Validação de marcadores microssatélites e análise da diversidade genética em populações de Campomanesia xanthocarpa (Mart.) O. Berg

Abstract

Campomanesia xanthocarpa (Mart.) O. Berg, popularmente conhecida como guabirobeira, é uma Myrtaceae amplamente distribuída no Brasil, ocorrendo desde Bahia, Minas Gerais até o Rio Grande do Sul, bem como na Argentina, Paraguai e Uruguai. Espécie frutífera que apresenta potencial comercial, pois os frutos são suculentos, doces e aromáticos e podem ser consumidos frescos ou também podem ser utilizados para beneficiamento. Os frutos apresentam propriedades nutricionais importantes e as folhas apresentam propriedades medicinais. No entanto a utilização majoritária da espécie se dá por meio do consumo doméstico e comercialização em pequena escala por produtores rurais, notadamente em sua região de origem e disseminação natural. Pelo fato da guabirobeira também estar no bioma da Mata Atlântica, estudos genéticos são necessários para conhecer a diversidade genética existente nas populações de guabiroba devido ao alto grau de fragmentação florestal deste bioma. O conhecimento a respeito da diversidade genética desta espécie ainda é incipiente, sendo assim, o objetivo deste estudo foi validar os marcadores microssatélites nucleares e plastidiais desenvolvidos em C. xanthocarpa visando posterior utilização na caracterização e análise da diversidade genética intra e interpopulacional da espécie. Foram testados 77 marcadores microssatélites nucleares (SSR) e 12 plastidiais (cpSSR) obtidos a partir de sequenciamento de nova geração. Após os testes de amplificação, otimização e screening inicial de polimorfismos em gel de poliacrilamida, foram obtidos dez marcadores microssatélites polimórficos, sendo oito marcadores nucleares e dois plastidiais. Os dez marcadores polimórficos foram sintetizados com fluorescência para eletroforese capilar visando a caracterização da diversidade genética de quatro populações de C. xanthocarpa (n=200) localizadas no Estado de Santa Catarina: Coronel Freitas, Iomerê, São Joaquim e São José do Cerrito. Com relação aos SSR nucleares, o número de alelos por loco variou de dois a oito. Utilizando oito locos microssatélites, os valores de heterozigosidade observada variaram de 0,313 a 0,436 e esperada de 0,376 a 0,508 entre as populações. As populações de Coronel Freitas, Iomerê e São Joaquim apresentaram índices de fixação significativos, indicando a presença de endogamia e deriva genética. Foram identificados quatro alelos exclusivos, dois alelos na população de Coronel Freitas e outros dois na população de São José do Cerrito. Os resultados demonstraram que não há ligação entre os locos analisados (p<0,05). O Conteúdo de Informação de Polimorfismo (PIC) variou de 0,269 a 0,637 dentre os oito marcadores SSR nucleares. Desvios significativos de HWE foram detectados para três locos nas populações de Coronel Freitas, São Joaquim e São José do Cerrito e em um loco na população de Iomerê. Em média, a divergência genética entre as populações foi de F ^ST=0,188. Com relação aos dois SSR plastidiais, o número de alelos por loco variou de dois a quatro. Os valores de diversidade de haplótipos variaram de 0,090 a 0,505 entre as populações. O Índice de Shannon variou de zero a 0,924 por loco. Foram identificados dois alelos raros na população de São Joaquim para o loco Guabi05. Além disso, foi testada a transferibilidade dos marcadores desenvolvidos para C. xanthocarpa em sete espécies de Myrtaceae (Acca sellowiana, Campomanesia aurea, Eugenia pungens, Eugenia uniflora, Psidium australe, Psidium cattleianum e Psidium grandiflorum), onde quatro marcadores apresentaram produto de amplificação nas sete espécies. Este é o primeiro estudo de desenvolvimento e caracterização de marcadores microssatélites nucleares e plastidiais espécie-específico para C. xanthocarpa com potencial aplicabilidade para outras espécies. Com estes marcadores, foi possível validar e gerar informações a respeito da diversidade genética de quatro populações em Santa Catarina. Os marcadores microssatélites recém-desenvolvidos para C. xanthocarpa são úteis em estudos de genética de populações.

Abstract : Campomanesia xanthocarpa (Mart.) O. Berg, popularly known as guabirobeira, is a Myrtaceae species, widely distributed in Brazil, occurring from Minas Gerais to Rio Grande do Sul, as well as in Argentina, Paraguay and Uruguay. It is a fruit species with commercial potential because its fruit is succulent, sweet and aromatic that can be consumed fresh or processed. While the fruit has important nutritional properties, the leaves have medicinal properties. However, the major use of the species occurs through domestic consumption and small-scale commercialization by rural producers, especially in south of Brazil. Because guabirobeira occurs also in the Atlantic Forest biome, genetic studies are necessary to know the genetic diversity in the populations of guabiroba due to the high degree of forest fragmentation of that biome. The knowledge about the genetic diversity of this species is still incipient; therefore, the objective of this study was to validate the nuclear and plastid microsatellite markers developed in C. xanthocarpa for later use in characterizing and analyzing the intra and interpopulational genetic diversity of this species. Previously nuclear microsatellite markers (SSR) and plastid (cpSSR) markers were obtained by Next Generation Sequencing. After amplification, optimization and initial polymorphism screening in polyacrylamide gel, out of 77 SSR and 12 cpSSR, ten polymorphic microsatellite markers were obtained, being eight nuclear and two plastid markers. The ten polymorphic markers were synthesized with fluorescent dyes in order to be genotyped in a capillary electrophoresis platformaiming the characterization of the genetic diversity of four populations of C. xanthocarpa (n = 200) located in the State of Santa Catarina: Coronel Freitas, Iomerê, São Joaquim and São José do Cerrito. Regarding nuclear SSR, the number of alleles per locus ranged from two to eight. Using eight microsatellite loci, the observed heterozygosity ranged from 0.313 to 0.436 and expected from 0.366 to 0.508 between populations. The populations of Coronel Freitas, Iomerê and São Joaquim presented significant indexes of fixation, indicating the existence of inbreeding. Four exclusive alleles were identified, two alleles in the population of Coronel Freitas and another two ones in the population of São José do Cerrito. The results showed that there are not linkage between analyzed loci (p <0.05). Polymorphic Informative Content (PIC) ranged from 0.296 to 0.637 among the eight nuclear SSR markers. Significant deviations of HWE were detected for three loci in the populations of Coronel Freitas, São Joaquim and São José do Cerrito and at one location in the population of Iomerê. On average, the genetic divergence among the populations was F ^ST = 0.188. For the two plastid SSR, the number of alleles per locus ranged from two to four. The values of haplotype diversity ranged from 0.090 to 0.505 between populations. The Shannon Index ranged from zero to 0.924 per loco. Two rare alleles were identified in the São Joaquim population for the Guabi05 locus. In addition, the transferability of the markers developed for C. xanthocarpa in seven species of Myrtaceae (Acca sellowiana, Campomanesia aurea, Eugenia pungens, Eugenia uniflora, Psidium australis, Psidium cattleianum and Psidium grandiflorum) were tested and where four markers showed amplification product in the seven species. This is the first study of development and characterization of nuclear microsatellite markers and species-specific plastid for C. xanthocarpa with potential applicability to other species. With the use of them, it was possible to validate and generate information about the genetic diversity of four guabiroba populations from Santa Catarina. The newly developed microsatellite markers for C. xanthocarpa are useful in population genetic studies.