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Orientador: Vera Nisaka Solferini Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Mestrado

Orientador: Vera Nisaka Solferini Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Tomoplagia reticulata (Diptera: Tephritidae) é um fitófago especialista em Eremanthus glomerulatus (Asteraceae). Os adultos ovipõem nas inflorescências da planta hospedeira, onde as larvas se desenvolvem. O histórico de coletas de T. reticulata mostra uma grande variação na quantidade de insetos infestando cada indivíduo de E. glomerulatus. A fim de verificar se a variação no número de herbívoros nas populações do hospedeiro é associada a alguma característica química e/ou genética deste, comparamos as variabilidades genética e química entre indivíduos de E. glomerulatus com diferentes níveis de infestação por T. reticulata (cap. 1). Eremanthus glomerulatus tem baixa variabilidade genética, provavelmente associada à distribuição restrita desta espécie. Apesar da distribuição fragmentada, há pouca estruturação entre as populações desta planta, explicada pelo maior fluxo gênico entre ambientes fragmentados em espécies anemocóricas. As características genéticas e químicas de E. glomerulatus não explicam a variação no nível de herbivoria das populações do hospedeiro. No capítulo 2, testamos a hipótese de que fitófagos especialistas apresentam maior diferenciação genética e menor diversidade do que generalistas, comparando o nível de variabilidade e estrutura genética de T. reticulata com o de outros fitófagos com diferentes amplitudes de hospedeiro. As populações de T. reticulata apresentaram baixa variabilidade e grande estruturação genética, o que é associado à distribuição fragmentada da planta hospedeira, que restringe a distribuição das pequenas populações do inseto. No capítulo 3, caracterizamos a composição genética das populações de Tomoplagia reticulata e de T. pallens, uma espécie irmã. Ambas as espécies parasitam E. glomerulatus; T. reticulata ocorre em MG e T. pallens em GO. Há uma zona de contato entre as espécies no Sul de MG, onde elas hibridizam. Ocasionalmente T. pallens chega ao centro de MG (Santana do Riacho), região mais fria. Esta migração provavelmente está associada a anos excepcionalmente quentes. Abstract: Tomoplagia reticulata (Diptera: Tephritidae) is a phytophagous insect which is specialist on Eremanthus glomerulatus (Asteraceae). Adults oviposit in flower heads, where larvae develop. Sampling records for T. reticulata show that there is great variation in the number of insects parasitizing each plant. To verify if this variation is associated with chemical or genetic characteristics of the host plant, we assayed E. glomerulatus' genetic and chemical variability and compared between individuals with different levels of infestation by T. reticulata (chapter 1). Eremanthus glomerulatus has low genetic variability, probably related to its narrow geographic distribution. There is low genetic structure among populations despite its fragmented distribution, due to enhance gene flow in fragmented habitats in anemocoric species. E. glomerulatus' chemical and genetic characteristics don't explain variation in herbivory. In chapter 2, we tested the hypothesis that herbivorous insect species with narrow diet breadth are expected to be more prone to genetic differentiation and lower genetic diversity than insect species with a wider diet breadth, comparing T. reticulata's genetic variability and structure with other phytophagous with different host ranges. Tomoplagia reticulata has low genetic variability and great genetic structure, which is associated with its host fragmented distribution that restricts the distribution of insect populations. In chapter 3, we described genetic composition of Tomoplagia reticulata and T. pallens, a sister species. Both of them parasitize E. glomerulatus; T. reticulata occurs in MG and T. pallens in GO. There is a contact zone between them in southern MG, where they hybridize. Occasionally, T. pallens arrives in the center of MG (Santana do Riacho), a colder region. This migration is probably associated with extremely hot years. Doutorado Genética Animal e Evolução Doutor em Genética e Biologia Molecular

