Orientador: Alexandre Magno Sebbenn / Banca: Mario Luiz Teixeira de Moraes / Banca: Ananda Virgínia de Aguiar / Resumo: O fluxo e padrões de dispersão de pólen foram investigados em um pequeno fragmento florestal isolado da espécie arbórea neotropical, polinizada por insetos da Copaifera langsdorffii, por meio da análise de paternidade e oito locos microssatélites, também foi investigado a coancestria e o tamanho efetivo populacional dentro de progênies para a conservação e recuperação ambiental. Sementes de polinização aberta (20 a 25 sementes) foram coletadas de 15 árvores matrizes de um fragmento, onde todos os indivíduos adultos foram previamente mapeados, medidos e genotipados para oito locos microssatélites. Vinte sementes foram coletadas da árvore vizinha mais próxima (1,2 km) do fragmento. Os níveis de diversidade genética foram significativamente maiores nos adultos do que nas progênies. Níveis significativos de endogamia foram detectados em progênies (F = 0,226), o que foi atribuído principalmente ao cruzamento entre parentes. A partir da análise de paternidade, baixos níveis de autofecundação (s = 8%) e imigração de pólen (m = 8%) foram observados no fragmento florestal, mas níveis muito altos foram detectados na árvore isolada (s = 20%; m = 75%), indicando que o fragmento e a árvore não estão reprodutivamente isolados e são conectados por dispersão de pólen a longas distancias (máximo detectado 1,420 m). Dentro do fragmento, o padrão de dispersão de pólen foi o vizinho próximo, com cerca de 49% do pólen se dispersando até 50 m. O tamanho efetivo populacional da árvore-matriz foi baixa, indicando a necessidade de se coletar muitas sementes de árvores (mínimo de 76 árvores) para fins de conservação. Em termos gerais, os resultados mostraram que o fragmento e a árvore isolada pela fragmentação florestal não estão reprodutivamente isoladas, embora o isolamento espacial parecesse aumentar a taxa de autofecundação e cruzamentos correlacionados / Abstract: Pollen flow, dispersal and patterns were investigated in a small and isolated forest fragment of the neotropical, insect pollinated tree Copaifera langsdorffii, using paternity analysis and eight microsatellite loci, we also investigated the coancestry and effective population size of progeny array for conservation and environmental restoration purpose. Open-pollinated seeds (20 to 25 seeds) were collected from 15 seed trees of forest fragment, where all adults trees were previously mapped, measured and genotyped by eight microsatellite loci. Twenty seeds were also collected from the neighbour tree (1.2 km) of the forest fragment. Levels of genetic diversity were significantly higher in adults than offspring. Significant levels of inbreeding were detected in offspring (F=0.226), which was attributed mainly to the mating among relatives. From paternity analysis, low levels of selfing (s=8%) and pollen immigration (m=8%) were observed in the forest fragment, but very high levels were detected in the isolated tree (s=20%; m=75%), indicating that the forest fragment and the tree are not reproductive isolated and are connected by long pollen dispersal (maximum detected 1,420 m). Within the forest fragment, the pattern of pollen dispersal was the near neighbor with about 49% of the pollen being dispersed until 50 m. The effective population size of the progeny array was low, indicating the necessity to collect seeds from many seed trees (minimum of 76 trees) for conservation purposes. In general terms, the results showed that the fragment and the tree isolated by forest fragment are not brooked the genetic connectivity, although the spatial isolation seems increase selfing rate and correlated mating / Mestre

O entendimento da contribuição diferencial de processos neutros e adaptativos envolvidos na diferenciação genética entre populações, assim como sua relação com varáveis físicas e ambientais da área de distribuição das espécies, é fundamental para melhorar o conhecimento da história evolutiva, mas também para fazer um manejo e conservação mais adequados da diversidade genética das espécies. O surgimento da Planície Costeira do Atlântico Sul foi um processo relativamente recente, que conduziu a processos de colonização e expansão dos organismos para um ambiente costeiro. Os padrões de estrutura genética gerados em processos de colonização e expansão podem ser difíceis de interpretar devido ao fato de que podem apresentar sinais sobrepostos de efeito fundador em série, isolamento por distância e isolamento por ambiente quando envolvem gradientes ecológicos na área de estudo. No presente trabalho foram conduzidas caracterizações da diversidade e estrutura genética de dois taxa predominantemente costeiros co-distribuídos, Calibrachoa heterophylla e Petunia integrifolia ssp. depauperata, em toda a amplitude da distribuição. Também foram inferidas as dinâmicas de fluxo gênico entre populações e sua relação com variáveis topográficas e climáticas reconstruídas pelo meio de um levantamento exaustivo e modelamento para a área de estudo. Processos de diferenciação genética promovidos pelo regime diferencial de chuvas nos extremos da distribuição foram inferidos para as duas espécies. Também foram identificadas populações das duas espécies apresentando alto nível de mistura de identidade genética nas localidades ao redor