Caracterização genética, morfológica e fitoquímica de populações de Bromelia antiacantha (Bertol.) do Rio Grande do Sul

Abstract

As bromélias são plantas típicas do Novo Mundo e vêm sendo amplamente utilizadas para diversos fins, como ornamentação, fibras, forragem, alimentação, medicinal entre outros. Bromelia antiacantha Bertoloni pode ser encontrada em solos úmidos de floresta, restinga e na vegetação secundária, com distribuição do Espírito Santo até o Uruguai. É uma espécie poliplóide, parcialmente auto-incompatível, polinizada por beija-flores e com alta taxa de reprodução clonal. Os frutos são bagas, com propriedades fitoterápicas e utilizados na medicina popular na confecção de xarope para problemas respiratórios. Com o objetivo de estudar a diversidade genética em B. antiacantha, marcadores de microssatélites foram desenvolvidos (Capítulo 3). Os “primers” foram testados em 51 indivíduos de duas populações e pelo padrão de amplificação dos alelos podemos concluir que B. antiacantha é uma espécie autopoliplóide. Padrões de diversidade genética e estruturação populacional foram estudados utilizando cinco loci de microssatélites ao longo da planície costeira do Rio Grande do Sul e uma população de Santa Catarina, totalizando 167 indivíduos, amostrados em sete populações (Capítulo 4). Os resultados indicaram uma heterozigosidade esperada relativamente alta (HE = 0,705), porém há um déficit de heterozigotos em comparação com os valores de heterozigosidade obtidos (HO = 0,337). A riqueza alélica foi de 1,83 e o número médio de indivíduos com quatro alelos distintos foi de 6,4. As populações de B. antiacantha apresentaram uma forte estruturação populacional (GST = 0,219) e um alto coeficiente de endocruzamento (FIS = 0,539), com baixo fluxo gênico entre elas. Bromelia antiacantha tem um baixo recrutamento de sementes, alta taxa de reprodução clonal, que podem estar influenciando nos índices de diversidade e aumentando as diferenças genéticas entre as populações, embora ocorra preferencialmente fecundação cruzada. As populações de B. antiacantha apresentaram grande diversidade fenotípica considerando os caracteres avaliados (Capítulo 5), entretanto não há uma clara identidade considerando cada população. As folhas e brácteas apresentaram diferenças na produção de flavonóides e antocianinas nas quatro populações estudadas. O levantamento etnobotânico demonstrou que algumas comunidades rurais utilizam a planta, sendo que a porção mais utilizada, segundo os entrevistados, é o fruto para o preparo de xarope para doenças respiratórias. Bromelia antiacantha é uma espécie com forte potencial para exploração de seus recursos fitoterápicos, é uma planta de fácil cultivo, com alta viabilidade das sementes e reprodução clonal. As populações estudadas apresentaram diferenças genéticas intra e inter-populacionais. Desta forma, é extremamente importante que haja a conservação das mesmas, visando não só a conservação do próprio germoplasma, mas também a seleção de genótipos superiores para cultivo e / ou melhoramento genético.

The bromeliads are plants typical of the New World and have been widely used for various purposes, like ornaments, fiber, fodder, food, therapeutic and others. Bromelia antiacantha Bertoloni is found in moist soils of forest, restinga and secondary vegetation. It ranges from Espiríto Santo state, Brazil, to Uruguay. It is a polyploid species, partially self-incompatible, pollinated by hummingbirds, with high clonal reproduction. The fruits are edibles berries with phytotherapic properties which have been commonly used in folk medicine in the preparation of syrup for breathing problems. In order to start studying genetic diversity in B. antiacantha, two microsatellites loci were development (Chapter 3). The primers were tested in 51 individuals from two populations and according to the allele’s amplification pattern we can conclude that B. antiacantha is an autopolyploid species. Patterns of genetic diversity and population structure were studied using five microsatellite loci along the coastal lowland of Rio Grande do Sul and one population of Santa Catarina State, totalizing 167 individuals sampled in seven populations (Chapter 4). The main results indicated a relatively high expected heterozygosity (HE = 0.705), with a deficit of heterozygotes, when compared with observed heterozygosity values (HO = 0.337). The averaged allelic richness was 1.83 and the number of individuals with four different alleles was 6.4. Bromelia antiacantha showed strong population structure (GST = 0.219) and high coefficient of inbreeding (FIS = 0.539), with low gene flow among populations. Bromelia antiacantha has low seed recruitment, high clonal reproduction rate, which may be influencing the diversity index and the high genetic differences among populations, although cross-fertilization occurs preferentially. Populations of Bromelia antiacantha displayed great phenotypic diversity for those characters evaluated (Chapter 5), however there is no clear identity considering each population. Leaves and bracts exhibited differences deviation in the production of flavonoids and anthocyanins in the four populations studied. Ethnobotanical survey proved that people use the plant and the most used portion, according to interviewee, it is the fruit for preparing syrup for respiratory diseases. Bromelia antiacantha is a species with great potential to explore its phytotherapic resources easy cultivation, with high seed viability and clonal reproduction. In addition, the genetic diversity showed within and among populations, is a important factor which must be considered concerning the species conservation and the selection of superior genotypes for cultivation and / or improvement.