Genética da conservação e propagação de Miconia ulei (Cogn.) R. Goldenb., espécie endêmica da Mata Atlântica de Santa Catarina

Abstract

Miconia ulei (Cogn.) R.Goldenb. (Melastomataceae) é uma espécie endêmica da Mata Atlântica de Santa Catarina, sul do Brasil. Este trabalho objetivou avaliar o status de conservação de Miconia ulei, investigar a diversidade e estrutura genética de suas populações, caracterizar seus frutos e sementes, e investigar o comportamento fisiológico, teor de água e viabilidade de sementes sob diferentes condições e armazenamentos, a fim de embasar estratégias de conservação. Foram coletadas amostras foliares de 56 indivíduos, de cinco populações. Os indivíduos foram genotipados para 12 loci de regiões microssatélites desenvolvidas para espécie. Análises estatísticas foram realizadas por meio do software GenAlEx 6.5 para inferir a diversidade genética, do Structure para estruturação genética e o Bottleneck 1.2.02 para ocorrência de gargalos populacionais. A avaliação do risco de extinção da espécie seguiu as normas internacionais estabelecidas pela IUCN. Os estudos de propagação foram realizados a partir de frutos coletados em campo. Foi feita uma caracterização fisiológica de sementes, incluindo avaliação do teor de água e viabilidade após armazenamento. Foi constatado que Miconia ulei é uma espécie ameaçada de extinção na categoria Em Perigo (EN). Inferiu-se que a espécie apresenta baixa riqueza alélica, e heterozigosidade e índice de fixação moderados. Sugere-se que diferentes fatores evolutivos podem estar atuando conjuntamente, como seleção a favor de heterozigotos e deriva genética. Evidências de eventos bottleneck foram obtidas e podem ter contribuído ao presente cenário, reduzindo a riqueza alélica nas populações. A população JOI apresentou estruturação genética distinta e a maior diferenciação em relação às demais. Esse fato pode estar relacionado à fragmentação de habitat, e a fatores ecológicos e biogeográficos que dificultam o fluxo gênico. Ainda, a maior parte da variação genética encontrada está contida nos indivíduos. A espécie possui frutos com numerosas sementes, mas nem todas contribuem para reprodução da espécie. As sementes da espécie apresentam taxa de germinação média de 85%. O armazenamento de sementes despolpadas possibilitou melhor germinação. O armazenamento por sete meses a 5 ºC manteve a taxa de germinação, e acelerou a germinação de sementes, o que pode estar relacionado com aspectos ecológicos da espécie. Nesse sentido, as sementes de Miconia ulei foram classificadas como intermediárias, não podendo ser armazenadas por longos períodos sob baixas temperaturas. De acordo com os resultados apresentados nas diferentes abordagens desse estudo, Miconia ulei necessita de intervenções conservacionistas por estar ameaçada de extinção, ter populações que sofrem constantes ameaças e possuir baixa diversidade genética, o que a torna menos resiliente frente às mudanças ambientais e mais susceptível à extinção. Dada a estrutura genética das populações, coletas de sementes devem ser planejadas maximizando o número de indivíduos coletados em detrimento ao número de populações. Por fim, recomenda-se a restauração de áreas degradas em locais de ocorrência da espécie para formação de corredores ecológicos e aumento de diversidade genética. Para complementar os dados produzidos aqui, são ainda necessários estudos aprofundados envolvendo a ecologia e biologia reprodutiva da espécie, bem como avaliar o desenvolvimento e estabelecimento de mudas em campo.

Abstract: Miconia ulei (Cogn.) R.Goldenb. (Melastomataceae) is endemic to the Atlantic Forest from the state of Santa Catarina, southern Brazil. This study aimed to evaluate the conservation status of Miconia ulei, to investigate the genetic structure and diversity of its populations, to characterize its fruits and seeds, and to investigate the physiological traits, water content and viability of seeds under different conditions and storages, in order to support conservation strategies. Leaf samples from 56 individuals were collected, representing five populations. Each individual was genotyped using 12 loci of microsatellite markers developed for the species. Statistical analyses were done using the software GenAlEx 6.5, Structure, and Bottleneck 1.2.02 to infer genetic diversity, genetic structure, and bottleneck events, respectively. The extinction risk assessment followed the IUCN international guidelines. The studies on propagation were carried out using fruits collected in the field. The physiological characterization of seeds was carried out, including assessment of water content and viability after storage. Miconia ulei is threatened with extinction categorized as Endangered. This species presented low allelic richness, and moderate heterozygosity and fixation index. It is suggested that different evolutionary mechanisms may be acting together, such as the selection favoring the heterozygotes and genetic drift. Evidence of bottleneck events were apparent and may have contributed to the current scenario, reducing the allelic richness of the populations. The JOI population presented a distinct genetic structure and higher differentiation when compared to the remaining populations. This could be related to habitat fragmentation, and ecological and biogeographic factors that hinder gene flow. Also, the greatest portion of genetic variation is found in individuals. Miconia ulei fruits have numerous seeds, but not all of them contribute to the species reproduction. Seeds presented an average germination rate of 85%. Stored pulped seeds led to better germination results. Storage for seven months at 5 °C maintained the rate, but accelerated the germination, which may be related to ecological aspects of the species. In this sense, seeds of Miconia ulei were classified as intermediate and could not be stored for long periods at low temperatures. According to the results presented in the different approaches of this study, Miconia ulei needs conservation interventions because it is threatened with extinction, has populations that suffer constant threats and has low genetic diversity, which makes the species less resilient to environmental changes and more susceptible to extinction. Given the genetic structure of its populations, seed collections should be planned to maximize the number of individuals collected, rather than the number of populations. Finally, restoration of degraded areas where the species occur is recommended, in order to create ecological corridors that may help increase genetic diversity. To complement the data produced in this work, in-depth studies on ecology and reproductive biology of Miconia ulei are still needed, as well as evaluating the development and establishment of seedlings in the field.