Germination in vitro, genetic diversity and mating system of Cedrela fissilis Vell, in central Brazil

Abstract

In northern Minas Gerais state, there is an ecotone formed by the junction of three vegetation formations, Atlantic dry forest, Cerrado, and Caatinga. This region is threatened by over-logging and habitat destruction. Several tropical tree species native to this ecotone are endangered by extinction, subject to overexploitation and habitat loss. Cedrela fissilis is a tropical tree species native to Brazil and distributed in seasonal forests and gallery forests of northern Minas Gerais. In this study, we analyzed the genealogical placement of a population from northern Minas Gerais (PAN) related to the two known lineages (East and West) of C. fissilis and carry out genetic structure and mating system analyses of its offspring. To obtain tissue from seedling suitable for DNA extraction we tested three disinfection methods, four culture media and a commercial substrate for plants. The results showed that the application of in- vitro techniques jointly with disinfection increased the germination by a factor from 3 to 5 with respect to the non-use of in-vitro techniques, and the double disinfection increased the germination by a factor of 1.7 respect of the simple disinfection. We found high values of genetic diversity that differentiate from both the East and West lineages; thus, PAN can be considered as a new source of variability within C. fissilis. The results confirmed that C. fissilis is as an outcrossed species with some proportion of selfing. PAN presented mating among relatives, and population structure among offspring as a consequence of deviations from random mating. We concluded that restrictions to gene-flow among reproductive trees lead to the high levels of genetic differentiation observed in PAN.

No norte do estado de Minas Gerais, existe um ecótono formado pela união de três formações vegetais, a Mata Atlântica, o Cerrado e a Caatinga. Esta região está ameaçada pela extração excessiva de madeira e destruição de habitat. Várias espécies de árvores tropicais nativas desta área de ecótono estão em perigo de extinção devido à sobre-exploração e perda de habitat. Cedrela fissilis é uma espécie de árvore nativa do Brasil e distribuída em florestas sazonais e matas ciliares no norte de Minas Gerais. Neste estudo, analisou-se a localização genealógica de uma população do Norte de Minas (PAN) em relação com as duas linhagens conhecidos (leste e oeste) de C.fissilis e, o estudo da estrutura genética e estimativas do sistema reprodutivo. Para obter tecido germinativo de sementes, adequado para extração de DNA, foram testados três métodos de desinfecção, quatro meios de cultura e um substrato comercial para plantas. Os resultados mostraram que a aplicação de técnicas in vitro com desinfecção aumentou germinação por um fator de 3 a 5 vezes, com respeito a não utilização de técnicas in vitro e a dupla desinfecção aumentou o fator de germinação 1,7 no que diz respeito à desinfecção simples. Encontramos altos valores de diversidade genética que diferenciaram a PAN das linhagens Leste e Oeste; assim, pode ser considerado como uma nova fonte de variabilidade dentro de C. fissilis. Os resultados confirmaram C. fissilis como espécie de reprodução cruzada com pequena proporção de autofecundação. PAN apresentou acasalamento entre parentes e população estruturada entre progênies como consequência de desvios do acasalamento ao acaso. Concluímos que as restrições no fluxo genético entre árvores reprodutivas levaram aos altos níveis de diferenciação genéticas observadas na população de PAN.