Orientadores: Maria Imaculada Zucchi, Ricardo Ribeiro Rodrigues Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: A degradação ecológica e o desflorestamento são processos que se iniciaram há muito tempo e cuja história confunde-se com a da agricultura. A Mata Atlântica é a segunda maior floresta tropical em ocorrência e importância na América do Sul, possuindo grande diversidade biológica e altos níveis de endemismo. A ocupação desordenada da Mata Atlântica causou sua redução a 11,26% de sua área original, com distribuição de forma fragmentada pelo território brasileiro. A destruição da Mata Atlântica tem resultado na eliminação de muitas populações e, potencialmente, na erosão da diversidade genética de diversas espécies. Essa combinação de alto endemismo e forte ameaça de extinção, faz com que a Mata Atlântica seja considerada um hotspot para a conservação. Nas últimas décadas a recuperação de ecossistemas degradados recebeu a atenção da comunidade científica, dando origem ao campo do conhecimento chamado Ecologia da Restauração, que se dedica aos estudos teóricos dos princípios, práticas, resultados e conseqüências de projetos de restauração. O estudo e monitoramento de áreas de restauração florestal é essencial para melhorar as técnicas de restauração em ecossistemas tropicais e subtropicais. Para que uma determinada espécie se perpetue em uma área em processo de restauração, é preciso que a mesma desenvolva todo o seu ciclo de vida e que gerem descendentes capazes de se desenvolver a ponto de substituir as árvores mães quando as mesmas entrarem em senescência. Por isso há a necessidade de se estudar a variabilidade genética de populações arbóreas dentro de áreas de floresta restaurada, assim como a ocorrência e efetividade do fluxo gênico entre estas áreas e os fragmentos de seu entorno. Neste trabalho, estudamos a variabilidade genética de Myroxylon peruiferum L. f., em duas diferentes áreas de restauração florestal e em duas áreas de remanescentes naturais de Floresta Estacional Semidecidual. Nossos resultados indicam que as restaurações florestais de Cosmópolis e Iracemápolis conservam diversidades genéticas HE e alélicas semelhantes às de remanescentes naturais. A principal diferença entre áreas naturais e restauradas foi a menor riqueza de alelos endêmicos nestas últimas o que é um efeito de amostragem que favorece a perda de alelos raros. A área de restauração florestal mais antiga em Cosmópolis apresentou uma estruturação genética espacial compatível com a de áreas naturais. O mesmo não ocorreu com a restauração mais recente de Iracemápolis. Observou-se a ocorrência de estruturação genética local nas áreas naturais e na área de restauração mais antiga e indícios de fluxo gênico entre os áreas nativas e restauradas. Um estudo adicional do efeito de amostragem sobre as freqüências alélicas demonstrou o fenômeno de perda de alelos com baixa freqüência em eventos de amostragem. O mesmo trabalho indicou que uma amostra de cerca de 30 indivíduos é capaz de representar adequadamente alelos com freqüências acima de 0,05; sendo este um bom número a se considerar na seleção de matrizes para fornecimento de mudas para restauração florestal Abstract: Ecological degradation and deforestation are processes that started long ago and whose history is intertwined with that of agriculture. Atlantic Forest is the second largest rainforest in occurrence and importance in South America, having great biological diversity and high levels of endemism. Disordered occupation of Atlantic Forest caused its reduction to 11.26% of the original area, with distribution in forest fragments poorly conected across the Brazilian territory. Destruction of the Atlantic Forest has resulted in the elimination of many populations and potentially the erosion of genetic diversity of several species. This combination of high endemism and strong threat of extinction causes the Atlantic Forest to be considered a hotspot for conservation. In the last decades recovery of degraded ecosystems has received attention from the scientific community giving birth to an new area of knowledge called the Restoration Ecology. The study and monitoring of areas of forest restoration is essential to improve restoration techniques in tropical and subtropical ecosystems. For a given species to perpetuate itself in an area undergoing a restoration process, it needs to develop its whole life cycle and generates progeny capable of developing to the point of replacing mothers trees when they die. Therefore there is a need to study the genetic variability of tree populations within areas of restored forest, as well as the occurrence and effectiveness of gene flow between these areas and surrounding fragments. We studied the genetic variability of Myroxylon peruiferum L. f., in two different areas of forest restoration and in two areas of natural remnants of semideciduous forest. Our results indicates that restorations in Cosmopolis and Iracemápolis conserve genetic and allelic diversity HE similar to that of natural remnants. The main difference between natural and restored areas was the lowest richness of endemic alleles which is the result of a sampling effect that favors the loss of rare alleles. The area of older forest restoration in Cosmopolis presented a spatial genetic structure consistent with natural areas. This did not occur with the newer restoration in Iracemápolis. We observed the occurrence of local genetic structure in natural areas and in the area of older restoration and evidence of gene flow between native and restored areas. An additional study about the effect of sampling size on allele frequencies showed the phenomenon of loss of low frequency alleles in sampling events. The same study found that a sample of about 30 individuals are able to adequately represent alleles with frequencies above 0.05; this is a good number to consider in selecting matrix trees to supply seedlings for forest restoration Doutorado Genética Vegetal e Melhoramento Doutor em Genética e Biologia Molecular

