A espécie Bos indicus, particularmente a raça Nelore, é grande maioria no rebanho bovino da região acima do trópico no Brasil. Embora a habilidade desses animais em resistir às doenças parasitárias, condições climáticas e pastagens de baixa qualidade enalteçam a utilização em larga escala desta raça, estes animais não são considerados bons conversores de alimento e, conseqüentemente, precoces em comparação aos seus homólogos Bos taurus. Durante a formação das raças zebuínas brasileiras, houve uma participação das linhas maternas de Bos taurus, que pode ser demonstrada pela contribuição majoritária do genoma mitocondrial desta subespécie. Embora em escala muito menor, estima-se que exista também uma participação destas linhas maternas no genoma nuclear. O objetivo deste trabalho foi iniciar os estudos para estimar esta participação. Para os estudos foram utilizados 104 animais da raça Nelore e 8 animais de diferentes raças européias. Cinco regiões do DNA que produzem fragmentos microssatélites taurus/indicus específicos (HEL1, HEL9, ETH225, ILSTS005 e INRA063) foram amplificadas com a utilização de primers marcados com sondas fluorescentes. Os fragmentos foram submetidos à eletroforese em gel de poliacrilamida desnaturante 6% e visualizados após excitação com laser. No total foram encontrados 23 alelos para os microssatélites analisados o que representa uma média de 4,6±1,82 alelos por locus. Amplificou-se também uma região do DNA satélite 1711b que posteriormente foi digerida com a enzima de restrição Msp I. Verificou-se a existência de três possíveis genótipos entre os animais Nelore mtDNA Bos taurus e mtDNA Bos indicus. Os animais europeus analisados apresentaram sempre o mesmo padrão de restrição. A comparação dos componentes de variância do tamanho dos alelos intra e inter população usando os fragmentos microssatélites permitem a separação dos animais Bos taurus dos animais Nelore, mas não dos Nelore de origem materna distinta. No entanto, a freqüência de alelos indicus específicos nos microssatélites e de padrões de digestão do DNA satélite também indicus específicos sugerem uma participação da ordem de aproximadamente 6% do genoma taurus na população de gado Nelore. / Bos indicus specie, especially Nellore breed is responsible for the majority of Brazilian tropical herd. These animals are notably capable to endure parasite infection as well as hot weather and low quality feed. In one hand this qualities suggest the large scale application of this breed, but in other hand this same breed is well characterized as bad food converter and consequently far from having good precocity status compared with its Bos taurus homologues. It has been reported a matrilineal European participation in Zebu cattle since its introduction in American lands. This hybridization is confirmed by the majority contribution of Bos taurus mtDNA in these animals. Although in a much lower frequency, we hypothesize a Bos taurus cow participation in nuclei genome. The main aim of this work was to give the firsts steps towards the estimation of this participation. A total of 104 Nellore and 8 animals of different European breeds were used for DNA analysis. Five microsatellites fragments (HEL1, HEL9, ETH225, ILSTS005 e INRA063) were amplified applying primers with fluorescent dye. Amplified fragments were used in 6% polyacrilamide electrophoresis and visualized after laser excitation. Overall 23 alleles were detected averaging 4.6±1,82/locus. Variance components of microsatellites allele size comparisons allowed the formation of two clusters separating both subspecies. No significant variation was observed between Nellore with different maternal origins. A satellite 1711b DNA was also amplified and digested with the restriction enzyme Msp I. Three possible genotypes were identified in Nellore animals harboring B. taurus and B. indicus mtDNA. European originated animals always showed the same restriction pattern. Finally B. indicus specific microsatellite allele and satellite 1711b digestion patterns frequency allowed the estimation of 6% of B. taurus contribution in purebred Nellore. These results are discussed in terms of application in cattle genetic improvement.

