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https://repositorio.inpa.gov.br/handle/1/40677| Título: | O gênero Carapa Aubl. nas terras baixas da Amazônia e Guiana Francesa: uma abordagem integrativa para delimitação de espécies incluindo os aspectos evolutivos da poliembrionia. |
| Autor: | Amoêdo, Semírian Campos |
| Orientador: | Ferraz, Isolde Dorothea Kossmann |
| Coorientador: | Vicentini, Alberto |
| Palavras-chave: | Complexo de espécies Andiroba SSR-Seq |
| Data do documento: | 28-Jun-2024 |
| Programa: | Botânica |
| Abstract: | Research dedicated to delimiting plant species is fundamental to understanding the evolutionary processes that lead to the formation of “species complexes”, although it is challenging due to the varied reproductive strategies and phenotypic plasticity that plants display, especially in areas of high biodiversity such as the Amazon rainforest. This study aims is to understand the phylogenetic relationships between Carapa species, recognizing the species that occur in populations in the lowlands of the Amazon and the evolutionary relationships between these species and polyembryony. In Chapter 1, we investigated the distribution, morphology, and spectral characteristics of three species of Carapa (C. guianensis, C. surinamensis, and C. vasquezii). Areas of greater suitability for the occurrence of the species were identified through predictive modeling, with the Mahalanobis and Random Forest algorithms, demonstrating high accuracy in predicting the distribution of the species. The morphometric analysis identified important variations such as the size and shape of the petioles and leaflets that distinguish between the species. Discriminant Analysis of Principal Components (DAPC) supports the differentiation of species. Spectral analysis showed promise in helping to distinguish the species. This study highlights the complexity of delimiting species using only morphological characters and underlines the need for integrated approaches to understanding the biodiversity and conservation of Carapa species in the Amazon region. In Chapter 2, we investigated the diversity and genetic structure of Carapa using 35 SSRseq markers developed exclusively for this study, which successfully amplified 167 samples. A total of 558 alleles, 147 distinct multilocus genotypes, and a Nei genetic diversity range between 0.15 and 0.93 were identified. The genetic structure explored using Bayesian cluster analysis, identified a robust solution with four genetic clusters, showing homogeneity in the proportions of ancestry and corresponding, in most cases, to the species groups defined a priori. However, individuals with mixed genotypes showed ancestry in more than one cluster, highlighting the complexity of the taxonomic assignment and requiring further investigation into the hypotheses of interspecific hybridization and the influence of planting activities on species delimitation. The genetic diversity indices and the Analysis of Molecular Variance (AMOVA) showed a high rate of polymorphism and genetic variability both within and between clusters, with 85% of the variation occurring within clusters. This supports the distinction between morphologically determined botanical species and their genetic groupings. In addition, genetic distance analysis and the minimum spanning network highlighted the genetic relationships within clusters and between different geographical localities, challenging traditional taxonomic classifications and pointing to the need for an integrative approach to the conservation of Carapa species. Chapter 3 investigated the genetic basis of polyembryonic seeds of Carapa spp. by measuring polyembryony, assessing genetic variability between seedlings, and differentiating asexual from sexual reproduction. Polyembryony varied between sites, with Manaus showing 77% and Apuí at 17%. High genetic diversity was observed, with many alleles per locus and variation in diversity indices. Among the 203 seedlings analyzed, 103 multilocus genotypes (MLG) and 29 multilocus lineages (MLL) were identified, indicating clonality among the samples. Manaus showed high clonality and low genotypic diversity, while Juriti showed high genetic diversity and no clones. The analysis of genetic variance (AMOVA) revealed significant variation between populations, suggesting a clear genetic distinction. Environmental, genetic, and human management factors influence polyembryony. High polyembryony in Manaus is associated with genetic homogeneity, while genetic diversity is maintained in populations with predominant sexual reproduction. Polyembryony is related to domestication and management factors, impacting the reproduction, evolution, and genetic diversity of Carapa species. |
