcadores do tipo AFLP e as sequências de DNA plastidial foram considerados os mais eficientes devido ao suporte estatístico encontrado nas análises, enquanto o uso dos espaçadores ITS em estudos populacionais envolvendo as espécies de Chascolytrum deve ser evitado devido à homoplasia e possibilidade de paralogia. Por fim, os 8 dados obtidos são utilizados para sugerir estratégias para a conservação genética de cada espécie.

Genetic diversity in three endangered species of Chascolytrum Desv. (Poaceae, Pooideae, Poeae): Genetic diversity is one of the most important elements in plant populations, especially when rare and endangered species are addressed. The genetic variation is essential for the long-term populations survival, since it reduces the genetic drift and inbreeding effects and maintains their evolutionary potential. The knowledge of how genetic diversity is partitioned among populations is crucial to guide conservation strategies, considering that all the populations of a species cannot be effectively preserved. Molecular markers from different nature can be applied to estimate genetic diversity in plant populations, such as dominant markers, co-dominant markers or DNA sequences. Among the dominant markers, the AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) is considered the most effective and informative markers and it is widely used in genetic conservation for rare and endangered species. Moreover, plastidial (cpDNA) and nuclear DNA sequences, such as the Internal Transcribed Spacers (ITS), are the most used tools for phylogenetic and phylogeographic studies. The combined use of different markers increases the power of detecting genetic variation and allows inferring about the preferential gene flow mode, shedding lights on population’s evolutionary history. Genetic diversity of three rare and endangered species of Chascolytrum was estimated using at least one of the molecular markers mentioned above. Genetic diversity and population structure for both C. scabrum and C. parodianum was estimated using AFLP, cpDNA (rpoB-trnC) and ITS markers, whereas genetic diversity and population structure of C. bulbosum was estimated using AFLP markers. High levels of genetic diversity were found for all three species, regardless the population size. The genetic differentiation values among populations vary according to species and, especially, according to molecular marker applied. The haplotype networks based on cpDNA reveal populations with high geographic differentiation, since a single haplotype was found to be shared between two C. parodianum populations. The AFLP and cpDNA sequences were considered the most efficient molecular markers due to the high statistical support in data analyses, while the use of ITS spacers in 9 population studies focusing in Chascolytrum species should be discouraged due to high homoplasic nature and possibility of paralogy. Finally, the results are used to suggest prior strategies for genetic conservation of each species.