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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS INSTITUTO DE BIOLOGIA BRENDA GABRIELA DIAZ HERNANDEZ GENÔMICA E ESTRUTURA POPULACIONAL DA MACAÚBA [Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. ex Mart.], VISANDO SUBSIDIAR À DOMESTICAÇÃO DA ESPÉCIE. CAMPINAS, SP 2020 BRENDA GABRIELA DIAZ HERNANDEZ GENÔMICA E ESTRUTURA POPULACIONAL DA MACAÚBA [Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. ex Mart.], VISANDO SUBSIDIAR À DOMESTICAÇÃO DA ESPÉCIE. Tese apresentada ao Instituto de Biologia da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do Título de Doutora em GENÉTICA E BIOLOGIA MOLECULAR, na Área de GENÉTICA VEGETAL E MELHORAMENTO Orientadora: Profa. Dra. Maria Imaculada Zucchi ESTE ARQUIVO DIGITAL CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA TESE DEFENDIDA PELA ALUNA BRENDA GABRIELA DIAZ HERNANDEZ E ORIENTADA PELA PROFA. DRA. MARIA IMACULADA ZUCCHI. CAMPINAS 2020 Ficha catalográfica Universidade Estadual de Campinas Biblioteca do Instituto de Biologia Mara Janaina de Oliveira - CRB 8/6972 Diaz Hernandez, Brenda Gabriela, 1983- D543g DiaGenômica e estrutura populacional da macaúba [Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. ex Mart.], visando subsidiar à domesticação da espécie / Brenda Gabriela Diaz Hernandez. – Campinas, SP : [s.n.], 2020. DiaOrientador: Maria Imaculada Zucchi. DiaCoorientador: Jorge Maurício Costa Mondego. DiaTese (doutorado) – Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia. Dia1. Óleos vegetais. 2. Genotipagem por sequenciamento. 3. Polimorfismo de nucleotídeo único. 4. Repetições de microssatélites. I. Zucchi, Maria Imaculada. II. Costa Mondego, Jorge Maurício. III. Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Biologia. IV. Título. Informações para Biblioteca Digital Título em outro idioma: Genomics and population structure of Macaúba [Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. ex Mart.], aimed the species domestication Palavras-chave em inglês: Vegetable oils Genotyping by sequencing Polymorphism single nucleotide Microsatellite repeats Área de concentração: Genética Vegetal e Melhoramento Titulação: Doutora em Genética e Biologia Molecular Banca examinadora: Maria Imaculada Zucchi [Orientador] Anete Pereira de Souza Vera Nisaka Solferini Sérgio Yoshimitsu Motoike Erick Mauricio Goes Cordeiro Data de defesa: 27-11-2020 Programa de Pós-Graduação: Genética e Biologia Molecular Identificação e informações acadêmicas do(a) aluno(a) - ORCID do autor: https://orcid.org/0000-0001-7787-852 - Currículo Lattes do autor: http://lattes.cnpq.br/6152103895832535 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) Campinas, 27 de novembro de 2020. COMISSÃO EXAMINADORA Profa. Dra. Maria Imaculada Zuchhi Profa. Dra. Anete Pereira de Souza Profa. Dra. Vera Nisaka Solferini Prof. Dr. Sérgio Yoshimitsu Motoike Prof. Dr. Erick Mauricio Goes Cordeiro Os membros da Comissão Examinadora acima assinaram a Ata de Defesa, que se encontra no processo de vida acadêmica do aluno. A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no SIGA/Sistema de Fluxo de Dissertação/Tese e na Secretaria do Programa em Genética e Biologia Molecular da Unidade Instituto de Biologia. AGRADECIMENTOS O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001. À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) pela concessão do auxílio à pesquisa ao projeto temático (2014/23591-7) e pelo apoio através da concessão da bolsa de estudos de doutorado (2017/22987-2). Ao Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular da UNICAMP, pela oportunidade de realizar o doutorado e pela infraestrutura e recursos humanos. À minha orientadora, Profa. Dra. Maria Imaculada Zucchi, pela oportunidade de trabalhar ao seu lado, com profissionalismo, confiança e amizade. Obrigada pelas palavras de incentivo, sempre no momento certo, e por todo apoio profissional e pessoal. Ao meu coorientador, Dr. Jorge Mondego, pelas discussões e por todas as contribuições durante o desenvolvimento do projeto. Ao Dr. Carlos Colombo, pela disponibilidade da estrutura necessária para o desenvolvimento deste trabalho e por toda contribuição intelectual. À Profa. Dra. Anete Pereira, por disponibilizar seu laboratório e ao Alessandro Alves e Aline Morais, pela ajuda no desenvolvimento das bibliotecas genômicas. A todos meus colegas e amigos do Centro de Recursos Genéticos Vegetais do IAC pela convivência dentro e fora do ambiente de trabalho, que tornaram mais ameno este caminho. Aos colegas e amigos do grupo de Genética e Genômica da conservação, pela convivência e o conhecimento compartilhado. Ao Diego Wassner, Suelen Vianna, Luiz Berton, Joaquim Azevedo e Anna Neubauer, pelo auxílio nas coletas de material botânico. A meu filho, pela paciência nos momentos em