Epidendrum L. é o maior gênero de Orchidaceae da região Neotropical com cerca de 1500 espécies, e os processos de diversificação no grupo são pouco conhecidos. Apesar de existirem muitos relatos sobre hibridação no gênero, não há trabalhos que tenham testado essa hipótese em populações naturais. Epidendrum fulgens Brongn. e E. puniceoluteum F. Pinheiro & F. Barros são espécies que ocorrem ao longo do litoral brasileiro, freqüentemente em simpatria. Para testar a eficiência de suas barreiras reprodutivas, foi examinada a distribuição da variação genética dentro e entre populações simpátricas e alopátricas dessas duas espécies. Nove loci de microsatélites nucleares, e cinco loci de microssatélites de cloroplasto foram utilizados para genotipar 463 indivíduos de oito populações, ao longo de toda distribuição geográfica das espécies. A utilização de métodos de atribuição Bayesianos (programas STRUCTURE e NEWHYBRIDS) detectou a existência de grande quantidade de híbridos nas populações simpátricas. As zonas de hibridação são constituídas por híbridos F1, F2 e retrocruzamentos. A introgressão foi assimétrica, ocorrendo preferencialmente de E. fulgens para E. puniceoluteum. Na população da Ilha do Cardoso, foi detectada a predominância de indivíduos F1 e F2, enquanto nas demais localidades a maior parte dos indivíduos híbridos foi identificada como sendo retrocruzamentos na direção de E. puniceoluteum. Em Florianópolis, não foi possível observar a existência de indivíduos puros de E. puniceoluteum, apenas indivíduos exibindo fortes sinais de introgressão, revelando que o processo de hibridação pode interferir na integridade genética das espécies, levando um dos parentais à extinção. O presente estudo sugere que hibridação e introgressão podem ter papel importante na diversificação em Epidendrum e mostra a importância de investigar zonas de hibridação para melhor entender as barreiras reprodutivas e os processos de especiação nas espécies neotropicais de orquídeas. / Among members of the genus Epidendrum , the largest orchid genus of the Neotropics, E. fulgens and E. puniceoluteum occur along the seashore in Brazilian Atlantic Rainforest in sympatric populations. To test the strength of their reproductive barriers, we examined the distribution of genetic variation within and among sympatric and allopatric populations of these two species. Nine specifically developed nuclear microsatellite loci and five chloroplast microsatellite loci were used to genotype 463 individuals from eight populations across species geographical range. All six sympatric populations analyzed present hybrid zones, indicating that hybridization between E. fulgens and E. puniceoluteum is a common phenomenon. Bayesian assignment analysis detected the presence of F1 and F2 individuals, and signs of introgression as well, demonstrating a high potential for interspecific gene flow. The introgression patterns are assimetrical, with differences among populations. Introgression occurs preferentially from E. fulgens to E. puniceoluteum. In Florianópolis population the hybridization seems to lead a species erosion, where pure individuals of E. puniceoluteum where not found. This study suggests that hybridization and introgression could play an important role in the diversification of Epidendrum , and indicated the importance to investigate hybrid zones for better understanding reproductive barriers and speciation processes in Neotropical orchid species.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Crassostrea (Sacco, 1897) é o gênero mais importante do mundo de ostras de cultivo e consiste de 34 espécies distribuídas pelas regiões tropicais e temperadas do globo. C. gasar e C. rhizophorae são as duas espécies nativas que estão distribuídas ao longo de toda a costa do Brasil até o Caribe. C. gasar também ocorre na costa da Africa. Ainda que sua distribuição seja extensa e com disponibilidade abundante, o cultivo de ostras nativas no Brasil ainda é incipiente e a delimitação correta dos estoques mantém-se incerta. O sucesso do desenvolvimento da malacocultura, que é recomendada internacionalmente como forma sustentável de aquicultura, depende da resolução desses problemas. Assim, com o objetivo de determinar geneticamente seus estoques no Atlântico como também estimar sua história demográfica, dois diferentes marcadores moleculares foram empregados: sequências de DNA da região controle mitocondrial e loci de microssatélites espécie-especifícos, desenvolvidos