| Resumo: | Pesquisas dedicadas a delimitar espécies de plantas são fundamentais para entender processos evolutivos que levam a formação de “complexos de espécies”, apesar de desafiador devido às variadas estratégias reprodutivas e plasticidade fenotípica que as plantas apresentam, principalmente em áreas de grande biodiversidade como a floresta amazônica. Este estudo tem como finalidade entender as relações filogenéticas entre as espécies de Carapa, reconhecendo as espécies ocorrentes nas populações das terras baixas da Amazônia e as relações evolutivas dessas espécies com a poliembrionia. No capítulo 1 investigamos a distribuição, a morfologia e as características espectrais de três espécies de Carapa (C. guianensis, C. surinamensis e C. vasquezii). Foram identificadas áreas de maior adequabilidade para a ocorrência das espécies através de modelagem preditiva, com os algoritmos de Mahalanobis e Random Forest, demonstrando alta performance na previsão da distribuição das espécies. A análise morfométrica identificou variações importantes como o tamanho dos peciólulos, tamanho e forma dos pecíolos e folíolos que distinguem as espécies. A Análise Discriminante de Componentes Principais (DAPC) apoia a diferenciação das espécies. A análise espectral se mostrou promissora para auxiliar a distinção das espécies. Este estudo destaca a complexidade de delimitar espécies usando apenas caracteres morfológicos e sublinha a necessidade de abordagens integradas para a compreensão da biodiversidade e conservação das espécies de Carapa na região amazônica. No capítulo 2 investigamos a diversidade e estrutura genética de Carapa usando 35 marcadores SSRseq elaborados exclusivamente para este estudo que amplificaram com sucesso 167 amostras. Um total de 558 alelos, 147 genótipos multilocus distintos e uma variação de diversidade genética de Nei entre 0,15 e 0,93 foi identificado. A estrutura genética, explorada por meio de análise de agrupamento bayesiano, identificou uma solução robusta com quatro clusters genéticos, mostrando homogeneidade nas proporções de ancestralidade e correspondendo, na maioria dos casos, aos grupos de espécies definidos a priori. No entanto, 13 indivíduos com genótipos mistos apresentaram ancestralidades em mais de um cluster, destacando a complexidade na atribuição taxonômica e necessitando maiores investigações sobre as hipóteses de hibridização interespecífica e a influência das atividades de plantio na delimitação das espécies. Os índices de diversidade genética e a Análise de Variância Molecular (AMOVA) mostraram uma alta taxa de polimorfismo e a variabilidade genética tanto dentro quanto entre os clusters, com 85% da variação ocorrendo dentro dos clusters. Isso apoia a distinção entre as espécies botânicas morfologicamente determinadas e seus agrupamentos genéticos. Além disso, a análise de distância genética e a rede de abrangência mínima destacaram as relações genéticas dentro dos clusters e entre diferentes localidades geográficas, desafiando as classificações taxonômicas tradicionais e apontando para a necessidade de uma abordagem integrativa para a conservação das espécies de Carapa. No capítulo 3, investigou-se as bases genéticas de sementes poliembrionárias de Carapa spp., mensurando a poliembrionia, avaliando variabilidade genética entre plântulas e diferenciando reprodução assexuada de sexual. A poliembrionia variou entre os locais, com Manaus apresentando 77% e Apuí 17%. Observou-se alta diversidade genética, com muitos alelos por locus e variação nos índices de diversidade. Entre 203 plântulas analisadas, foram identificados 103 genótipos multilocus (MLG) e 29 linhagens multilocus (MLL), indicando clonalidade entre as amostras. Manaus mostrou alta clonalidade e baixa diversidade genotípica, enquanto Juriti apresentou alta diversidade genética e ausência de clones. A análise de variância genética (AMOVA) revelou variação significativa entre populações, sugerindo distinção genética clara. Fatores ambientais, genéticos e manejo humano influenciam a poliembrionia. A alta poliembrionia em Manaus está associada à homogeneidade genética, enquanto a diversidade genética é mantida em populações com reprodução sexual predominante. A poliembrionia relaciona-se a fatores de domesticação e manejo, impactando a reprodução, evolução e diversidade genética das espécies de Carapa. |
| Aparece nas coleções: | Doutorado - BOT |
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