Bemisia tabaci é um inseto-praga polífaga estabelecida no Brasil há quase 100 anos. Esforços para mapear e identificar variantes desta espécie e as plantas hospedeiras em todo o Brasil demonstraram sucesso limitado devido à escassez de amostras de vários estados, incluindo biomas únicos Brasileiros e, à falta de coleta a longo prazo, especialmente nas regiões norte e nordeste. Neste estudo, analisamos novas amostras dos 26 estados brasileiros e do Distrito Federal coletadas de 2014 a 2019 e, também amostras de uma coleção de museu da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia de 1989 a 2005. Os objetivos foram identificar a entrada e a adaptação ambiental de haplótipos, mapear suas distribuições e plantas hospedeiras no Brasil. As amostras de moscas-brancas foram analisadas utilizando marcadores genéticos de DNA mitocondrial (mtDNA) citocromo oxidase I (COI) e DNA nuclear (nDNA) (L11). Foram geradas informações e um banco de dados de nucleotídeos (~753 pb) para ambas as coleções. Interessantemente, todas as amostras da coleção de museu analisadas pertenciam ao haplótipo B. A amostra mais antiga foi coletada em 1989, no Rio de Janeiro (região sudeste) e a segunda em 1990 no Ceará (região nordeste). Na coleção de 2014-2019 foram identificados haplótipos nativos (A) em 12 estados brasileiros. O haplótipo invasor B foi identificado em todo o país, exceto em Santa Catarina (região sul). O haplótipo invasor Q foi detectado em Alagoas, Maranhão, São Paulo, Paraná e no Rio Grande do Sul. Três possíveis novas plantas hospedeiras para B. tabaci foram registradas: haplótipo-A em Acacia mangium (Acaciaceae) em Roraima (região norte); o haplótipo B em Spondias mombin (Anacardiaceae) no Ceará; e em Xanthosoma sagittifolium (Araceae) no Rio de Janeiro. Essas descobertas sobre novas datas e locais de entrada do haplótipo B bem como novas plantas hospedeiras para os haplótipos nativos e invasores e suas dispersões no país, terão impacto nas estratégias de manejo desta praga no Brasil e nas Américas. Bemisia tabaci is a polyphagous insect-pest that has been established in Brazil for almost 100 years ago. Efforts to map and identify variants of this species and host plants across Brazil have shown limited success due to the scarcity of samples from several states, including unique Brazilian biomes, and the lack of long-term collection, especially from the north and northeast regions. In this study, we analyzed new samples from the 26 states and the Federal District collected from 2014 to 2019 as well as a duplicate of the Embrapa Genetic Resources and Biotechnology museum collection from 1989 to 2005. The objectives were to identify the entry and environmental adaptation of haplotypes, map its distributions, and host plants in Brazil. The whiteflies´ samples were analyzed using mitochondrial DNA (mtDNA) cytochrome oxidase I (COI) and nuclear DNA (nDNA) (L11) genetic markers. Information and a nucleotides database were generated (~753 bp) for both collections. Interestingly, all the analyzed samples from the museum collection belonged to B-haplotype. The oldest sample was collected in 1989, in Rio de Janeiro (southeast region), and the second in 1990 in Ceará (northeast region). In the 2014-2019 collection, native A-haplotypes were identified in 12 Brazilian states. Invasive B-haplotype was identified throughout the country, except in Santa Catarina (southern region). The invasive Q-haplotype was detected in Alagoas, Maranhão, São Paulo, Paraná, and the Rio Grande do Sul. Three possible new host plants for B. tabaci were registered: A-haplotype on Acacia mangium (Acaciaceae) in Roraima (northern region); B-haplotype on Spondias mombin (Anacardiaceae) in Ceará; and Xanthosoma sagittifolium (Araceae) in Rio de Janeiro. These discoveries of new entry dates and locations of B-haplotype, as well as new host plants for native and invasive haplotypes and their dispersions in the country will have an impact on the management strategies for this pest in Brazil and the Americas. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Recentemente, têm surgido pesquisas, cruzamentos e seleção de linhagens genéticas e variedades de arroz de tipo especial que fornecem maior lucratividade e valor agregado à cadeia produtiva e maior rentabilidade ao produtor. Esses grãos são denominados como especiais porque apresentam peculiaridades em um ou mais aspectos relacionados ao grão como tamanho, forma e aroma. Um composto volátil simples, 2-acetil-1-pirrolina (2AP), comprovadamente é o principal responsável pelo aroma do arroz. As variedades de arroz aromático são muitas vezes descritas como “popcorn-like”. O Jasmine tailandês e Basmati indiano são os tipos mais amplamente reconhecidos e desejados pelos consumidores e atraem preço premium no mercado, além disso, a demanda global por arroz aromático está aumentando. O objetivo desta pesquisa foi identificar a presença e intensidade de aroma e caracterizar a qualidade física e culinária de grãos aromáticos visando o desenvolvimento desse tipo especial de arroz. Foram analisadas amostras do ensaio de campo conduzido em 2015/16, em Goianira, Goiás, na Fazenda Palmital da Embrapa Arroz e Feijão, composto por56 tratamentos, sendo 52 acessos de arroz aromático do Banco Ativo de Germoplasma (BAG Arroz) da Embrapa e quatro testemunhas que contemplam os padrões não aromáticos e aromáticos de referência no mercado brasileiro e internacional (IRGA 417, EMPASC 104, IAC 500 e Jasmine 85). Após colheita, as amostras foram limpas, classificadas e seguiram para o beneficiamento em engenho de prova e os grãos polidos foram avaliados quanto ao grau de polimento e analisadas quanto ao teor de amilose aparente, temperatura de gelatinização, perfil viscoamilográfico, teste de cocção, elongação e aroma. Dentre as 52 variedades Basmati, 34 apresentaram aroma medianamente intenso; 2 ausente; 3 variedades apresentaram aroma intenso e 13 variedades apresentaram aroma pouco intenso. Os testes mostraram predomínio de grãos pegajosos e macios, com baixo rendimento de inteiros e alto poder de elongação, alta temperatura de gelatinização e baixo teor de amilose. Em relação ao aroma conclui-se que as variedades do tipo Basmati apresentaram considerável presença e intensidade de aroma característico. Recently, researches, crosses and selection of genetic and varietal lines of rice of special type have appeared, with greater growth and added growth to the productive chain and greater profitability to the producer. These grains are referred to as special because they presented peculiarities in one or more grain-related as size, shape and aroma. A simple volatile compound, 2-acetyl-1-pyrroline (2AP), is shown to be primarily responsible for the aroma of rice. The varieties of scented rice are often described as "popcorn-like". Thai Jasmine and Indian Basmati are the types most widely recognized and desired by consumers and consumers. "Premium" in the market, in addition, the global demand for fragrant rice is increasing. The objective of this research was to identify a presence and intensity of aroma and to characterize a physical and culinary quality of aromatic grains aiming the development of this special type of rice. Samples from the field trial were analyzed in 2015/16, in Goianira, Goiás, at the Fazenda Palmital da Embrapa Arroz e Feijão, composed of 56 treatments, of which 52 were accessions of aromatic rice from the Embrapa Germplasm Active Bank (BAG Arroz) and Four (IRGA 417, EMPASC 104, IAC 500 and Jasmine 85). The results of this study are presented in Table 1. After being harvested, the samples were cleaned, classified and followed for processing in the test mill, and the polished grains were oriented to the degree of polishing and analysis of the apparent amylose content, gelatinization temperature, visco- amylographic profile, cooking test, elongation And aroma. Among 52 different Basmati, 34 presented medium intense aroma; 2 absent; 3 varied had intense aroma and 13 varied showed little intense aroma. The tests showed a predominance of sticky and soft grains, with low integer yield and high elongation power, high gelatinization temperature and low amylose content. In relation to the aroma it is concluded that as varied of the Basmati type they presented considerable presence and intensity of characteristic aroma. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

A mudança na composição das plantas-hospedeiras na paisagem agrícola pode gerar seleção divergente suficiente para permitir a adaptação ecológica que leva a especialização e subsequentemente à especiação de espécie de insetos. O objetivo deste estudo foi determinar a diversidade e estruturação genética de populações de Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Lepidoptera: Crambidae), coletadas em duas culturas hospedeiras, utilizando marcadores microssatélites. As amostras de lagartas foram coletadas em plantas de arroz e cana-de-açúcar em diferentes áreas de cultivo durante a safra 2012/2013, nos Estados de Tocantins, Goiás, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul e Rio Grande do Sul. No total, foram encontrados 127 alelos distribuídos entre oito locos em dezessete populações com um total de 426 indivíduos. Os locos foram polimórficos, com média de 15,87 alelos. Os valores de heterozigosidade média esperada (HE) e observada (HO) para os locos