da Lagoa dos Patos. Isso foi associado a alta instabilidade na história geomorfológica recente desta região e dinâmicas atuais do vento que favorecem a dispersão secundária de sementes a maiores distâncias. Adicionalmente foram identificados processos espécie-específicos que se relacionaram principalmente a fatores históricos de cada táxon. Em P. depauperata o efeito fundador relacionado a um processo único de colonização do ambiente costeiro determinou o nível superior de estrutura genética, enquanto que em C. heterophylla foi a história filogeográfica da espécie na qual a diferenciação intraespecífica é anterior à colonização da região costeira atual o fator preponderante. As diferenças de duração do ciclo de vida entre as espécies também influenciaram as dinâmicas contrastantes de fluxo gênico dos dois taxa, sugerindo que a colonização e adaptação local de C. heterophylla nas bordas da distribuição poderia ser condizente com um processo de monopolização. Em vista dos resultados obtidos neste trabalho, propõem-se o desenvolvimento de experimentos de transplante recíproco para confirmar o processo de adaptação local nas duas espécies e abordagens genômicas para identificar regiões do genoma responsáveis pelos processos de adaptação ao ambiente costeiro e de adaptação local nas margens da distribuição. / The understanding of differential contribution of neutral and adaptive processes to the genetic differentiation among populations, as well as its relationship to physical and environmental variables of species’ distribution area, is essential to improve the knowledge of species evolutionary history, but also to direct appropriate management and conservation policies for the genetic diversity. The emergence of the South Atlantic Coastal Plain was a relatively recent event that led to colonization and expansion processes to the coastal environment. Genetic structure patterns generated in colonization and expansion processes can be difficult to interpret because the overlapping signals, which can present the founder effect in series, isolation by distance, and isolation by environment in the presence of ecological gradients in the study area. In this work characterization diversity and genetic structure were conducted to two co-distributed and predominantly coastal taxa, Calibrachoa heterophylla and Petunia integrifolia ssp. depauperata alongside their complete geographical range. Moreover, we also inferred dynamic of gene flow among populations and investigated the relation between topographical and climatic variables reconstructed by means of an exhaustive survey and modeling for the study area and the gene flow. Shared genetic differentiation processes promoted by differential rainfall conditions at the distribution edges were inferred. In addition, we identified populations from both species with high level of mixed genetic membership in locations around the Patos Lagoon. This was associated with a high instability in recent geomorphological history of coastal region and current wind dynamics that favor the secondary seed dispersal over longer distances. Additionally, specific species processes were identified mainly related to historical factors of each taxon. In P. depauperata founder effects associated with unique colonization process to coastal environment determined the upper level of genetic structure, while in C. heterophylla the upper level of genetic structure was related to the phylogeographical history wherein the intra-specific differentiation preceded colonization to the current coastal region. The differences of the life span length of the species were also related to contrasting gene flow dynamics indicating that the colonization and local adaptation of C. heterophylla at the edges of the distribution could lead to monopolization process. In view of the results we propose the development of reciprocal transplant experiments to confirm the local adaptation process in both species and genomic approaches to identify regions of the genome responsible for the processes of adaptation to the coastal environment and local adaptation in distribution margins.

Beaked whales are comparatively unknown social mammals due to their deep-ocean distribution and elusive habits. The deep-ocean is the largest biome on Earth and the final frontier for human expansion. Since their first discovery, beaked whales have remained largely hidden from science. In this era of rapid technological advancement, genetic and genomic methods are key tools for population biologists and are particularly useful in describing rarely seen species. Using DNA-barcoding and nuclear markers, the publications in this thesis provide data on the distribution and external appearance of two species of beaked whale: the spade-toothed (Mesoplodon traversii) and Derinayagala’s whale (Mesoplodon hotaula). These whales were previously known from only a handful of tissue and bone specimens. Long-term efforts have facilitated the collection of samples of Gray’s beaked whale (Mesoplodon grayi) and we have used shot-gun sequencing to characterise the mitochondrial genome and isolate species-specific nuclear microsatellite loci. Using genetic species and sex identification, together with museum specimens and multivariate analyses, we provide clear evidence of sexual dimorphism in cranial dimensions and