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Loss of genetic variability in natural populations affects negatively the adaptive and evolutive process of plant species. In this context, the objective of this work was to evaluate the existing genetic variability between and within natural populations of P. platycephala, using biometric characters of fruits and seeds and physiological characters of seeds and seedlings, and, thus, assess the potential for selection of mother trees, indicate areas for seed collection and use, and generate support for conservation and pre-breeding of plant species. A completely randomized experimental design was used, with 45 treatments (progenies) and four replications of 25 seeds. The progenies were evaluated in laboratory, using seeds collected from 45 mother trees sampled in three natural populations. The following characters were evaluated: seed germination percentage, germination speed index, and mean germination time; shoot and main root lengths; and seedling shoot and root dry weights. The data were subjected to RELM/BLUP analysis for estimating genetic parameters and correlations and to analyses of genetic divergence (UPGMA). The populations present genetic differences to each other and a significant variation between progenies for all characters evaluated, and the variation was greater within the populations. The characters evaluated present high genetic control; therefore, they can be used in analysis of genetic variability of populations and progenies of P. platycephala, thus assisting in the identification of areas for seed collection, conservation programs, and pre-breeding of the species. RESUMO A perda da variabilidade genética de populações naturais implica negativamente no processo adaptativo e evolutivo das espécies. Nesse contexto, objetivou-se avaliar a variabilidade genética existente entre e dentro de populações naturais de P. platycephala, a partir de caracteres biométricos de frutos e sementes e fisiológicos de sementes e plântulas, e assim, verificar o potencial para seleção de árvores matrizes e indicar áreas para coleta e uso de sementes, como também gerar subsídios para conservação e pré-melhoramento genético da espécie. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com 45 tratamentos (progênies) e quatro repetições de 25 sementes cada. As progênies foram avaliadas em laboratório, a partir de sementes coletadas de 45 matrizes amostradas em três populações naturais. Para tanto, avaliou-se os seguintes caracteres: porcentagem de germinação, índice de velocidade de germinação, tempo médio de germinação, comprimento de parte aérea e raiz principal, massa seca da parte aérea e do sistema radicular de plântulas. Os dados foram submetidos a análise RELM/BLUP para estimativa dos parâmetros genéticos, correlações e análises de divergência genética (UPGMA). As populações apresentam diferenças genéticas entre si, e variação significativa entre progênies para todos os caracteres avaliados, sendo maior a variação dentro do que entre populações. Os caracteres avaliados apresentam alto controle genético, portanto, estes podem ser utilizados na análise da variabilidade genética de populações e progênies de P. platycephala, auxiliando assim na identificação de áreas para a coleta de sementes, programas de conservação e pré-melhoramento genético da espécie.