que não consegui ser a super herói que ele desejava que eu fosse, e ao meu marido, pelo amor, apoio incondicional e incentivo, sempre dizendo “vai dar tudo certo”. A minha família, pelo apoio e carinho de sempre. A todos que de forma direta ou indireta, contribuíram para o êxito deste trabalho. Obrigado! RESUMO Acrocomia (Arecaceae) é um gênero com ampla distribuição na América neotropical e ao qual são atribuídas oito espécies. A. aculeata é a espécie mais importante devido ao maior potencial em produzir óleo, semelhante ao da palma de óleo ou dendê, porém com a vantagem de poder ser cultivada em áreas com déficit hídrico, característica que tem motivado seu interesse econômico e o crescente aumento das áreas de cultivo comercial. Considerada uma espécie com grau de domesticação incipiente, cultivares comerciais ainda não estão disponíveis e os desafios quanto à consolidação da cadeia produtiva dessa espécie vem merecendo a atenção da comunidade científica nacional e internacional. Neste contexto, tendo em vista a importância da domesticação e melhoramento genético de A. aculeata e outras espécies do gênero, os objetivos deste projeto foram: a) analisar e compreender o conteúdo e a estruturação da diversidade genômica por SNPs, visando elucidar as relações genéticas entre as espécies do gênero Acrocomia e A. aculeata de diferentes países americanos; b) elucidar o status taxonômico entre A. aculeata e A. totai e identificar a ocorrência de possíveis híbridos interespecíficos, utilizando marcadores de repetição de sequência simples (SSR) e, c) analisar o sistema de cruzamento e a diversidade genética de progênies de polinização aberta (OPP) de A. aculeata para prever sua vulnerabilidade genética. Nossos resultados mostraram-se parcialmente congruentes com a atual classificação taxonômica baseada em caracteres morfológicos, recuperando a separação das espécies A. aculeata, A. totai, A. crispa e A. intumescens como grupos taxonômicos distintos. A. aculeata apresentou uma subestrutura genética acentuada, revelando dois grandes grupos genéticos, correspondendo a uma divisão norte-sul do equador. Com base na utilização de SNPs e marcadores microssatélites, foi corroborada uma diferenciação genética entre A. aculeata e A. totai como espécies diferentes, sendo que A. totai possui o maior nível de diversidade. Os resultados também mostraram que não houve perda significativa na diversidade genética das OPPs derivadas de seleção artificial em populações naturais. Em conclusão, nossos resultados evidenciaram a aplicabilidade dos marcadores SNPs e SSR como referência para futuros estudos sobre o gênero Acrocomia, além de fornecer uma visão mais global da diversidade genômica de A. aculeata e outras espécies de Acrocomia, informações úteis para definir estratégias de conservação e melhoramento genético nos diferentes países onde a espécie ocorre. Palavras-chave: Óleo vegetal, Genotipagem por sequenciamento, Polimorfismo de nucleotídeo único, Repetições de microssatélites ABSTRACT Acrocomia (Arecaceae) is a neotropical genus that is attributed eight species with a wide distribution in America. A. aculeata is the most important species because its potential to supply oil with the same production capacity as oil palm, but which can be grown in areas with water deficit, characteristic that has motivated its commercial interest and increased commercial planting. Considered a species with a certain degree of incipient domestication, commercial cultivars are not yet available, and the challenges regarding the consolidation of the productive chain of this species deserve the attention of the scientific community. In this context, in view of the importance of domestication and genetic improvement of A. aculeata and other species of the genus, the objectives of this research project were a) to analyze and understand the content and structuring of A. aculeata genomic diversity by SNPs, with the objective of elucidating the genetic relationships between species Acrocomia and A. aculeata from different American countries; b) to elucidate the taxonomic status between A. aculeata and A. totai and identify the occurrence of natural interspecific hybrids, using simple sequence repeat markers (SSR) and c) to analyze the mating system and genetic diversity of open-pollinated progenies (OPP) of A. aculeata to predict their genetic vulnerability. Our results showed partially congruent with the current taxonomic classification based on morphological characters, recovering the separation of the species A. aculeata, A. totai, A. crispa and A. intumescens as distinct taxonomic groups. A. aculeata showed an accentuated substructure within, showing two genetic groups, corresponding to a north– south split. Based on both using SNPs and microsatellites markers, was corroborated as