geographic variation in external morphology. No genetic differentiation was evident in Gray’s beaked whales across a large study area (~ 6,000 km). With a large female effective population size (Ne) and genetic homogeneity, we hypothesise that gene flow is facilitated by large-scale oceanographic features, such as the sub-tropical convergence. Genetic kinship analyses within Gray’s beaked whale groups suggest that the whales that strand together are not related. Both sexes disperse from their parents and these groups are not formed through the retention of kin. These results are consistent with a ‘fission-fusion’ social system that has been observed in some oceanic dolphin species. Taken together, these data provide the first insights into the population dynamics, dispersal and social organisation in Gray’s beaked whales. These publications highlight the value of using genetics alongside other techniques to describe inter- and intraspecific diversity. For beaked whales, the dead can tell us much about the living.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A Mata Atlântica (MA) está entre as regiões com maior biodiversidade e mais ameaçadas do planeta. Esforços em diversas áreas do conhecimento têm sido feitos para que se tenha uma estimativa mais refinada da diversidade existente e sua organização ao longo do bioma. O crescente número de estudos que buscam reconstituir a história da diversificação da MA apontam para um cenário espacial e temporal complexo, havendo ainda uma lacuna no conhecimento dos processos em pequena escala. Vertebrados em miniatura têm se mostrado uma boa ferramenta para estudos de processos evolutivos em pequena escala. Assim, o gênero Euparkerella, endêmico de uma pequena região da MA dos Estados do Rio de Janeiro (RJ) e Espírito Santo (ES), foi escolhido como modelo para este estudo. No primeiro capítulo buscou-se descrever a diversidade existente dentro do gênero a partir de uma filogenia molecular. Para isso, utilizaram-se métodos bayesianos para gerar genealogias de genes e de espécies a partir de um fragmento de gene mitocondrial e quatro fragmentos de genes nucleares. Os resultados obtidos apontaram para uma grande diversidade críptica no gênero. Foram identificadas seis unidades evolutivas significativamente divergentes para o RJ: duas em Euparkerella cochranae, três em Euparkerella brasiliensis, e Euparkerella sp.. A espécie mais basal recuperada foi Euparkerella robusta, do ES, e estimou-se o início da diversificação do gênero para o final do Mioceno. O segundo capítulo descreve onze marcadores de microssatélites desenvolvidos para Euparkerella brasiliensis através do método de pirosequenciamento de nova geração 454. No terceiro capítulo estudou-se apenas uma unidade evolutiva, Euparkerella brasiliensis da área dos Três Picos/ RJ. A partir de marcadores de evolução rápida (microssatélites) e lenta (sequências de DNA) buscou-se compreender a estrutura e a dinâmica populacional desta unidade evolutiva em uma área bastante pequena (aprox. 20 km) sob influência de um gradiente ambiental altitudinal (40 m 1000 m). Foram identificadas, a partir dos microssatélites, duas subpopulações geneticamente distintas nas bordas do gradiente. O fluxo gênico se deu predominantemente das bordas para a zona de contato, onde foi observado o maior efetivo populacional. Tais resultados indicam que pequenas variações ambientais podem atuar no isolamento populacional em Euparkerella e corroboram o padrão de formas microendêmicas identificadas na filogenia. Futuros estudos devem ser feitos no sentido de buscar caracterizar morfologicamente as unidades evolutivas aqui identificadas; preencher as lacunas amostrais, especialmente no ES; e descrever os processos que atuam em pequena escala nas zonas de contato entre as unidades evolutivas e fatores limitantes a distribuição das mesmas. / The Atlantic Forest (AF) is among the regions with the greatest and most threatened biodiversity in the planet. Efforts have been made in various areas of knowledge in order to get a more refined estimate of diversity and its organization throughout the biome. The growing number of studies that attempt to reconstruct the history of diversification of AF suggest a scenario spatially and temporally complex. Nevertheless, there is still a gap in the knowledge of processes on a small scale. Miniature vertebrates have been a good tool for studies of evolutionary processes on a small scale. Thus, the genus Euparkerella, endemic to a small region of the MA of the States of Rio de Janeiro (RJ) and Espírito Santo (ES), was chosen as the model for this study. In the first chapter we sought to describe the diversity within the genus through a molecular phylogeny. For this reason, we used Bayesian methods to generate genes and species genealogies trough one fragment of mitochondrial gene and four fragments of nuclear genes. The results pointed to a great cryptic diversity in the genus. We identified six evolutionary units significantly divergent for RJ: two in Euparkerella cochranae, three in Euparkerella brasiliensis, and Euparkerella sp.. The most basal species recovered was Euparkerella robusta, from ES. We estimated the early diversification of the genus to the end of the Miocene. The second chapter describes eleven microsatellite markers developed for Euparkerella brasiliensis through the method of next generation 454 pyrosequencing. In the third chapter we studied only one evolutionary unit, Euparkerella brasiliensis from Três Picos/ RJ. Trough markers of fast (microsatellites) and slow (DNA sequences) evolution we sought to understand the populations structure and dynamics of this evolutionary unit in a very small area (approx. 20 km) under the influence of an altitudinal environmental gradient (40 m - 1000 m). We identified through microsatellites two subpopulations genetically distinct on edges of the gradient. The gene flow occurred predominantly from the edges to the contact zone, where we observed the largest effective population size. These results indicate that small environmental changes can promote isolation in Euparkerella and corroborate the pattern of microendemic forms identified in the phylogeny. Future studies should be made to characterize morphologically the evolutionary units identified herein; fill gaps sampling, especially in ES, and describe the processes that operate on a small scale in the contact zones between the evolutionary units and factors that delimit their distribution.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-03-28Bitstream added on 2014-06-13T20:33:50Z : No. of bitstreams: 1 monsalves_fm_me_jabo.pdf: 241550 bytes, checksum: 6693d5417f93dcd0ccd8d78b3166fcd2 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os objetivos do presente trabalho foram calcular o valor econômico (VE) da característica taxa de prenhez de novilhas precoces e não precoces, em sistemas de produção de carne, com diferentes idades à primeira cobertura (14, 18 e 24 meses), supondo-se diferentes taxas de prenhez (20%, 30% e 40%) e diferentes épocas de descarte, além de, mediante a metodologia do fluxo de genes, avaliar o impacto do melhoramento desta característica em um rebanho, na obtenção de ganho genético para outras características. Foi utilizado um modelo bio-econômico para o cálculo do desempenho do rebanho, das receitas e custos de um sistema de produção utilizando animais da raça Nelore. O VE foi obtido aumentando-se em 1% a taxa de prenhez das novilhas precoces e não precoces, mantendo-se os níveis das demais características constantes. O fluxo gênico foi calculado considerando que a) as fêmeas entraram em reprodução entre 24 e 36 meses de idade e b) as fêmeas entraram em reprodução entre 12 e 24 meses de idade. Expressos com base no rebanho, os VE para a taxa de prenhez de novilhas variou de - R$ 3.652,17 a R$ 7.353,33. O VE foi maior quando as novilhas foram expostas aos touros aos 14 meses, indicando que a adoção desse manejo reprodutivo pode ser financeiramente compensadora. Quando as fêmeas entraram em reprodução entre 12 e 24 meses, a estabilização da proporção dos genes oriundos das fêmeas selecionadas ocorreu após 34 anos, fixando-se em 0,1322, enquanto que, se estas fêmeas tivessem iniciado a reprodução entre 24 e 36 meses, este tempo aumentaria para 44 anos fixando-se em 0,1045... / The aim of the present work was to calculate economic values for the pregnancy rate of Nellore heifers (precocious and not precocious), for cowcalf production systems, starting reproductive life at 14, 18 and 24 months, assuming differents pregnancy rates (20%, 30% and 40%) and differents culling periods. It was also evaluated the impact of improvement of this trait on the genetic and economic gain of other hipothetical traits in a population, using the gene flow methodology. A bio-economic model was used to calculate herd performance, revenues and costs of the beef production system. The economic values (EV) were obtained by increasing in 1% the original pregnancy rate of precocious and not precocious heifers, keeping the level of the other traits constant. The gene flow were calculaded considering the precocious and non precocious heifer production systems. When expressed on herd basis, the EV ranged from - R$ 3652.17 to R$ 7353.33. The highest EV was obtained when heifers were exposed to sires at 14 months of age. This result suggests that the adoption of such reproductive management may be economically compensating. The gene flow study showed that when females entered in reproduction between 12 and 24 months, gene proportions were estabilized after 34 years, fixing in 0.1322. If these females had started reproduction between 24 and 36 months, this estabilization period would be increased to 44 years, fixing in 0.1045. Assuming a genetic-economical superiority for a given trait of interest, expressed in both males and female of R$ 30.00, the genetic economical gain would be obtained in a shorter time and the expected response after one round of selection would have a greater magnitude in the first case (R$ 3.97) when compared with the second case (R$ 3.13)... (Complete abstract, click electronic access below)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The objective was to use microsatellite DNA markers in simulations to study genetic, ecological and reproductive patterns that contributed to the genetic structure of five fragments of the forest tree species Luehea divaricata Mart. & Zucc, growing in the Pampa biome (Brazil). Various rates of selfing and migration were simulated. Selection criteria included observed and expected heterozygosity, whith values of 0,52 and 0,64, respectively (based on microsatellite markers). Reproductive mode was mixed, with a predominance of outcrosses (rate = 0,7), consistent with a self-incompatibility system in this species, which reduced but did not prevent self-fertilization. Migration at the rate of 0,02, implied existence of isolation by distance between fragments, which increased inbreeding coefficients. Based on Nei s gene diversity analysis, only 6% of genetic variability was distributed among fragments, with 94% inside them, due to the high outcrosses observed. Parameters for genetic conservation, namely, Minimum Viable Population and Minimum Viable Area, determined for conservation in the short and long terms, suggested that only the Inhatinhum fragment had the potential to maintain its genetic diversity in the short term. However, in the long term, none of the fragments proved feasible, thus requiring urgent intervention to prevent a decline, with creation of ecological corridors as a useful alternative to connect fragments through gene flow. The importance of computer programs for simulation of genetic, ecological and reproductive population parameters were clearly evident, demonstrating its potential for predicting future phenomena, thereby enabling identification of priority populations for conservation. / No presente trabalho foram utilizados dados de marcadores de DNA do tipo microssatélites em simulações para estudar padrões genéticos, ecológicos e reprodutivos que contribuíram para a estrutura genética de cinco fragmentos da espécie arbórea florestal Luehea divaricata Mart. & Zucc, em desenvolvimento em área brasileira do bioma Pampa. Várias taxas de autofecundação e de migração foram simuladas, tendo como critério de seleção a heterozigosidade observada e a heterozigosidade esperada, com valores de 0,52 e 0,64, respectivamente (com base em marcadores microssatélites). Os resultados permitiram caracterizar a população, quanto ao modo reprodutivo, como mista com predominância de cruzamentos (taxa = 0,7), sugerindo a presença de algum sistema de autoincompatibilidade nessa espécie, o qual reduz, mas não impede a autofecundação. A baixa migração (taxa = 0,02) sugere isolamento por distância entre os fragmentos, que aumentou os coeficientes de endogamia. Com base nos índices de diversidade genética de Nei, apenas 6% da variabilidade genética está distribuída entre os fragmentos e 94%, dentro, devido à elevada taxa de cruzamentos observada. Os parâmetros para conservação genética (População Mínima Viável e Área Mínima Viável), determinados para conservação em curto e longo prazo, sugerem que somente o fragmento da Fazenda Inhatinhum apresentou potencial para persistência em curto prazo. Porém, em longo prazo nenhum dos fragmentos se mostrou viável, necessitando assim de uma intervenção urgente de modo a evitar seu declínio, sendo a criação de corredores ecológicos uma alternativa útil para conectar os fragmentos através do fluxo gênico entre si. A importância dos aplicativos computacionais para a simulação de parâmetros genéticos, ecológicos e reprodutivos populacionais, foi claramente evidente no neste estudo, demonstrando seu potencial na antecipação de fenômenos futuros, permitindo, assim, a identificação de populações prioritárias para a conservação.

Abstract A central goal in evolutionary biology is to identify the ecological and genetic mechanisms that give rise to adaptation and speciation. Importantly, a large body of theoretical work has modelled the adaptive evolution under selection, migration and drift. Yet to test these predictions on an empirical level has proven a challenging task. The aim of my thesis is to explore outstanding questions in local adaptation and reproductive isolation using natural populations of Arabidopsis lyrata: How does differential selection lead to adaptive divergence in the face of gene flow and drift? What traits underlie both short- and large-scale adaptive differentiation? And what reproductive barriers are involved in incipient speciation? By combining whole-genome based demography simulations with a multi-year reciprocal transplant experiment, I confirmed that alpine and lowland populations of A. lyrata are adapted to their local environments despite high gene flow and strong drift. Patterns of trait differentiation, supported by analysis of phenotypic selection, further suggested that flowering traits have contributed to the adaptive divergence. Selection patterns at the sequence level confirmed that the genetic architecture underlying the local adaptation conforms to theory: populations under higher levels of gene flow had fewer adaptive loci that were also found in areas of reduced recombination. Although most selection outliers were population specific, indicating conditional neutrality, a small proportion showed potential for genetic trade-offs (antagonistic pleiotropy). The analysis also revealed important traits and biological processes linked to alpine and lowland adaptation. The role of seed germination in large-scale adaptation and reproductive isolation was also studied. Populations representing the European and North American subspecies exhibited germination patterns consistent with adaptive differentiation. Comparisons against first- and second-generation hybrids then indicated that genetic incompatibilities impede germination of the hybrid seeds. Furthermore, genetic mapping helped to clarify the genetic basis of these phenotypic traits. Taken together, the three studies in this thesis highlight the value of combining traditional organismal methods with next-generation genomics, by providing novel insights into processes underlying adaptation and speciation. / Tiivistelmä Evoluutiobiologian keskeinen tehtävä on sopeutumiseen ja lajiutumiseen johtavien prosessien selvittäminen. Vaikka evoluutiovoimien – luonnonvalinnan, geenivirran ja geneettisen satunnaisajautumisen – vaikutusta adaptiivisen muuntelun määrään on mallinnettu laajalti, teoreettisten ennusteiden tarkastelu empiirisellä tasolla on usein osoittautunut haastavaksi. Tässä väitöskirjatyössä pyrin vastaamaan eräisiin paikallissopeutumisen ja lajiutumisen kannalta tärkeisiin kysymyksiin, hyödyntäen kasvilaji idänpitkäpalkoa (Arabidopsis lyrata) malliorganismina: Kuinka luonnonvalinta johtaa paikallissopeutumiseen tilanteessa, jossa geenivirta samankaltaistaa eriytyvien populaatioiden perimää? Mitkä ominaisuudet vaikuttavat adaptiiviseen erilaistumiseen eri etäisyyksillä olevien populaatioiden välillä? Sekä millaiset lisääntymisesteet johtavat alkavaan lajiutumiseen? Yhdistämällä genomisekvensointiin perustuvan demografia-analyysin ja monivuotisen siirtoistutuskokeen, selvitin kuinka idänpitkäpalkopopulaatiot ovat sopeutuneet elinympäristöihinsä runsaasta geenivirrasta ja voimakkaasta satunnaisajautumisesta huolimatta. Fenotyyppisen muuntelun ja kelpoisuuden yhteys vahvisti myös, että kukkimisominaisuudet ovat vaikuttaneet populaatioidenväliseen adaptiiviseen erilaistumiseen. Valinnan merkkien etsiminen sekvenssitasolla osoitti, että havaintoni paikallissopeutumisen geneettisestä arkkitehtuurista tukevat teoreettisia ennusteita: populaatioista, joihin kohdistuu voimakasta geenivirtaa, löytyi vähemmän adaptiivisia lokuksia ja ne olivat keskittyneet matalamman rekombinaation alueille. Suurin osa adaptiivisista lokuksista löytyi ainoastaan yhdestä populaatiosta, ollen näin todennäköisesti valinnan alla ainoastaan tietyssä elinympäristössä. Pieni osuus lokuksista vastasi kuitenkin harvoin havaittua tilannetta, jossa hajottava valinta on johtanut eri alleelien runsastumiseen populaatioissa, joita yhdistää geenivirta. Tutkin myös, miten itämisajan muuntelu vaikuttaa sopeutumiseen pitkällä aikavälillä. Eurooppalaista ja pohjoisamerikkalaista alalajia edustavat populaatiot itivät tavalla, joka viittaa adaptiiviseen erilaistumiseen. Ensimmäisen ja toisen hybridisukupolven siementen vertailu paljasti lisäksi, että geneettiset yhteensopimattomuudet haittaavat hybridien itämistä, toimien näin lisääntymisesteenä. Geenikartoitus auttoi myös selventämään näiden itämisominaisuuksien geneettistä taustaa. Tämän väitöskirjan kolme osatyötä korostavat miten perinteisten yhteiskenttäkokeiden ja uuden sukupolven genomimenetelmien yhdistelmä voi tuottaa arvokasta lisätietoa sopeutumisen ja lajiutumisen mekanismeista.

Resumo: Os objetivos do presente trabalho foram calcular o valor econômico (VE) da característica taxa de prenhez de novilhas precoces e não precoces, em sistemas de produção de carne, com diferentes idades à primeira cobertura (14, 18 e 24 meses), supondo-se diferentes taxas de prenhez (20%, 30% e 40%) e diferentes épocas de descarte, além de, mediante a metodologia do fluxo de genes, avaliar o impacto do melhoramento desta característica em um rebanho, na obtenção de ganho genético para outras características. Foi utilizado um modelo bio-econômico para o cálculo do desempenho do rebanho, das receitas e custos de um sistema de produção utilizando animais da raça Nelore. O VE foi obtido aumentando-se em 1% a taxa de prenhez das novilhas precoces e não precoces, mantendo-se os níveis das demais características constantes. O fluxo gênico foi calculado considerando que a) as fêmeas entraram em reprodução entre 24 e 36 meses de idade e b) as fêmeas entraram em reprodução entre 12 e 24 meses de idade. Expressos com base no rebanho, os VE para a taxa de prenhez de novilhas variou de - R$ 3.652,17 a R$ 7.353,33. O VE foi maior quando as novilhas foram expostas aos touros aos 14 meses, indicando que a adoção desse manejo reprodutivo pode ser financeiramente compensadora. Quando as fêmeas entraram em reprodução entre 12 e 24 meses, a estabilização da proporção dos genes oriundos das fêmeas selecionadas ocorreu após 34 anos, fixando-se em 0,1322, enquanto que, se estas fêmeas tivessem iniciado a reprodução entre 24 e 36 meses, este tempo aumentaria para 44 anos fixando-se em 0,1045...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The aim of the present work was to calculate economic values for the pregnancy rate of Nellore heifers (precocious and not precocious), for cowcalf production systems, starting reproductive life at 14, 18 and 24 months, assuming differents pregnancy rates (20%, 30% and 40%) and differents culling periods. It was also evaluated the impact of improvement of this trait on the genetic and economic gain of other hipothetical traits in a population, using the gene flow methodology. A bio-economic model was used to calculate herd performance, revenues and costs of the beef production system. The economic values (EV) were obtained by increasing in 1% the original pregnancy rate of precocious and not precocious heifers, keeping the level of the other traits constant. The gene flow were calculaded considering the precocious and non precocious heifer production systems. When expressed on herd basis, the EV ranged from - R$ 3652.17 to R$ 7353.33. The highest EV was obtained when heifers were exposed to sires at 14 months of age. This result suggests that the adoption of such reproductive management may be economically compensating. The gene flow study showed that when females entered in reproduction between 12 and 24 months, gene proportions were estabilized after 34 years, fixing in 0.1322. If these females had started reproduction between 24 and 36 months, this estabilization period would be increased to 44 years, fixing in 0.1045. Assuming a genetic-economical superiority for a given trait of interest, expressed in both males and female of R$ 30.00, the genetic economical gain would be obtained in a shorter time and the expected response after one round of selection would have a greater magnitude in the first case (R$ 3.97) when compared with the second case (R$ 3.13)... (Complete abstract, click electronic access below) / Orientadora: Lúcia galvão de Albuquerque / Coorientadora: Vera Lúcia Cardoso / Banca: Henrique Nunes de Oliveira / Banca: Maria Eugênia Zerlotti Mercadante / Mestre

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A Mata Atlântica (MA) está entre as regiões com maior biodiversidade e mais ameaçadas do planeta. Esforços em diversas áreas do conhecimento têm sido feitos para que se tenha uma estimativa mais refinada da diversidade existente e sua organização ao longo do bioma. O crescente número de estudos que buscam reconstituir a história da diversificação da MA apontam para um cenário espacial e temporal complexo, havendo ainda uma lacuna no conhecimento dos processos em pequena escala. Vertebrados em miniatura têm se mostrado uma boa ferramenta para estudos de processos evolutivos em pequena escala. Assim, o gênero Euparkerella, endêmico de uma pequena região da MA dos Estados do Rio de Janeiro (RJ) e Espírito Santo (ES), foi escolhido como modelo para este estudo. No primeiro capítulo buscou-se descrever a diversidade existente dentro do gênero a partir de uma filogenia molecular. Para isso, utilizaram-se métodos bayesianos para gerar genealogias de genes e de espécies a partir de um fragmento de gene mitocondrial e quatro fragmentos de genes nucleares. Os resultados obtidos apontaram para uma grande diversidade críptica no gênero. Foram identificadas seis unidades evolutivas significativamente divergentes para o RJ: duas em Euparkerella cochranae, três em Euparkerella brasiliensis, e Euparkerella sp.. A espécie mais basal recuperada foi Euparkerella robusta, do ES, e estimou-se o início da diversificação do gênero para o final do Mioceno. O segundo capítulo descreve onze marcadores de microssatélites desenvolvidos para Euparkerella brasiliensis através do método de pirosequenciamento de nova geração 454. No terceiro capítulo estudou-se apenas uma unidade evolutiva, Euparkerella brasiliensis da área dos Três Picos/ RJ. A partir de marcadores de evolução rápida (microssatélites) e lenta (sequências de DNA) buscou-se compreender a estrutura e a dinâmica populacional desta unidade evolutiva em uma área bastante pequena (aprox. 20 km) sob influência de um gradiente ambiental altitudinal (40 m 1000 m). Foram identificadas, a partir dos microssatélites, duas subpopulações geneticamente distintas nas bordas do gradiente. O fluxo gênico se deu predominantemente das bordas para a zona de contato, onde foi observado o maior efetivo populacional. Tais resultados indicam que pequenas variações ambientais podem atuar no isolamento populacional em Euparkerella e corroboram o padrão de formas microendêmicas identificadas na filogenia. Futuros estudos devem ser feitos no sentido de buscar caracterizar morfologicamente as unidades evolutivas aqui identificadas; preencher as lacunas amostrais, especialmente no ES; e descrever os processos que atuam em pequena escala nas zonas de contato entre as unidades evolutivas e fatores limitantes a distribuição das mesmas. / The Atlantic Forest (AF) is among the regions with the greatest and most threatened biodiversity in the planet. Efforts have been made in various areas of knowledge in order to get a more refined estimate of diversity and its organization throughout the biome. The growing number of studies that attempt to reconstruct the history of diversification of AF suggest a scenario spatially and temporally complex. Nevertheless, there is still a gap in the knowledge of processes on a small scale. Miniature vertebrates have been a good tool for studies of evolutionary processes on a small scale. Thus, the genus Euparkerella, endemic to a small region of the MA of the States of Rio de Janeiro (RJ) and Espírito Santo (ES), was chosen as the model for this study. In the first chapter we sought to describe the diversity within the genus through a molecular phylogeny. For this reason, we used Bayesian methods to generate genes and species genealogies trough one fragment of mitochondrial gene and four fragments of nuclear genes. The results pointed to a great cryptic diversity in the genus. We identified six evolutionary units significantly divergent for RJ: two in Euparkerella cochranae, three in Euparkerella brasiliensis, and Euparkerella sp.. The most basal species recovered was Euparkerella robusta, from ES. We estimated the early diversification of the genus to the end of the Miocene. The second chapter describes eleven microsatellite markers developed for Euparkerella brasiliensis through the method of next generation 454 pyrosequencing. In the third chapter we studied only one evolutionary unit, Euparkerella brasiliensis from Três Picos/ RJ. Trough markers of fast (microsatellites) and slow (DNA sequences) evolution we sought to understand the populations structure and dynamics of this evolutionary unit in a very small area (approx. 20 km) under the influence of an altitudinal environmental gradient (40 m - 1000 m). We identified through microsatellites two subpopulations genetically distinct on edges of the gradient. The gene flow occurred predominantly from the edges to the contact zone, where we observed the largest effective population size. These results indicate that small environmental changes can promote isolation in Euparkerella and corroborate the pattern of microendemic forms identified in the phylogeny. Future studies should be made to characterize morphologically the evolutionary units identified herein; fill gaps sampling, especially in ES, and describe the processes that operate on a small scale in the contact zones between the evolutionary units and factors that delimit their distribution.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-04-30Bitstream added on 2014-06-13T19:18:05Z : No. of bitstreams: 1 carvalho_acm_me_ilha.pdf: 707408 bytes, checksum: 2a8a38abcafc29447efd4b3102bde2d0 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A fragmentação florestal reduz o tamanho da população reprodutiva, a densidade populacional e aumenta a distância entre coespecíficos. Também pode isolar populações e indivíduos em campos e pastagens. Em curto prazo, isso pode afetar processos como sistema de reprodução e dispersão de pólen e sementes e resultar no aumento da taxa de autofecundação e cruzamentos correlacionados, redução na taxa de imigração de pólen e sementes (isolamento reprodutivo do fragmento), redução na distância de dispersão de pólen e sementes e no aparecimento de estrutura genética espacial dentro das populações. Dentro desse contexto, os objetivos desta dissertação foram estudar por marcadores microssatélites a estrutura genética espacial, a taxa de imigração e a distância de fluxo de pólen e sementes em uma pequena população em fragmento de 4,8 ha de Copaifera langsdorffii Desf., localizada no município de São José do Rio Preto, no estado de São Paulo. Para tanto, foram mapeadas e genotipadas para oito locos microssatélites todas as 112 árvores adultas reprodutivas e 128 plântulas da regeneração existentes no referido fragmento. O teste de desequilíbrio de ligação não detectou indício de ligação física entre os locos avaliados, o que indica que estes podem ser usados em estudos genéticos de diversidade e fluxo gênico. Na amostra total das 240 plantas foram encontrados 186 alelos. Altos níveis de diversidade genética foram encontrados para a média dos locos na população (A =23,25; e A =8,67; o H =0,774; e H =0,878). Comparando árvores adultas com regenerantes, 54 alelos foram exclusivos aos adultos e nenhum nos regenerantes. Adultos apresentaram maior número médio de alelos por loco e número médio efetivo de alelos (A =23,25; e A =10,07, respectivamente) do que os regenerantes (A =16,5; e A =6,70). As heterozigosidades observada... / Forest fragmentation to decrease the size of the reproductive population, the population density, increase the distance among coespecifics and can isolate populations and individuals in pastures. This in short term, can affect process as mating system and pollen and seed dispersal and result in increase in selfing rate and correlated matings, decrease in the pollen and seed immigration rate (reproductive isolation of the fragment) and distance of pollen and seed dispersal and, result in intra-population spatial genetic structure. Thus, the aims of this master these were to study by microsatellite markers the spatial genetic structure, the seed and pollen immigration rate and dispersal in a small fragmented population of 4.8 ha of Copaifera langsdorffii Desf., located inside of the São José do Rio Preto municipality, in State of São Paulo. Thus, it were mapped and genotyped for eight microsatellite loci all 112 adult reproductive trees in the fragment and in a sampled of 128 individuals of the regeneration. The test of linkage disequilibrium not detected anyone indicative of physic linkage between the evaluated loci, indicating that these can be used for studies of genetic diversity and gene flow. In the total sample of 240 plants it was found 186 alleles. Consequently, high levels of genetic diversity were found for the average of loci in the population (A =23.25; e A =8.67; o H =0.774; e H =0.878). Comparing adult trees with regeneration, 54 alleles were exclusives in the adults and no one in the regeneration. Adult trees have higher average number of alleles per loci and effective number of alleles per loci (A =23.25; e A =10.07, respectively) than regeneration (A =16.5; e A =6.70). The observed and expected heterozygosities were similar among the adults ( o H =0.757; e H =0.893) and regeneration ( o H =0.788; e H =0.838)... (Complete abstract click electronic access below)