foram de 0,579 e 0,350, respectivamente. Um menor número de alelos (35) foi encontrado na população Morrinhos, em contraposição à população de Formoso do Araguaia que apresentou o maior (62). Da mesma forma, o maior e o menor número médio de alelos por locos (Am) foram observados nestas populações (7,75 e 4.38). A população oriunda de Formoso do Araguaia apresentou o maior valor médio para a riqueza alélica (6,82). A média do conteúdo de informação polimórfica (PIC) nas populações de D. saccharalis foi de 0,530. Os índices de fixação intrapopulacional (f) apresentaram valores positivos e significativamente diferentes de zero com valor médio de 0,403. O coeficiente de endogamia da espécie foi de 0,399. Os valores de FIT e FST (θ) estimados foram respectivamente 0,437 e 0,062. Estas estimativas globais indicaram que há estruturação genética entre estas populações. Apesar das estimativas globais terem indicado estruturação genética, a estruturação entre as populações (θ) em cana-de-açúcar não foi significativa, ao contrário das populações em arroz as quais os valores de θ foram significativos. Houve correlação significativa entre as distâncias genéticas e geográficas estimadas por meio do teste de Mantel (r=0,76; p= 0,0033) indicando um padrão de aumento da distância genética com o aumento da distância geográfica. Na análise de agrupamento e estruturação populacional, formaram-se dois grupos. O primeiro formado por populações oriundas do Estado de Goiás e o segundo composto pelas populações de Mato Grosso, Mato Grosso do Sul e Rio Grande do Sul. A população de Formoso do Araguaia, amostrada na cultura do arroz apresentou-se em uma posição intermediária aos dois grupos formados. Estes resultados indicam que a diversidade genética de D. saccharalis está estruturada no espaço e que a planta-hospedeira, neste estudo, não teve um papel fundamental no processo de divergência genética de populações. The change in composition of the host-plants in the agricultural landscape can generate enough divergent natural selection to allow ecological adaptation that leads to specialization and subsequently to speciation in species of insect. The objective of this study was to determine the diversity of genetic and population structures of Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Lepidoptera: Crambidae), which was collected in two hostplants using microsatellite markers. Samples of larvae of this stem borer were collected on rice and sugarcane in different fields during the harvest of 2012/2013 in the states of Tocantins, Goiás, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, and Rio Grande do Sul. A total of 127 alleles were found distributed among the eight loci in seventeen populations, with a total of 426 individuals. The loci were highly polymorphic, with average of 15,87 alleles. The expected heterozygosity (HE) and observed (HO) were 0,579 and 0,350, respectively. A lower total number of alleles (35) was found in population of Morrinhos, as opposed to Formoso do Araguaia which has the largest (62). The same way, the smallest and the largest average number of alleles per locus (Am) were observed in these populations (4,38 and 7,75). The population from the Formoso do Araguaia showed the highest value for the allelic richness (6,82). In all populations, the observed heterozygosity (HO) was lower than expected (HE). The average polymorphic information content (PIC) in populations of D. saccharalis was 0,530. The intrapopulational fixation indexes (f) estimated for each population showed positive values and significantly different from zero with a average value of 0,403. The coefficient of inbreeding species was 0,399. The estimates FIT and FST (θ) values were 0,437 and 0,062 respectively. These global estimates indicated that there is genetic structure among these populations. Despite global estimates had indicated genetic structure, the structuring (θ) among of populations of the sugarcane was not significant; in contrast with the populations of the rice which showed θ values significant. There was a significant correlation between genetic and geographic distances estimated using the Mantel’s test (r=0,76; p= 0,0033), in which there is an increase in pattern of genetic distance with the increase of geographic distance in cluster analysis and population structures observed with the formation of the two groups of populations. The first was formed by populations from the state of Goiás and the second was composed of populations of Mato Grosso, Mato Grosso do Sul and Rio Grande do Sul. The population of Formoso do Araguaia sampled in rice showed in an intermediate position to the two groups formed. These results indicate that the genetic diversity of D. saccharalis is structured in space and the plant-host, in this study, did not have a key role in the process of genetic divergence populations. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES