Diversidade genética de mandioca em roças de agricultura

Diversidade genética de mandioca em roças de agricultura tradicional
na Reserva Amanã (RDSA), Amazônia.
Kayo J. C. Pereira1; Aline Borges1; Elizabeth A. Veasey1.
1
Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” – USP, Deptº de Genética, C.P.83, 13400-970, Piracicaba
– SP. E-mail: [email protected]
RESUMO
A mandioca (Manihot esculenta) é uma importante fonte calórica para as populações da
região Amazônica. O objetivo deste estudo foi avaliar a diversidade genética de 56
etnovariedades de mandioca cultivadas em roças de agricultura tradicional da Reserva de
Desenvolvimento Sustentável Amaná. Foi extraído DNA das etnovariedades utilizando o
método de Elias et al. (2004), baseado no tampão CTAB 3%. Foram amplificados nove
marcadores de microssatélites. Foram estimados parâmetros genéticos e a distribuição da
diversidade genética entre e dentro de roças pelos softwares GDA e FSTAT,
respectivamente. A análise de agrupamento foi realizada com o índice de similaridade de
Jaccard e método UPGMA utilizando o software NTSYS. Os parâmetros de diversidade
genética mostraram-se elevados, sendo que a maior parte desta variação encontra-se
dentro das roças. A análise de agrupamento mostrou uma grande variação genética entre
as etnovariedades, com apenas uma duplicata, e a tendência na formação de grupos
isolados conforme o tipo de ambiente (comunidades de terra firme e várzea).
Os
resultados são condizentes tanto com o sistema reprodutivo por alogamia apresentado
pela cultura como pela forma de manejo dos agricultores tradicionais.
Palavras-chaves:
Manihot
esculenta,
variabilidade
genética,
microssatélites,
etnovariedades.
ABSTRACT – Genetic diversity of cassava in traditional agriculture households of
the Reserva Amanã (RDSA), Amazon.
Cassava (Manihot esculenta) is an important food source for the human population in the
Amazon region. The aim of this study was to assess the genetic diversity of 56 cassava
landraces cultivated in households of tradicional agriculturists from the Reserva de
Desenvolvimento Sustentável Amaná. DNA was extracted from the landraces using the
Elias et al. (2004) modified method, based on 3% CTAB buffer. Nine microsatellite primers
were amplified for this study. The genetic parameters and the distribution of the genetic
diversity within and between households were estimated using the softwares GDA and
FSTAT, respectively. The cluster analysis was performed using the Jaccard similarity
coefficient and UPGMA method using the NTSYS software. The genetic diversity
parameters were high, and most of the variability was found within households. The cluster
1
analysis also showed high genetic variability between the landraces, with only one
duplicate, and the tendency to form isolated groups according to the environment (upland
and lowland communities).
The results are in agreement both with the outcrossing
reproductive system of the crop and with the management practices of the traditional
agriculturists.
Keywords: Manihot esculenta, genetic variability, microsatellites, landraces.
INTRODUÇÃO
Na região amazônica, os sistemas agrícolas tradicionais em sua grande maioria têm como
espécie estruturante a mandioca (Manihot esculenta), a principal fonte calórica das
populações da região. Estudos diversos têm notificado a existência de milhares de
variedades, adaptadas a diferentes condições ecológicas e com inúmeras variações
morfológicas e organolépticas (Boster, 1984; Salick et al., 1997; Amorozo, 2000). Do
ponto de vista eco-genético, o entendimento da dinâmica da diversidade genética das
plantas cultivadas sob manejo tradicional é importante para a compreensão das forças
evolutivas atuantes no processo de domesticação.
Os marcadores microssatélites (SSR - simple sequence repeats) têm sido largamente
utilizados nos estudos de diversidade genética e estrutura de populações, por serem os
marcadores que possuem o mais elevado conteúdo de informação de polimorfismo, e por
serem de fácil utilização (Ferreira & Gratapaglia, 1998). O objetivo deste trabalho foi
caracterizar, com auxilio de marcadores SSR, a diversidade genética de mandioca em
roçados de várzea e terra firme localizados na Reserva de Desenvolvimento Sustentável
Amanã, região do Médio Solimões, Amazonas.
MATERIAL E MÉTODOS
As 56 etnovariedades (dentre as quais encontram-se possíveis clones) de mandioca
utilizadas neste trabalho foram coletadas em roças de agricultura tradicional localizadas
em cinco comunidades, sendo três situadas em ambiente de terra firme (Boa Esperança –
BE, Boa Vista do Calafate – CA, Monte Sinai – MS) e duas em ambiente de várzea (Nova
Samaria – SA e São Paulo do Coraci – SP). As comunidades encontram-se na Reserva
de Desenvolvimento Sustentável Amanã. Para a extração do DNA foi utilizada a
metodologia de Elias et al. (2004), modificada, baseada no tampão CTAB 3%. A
quantificação foi realizada em gel de poliacrilamida a 4% corado com nitrato de prata.
Nove primers pré-estabelecidos por Chavarriaga-Aguirre et al. (1998) foram utilizados na
amplificação dos microssatélites. Estes foram amplificados conforme o seguinte
programa: 4 min a 95ºC, 29 ciclos de 1 min a 95ºC, 2 min numa temperatura definida para
cada primer e 2 min a 72ºC, e temperatura para extensão final de 1 min a 72ºC. O
2
material amplificado foi separado em gel de poliacrilamida a 6%, corado com nitrato de
prata e fotografado com máquina digital após avaliação.
Utilizando o software GDA foram estimados diversos parâmetros: número médio de alelos
por loco polimórfico (Ap), percentagem de locos polimórficos (P), e índices de diversidade
[heterozigozidade média observada ( H o ), heterozigosidade média esperada ( H e ) ou
diversidade gênica, e índice de fixação de Wright (f)]. Para avaliar a distribuição da
diversidade genética entre e dentro das roças foi utilizado o programa FSTAT e para
análise de agrupamento calculou-se o índice de similaridade de Jaccard pelo método
UPGMA utilizando o software NTSYS.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os parâmetros de diversidade genética mostraram-se elevados (Ap = 2,53; P = 87,5%;
H o = 0,443; H e = 0,565; f = 0,269), confirmando a importância do sistema tradicional na
Reserva Amanã para a manutenção da diversidade genética da mandioca na Amazônia.
A maior parte da variabilidade genética observada está concentrada dentro de roças (95%
da variação total), o que pode ser relacionado com o sistema reprodutivo alógamo da
mandioca e também pelo amplo sistema de trocas efetuado pelos agricultores que
possibilitam um grande fluxo gênico entre as roças. Na análise de agrupamento (Figura 1)
verificou-se uma variação genética de até 72% entre as etnovariedades, onde apesar de
algumas variedades serem consideradas clones pelos agricultores, apenas uma duplicata
foi identificada. Foi possível observar também que as variedades cultivadas nas
comunidades localizadas em ambiente de várzea (SA e SP) e terra firme (BE, CA e MS)
tendem a formação de grupos isolados, o que pode ser explicado pela seleção natural a
que estas variedades são submetidas,
onde as variedades com característica mais
precoce são predominantemente plantadas em roças de várzea, para evitar os períodos
de cheia.
As etnovariedades de mandioca originárias da Reserva de Desenvovimento Sustentável
Amanã são constituídas de grande recurso genético que deve ser conservado, podendo
ser utilizado em programas de melhoramento genético da espécie.
LITERATURA CITADA
AMOROZO, M.C.M. Management and conservation of Manihot esculenta Crantz
germplasm by traditional farmers in Santo Antônio do Leverger, Mato Grosso State, Brasil.
Etnoecologica. v. 4, p. 69 – 83, 2000.
BOSTER, J.S. Classification, cultivation, and selection of Aguaruna cultivars of Manihot
esculenta (Euphorbiaceae). Advances in Economic Botany, v.1, p.34-47, 1984.
3
CHAVARRIAGA-AGUIRRE, P.; MAYA, M.M.; BONIERBALE, M.W.; KRESOVICH, S.;
FREGENE, M.A.; TOHME, J.; KOCHERT, G. Microsatellites in cassava (Manihot
esculenta Crantz): discovery, inheritance and variability. Theoretical Applied Genetics,
v.97, p.493-501, 1998.
ELIAS, M.; MÜHLEN, G.S.; MCKEY, D.; ROA, C.; TOHME, J., Genetic diversity of
traditional South American landraces of cassava (Manihot esculenta Crantz): an analysis
using microsatellites. Economy Botanic, v.58, p.242-256, 2004.
FERREIRA, M.E.; GATTAPAGLIA D. Introdução ao uso de marcadores moleculares em
análise genética. 2ª Ed., Brasília: EMBRAPA/CERNAGEM, 1998. 220p.
SALICK, J.; CELINESE, N.; KNAPP, S. Indigenous diversity of cassava: generation,
maintenance, use and loss among the Amuesha, Peruvian upper Amazon. Economic
Botany, v.51, n.1, p.6-19, 1997.
Figura 1. Dendrograma de 56 etnovariedades de mandioca coletadas em comunidades
localizadas na Reserva de Desenvolvimento Sustentável Amanã.
4