no presente estudo. Foram sequenciados fragmentos da região controle de um total de 930 indivíduos de C. gasar e C. rhizophorae coletados em 32 localidades que incluíram o Caribe, a Guiana Francesa, a costa brasileira e a África. Também foram realizadas genotipagens de 1178 indivíduos, e ambas as espécies, com 9 e 11 loci de microssatélites para C. gasar e C. rhizophorae, respectivamente. Os dados genéticos foram analisados através de diferentes abordagens (índices de estruturação (FST) e de (Jost D), análise molecular de variância (AMOVA), análise espacial molecular de variância (SAMOVA), Bayesian Skyline Plots (BSP), análise fatorial de correspondência (AFC) e análise de atribuição Bayesiana (STRUCTURE)). Os resultados indicaram um padrão geral de estruturação, onde dois diferentes estoques foram detectados para ambas as espécies: grupos do norte e do sul, onde o Rio de Janeiro seria a região limitante entre os dois estoques. Os maiores valores dos índices de estruturação foram encontrados para C. gasar, indicando que esta espécie estaria mais estruturada do que C. rhizophorae. As análises demográficas indicaram uma provável expansão das populações durante o ultimo período glacial e uma possível origem americana das populações africanas. Todos os resultados sugeriram a existência de uma barreira geográfica próxima ao Rio de Janeiro, que poderia ser a cadeia de Vitória-Trindade e o fenômeno de ressurgência que ocorre em Cabo Frio (RJ). Esses resultados serão de grande utilidade para estabelecer critérios para seleção de sementes para cultivo ao longo da costa do Brasil que permitirá o manejo adequado dos estoques ostreícolas, prevenindo seu desaparecimento como já ocorrido em outros recifes no mundo. / Crassostrea (Sacco, 1897) is the most important genus of cultivated oysters in the world and consisting of 34 species distributed by tropical and temperate regions of the globe. C. gasar and C. rhizophorae are the two native species which have wide distribution along the entire Brazilian coast up to the Caribbean. C. gasar also occurs on coast of Africa. Despite its extensive distribution and abundant availability, cultivation of those oysters in Brazil is incipient, and the correct delimitation of the existing stocks is still uncertain. The successful development of malacoculture which is recommended internationally as an environmentally sustainable form of aquaculture depends on the resolution of these issues. Thus, in order to genetically determinate their stocks in the Atlantic and to estimate their demographic history, two different molecular markers were employed: sequences of the mitochondrial DNA control region and species-specific microsatellite loci, developed in the present study. We have sequenced a fragment of the mitochondrial control region from a total of 930 individuals of C. gasar and C. rhizophorae collected in 32 localities including the Caribbean, French Guyana, Brazilian coast and Africa. We have also genotyped 1178 individuals of both species with 9 and 11 loci of microsatellites for C. gasar and C. rhizophorae, respectively. Genetic data were analyzed with different approaches (fixation (FST) and differentiation (Jost D) indices, analysis of molecular variance (AMOVA), spatial analysis of molecular variance (SAMOVA), Bayesian Skyline Plots (BSP), factorial correspondence analysis (AFC) and Bayesian attribution analysis (STRUCTURE)). The results indicated a general structure pattern, where two different stocks were detected for both species: north and south groups, where Rio de Janeiro would be the limited region between them. Higher values of fixation indices were found for C. gasar, indicating that this species would be more structured than C. rhizophorae. Demographic analyses showed a probable expansion of populations during the last glacial period and a probable American origin of African populations. All results suggested the existence of a barrier next to Rio de Janeiro, which could be Vitoria-Trindade chain and the upwelling in the region of Cabo Frio (RJ). These results will be useful to establish criteria for the selection of seeds for cultivation along the Brazilian coast which will allow proper management of stocks of oysters preventing its disappearance as in other reefs around the world.

Orientador: Ingrid Koch / Resumo: Neste estudo, nós desenvolvemos marcadores moleculares e aplicamos abordagens integrativas em filogeografia e ecologia para investigar e descrever a história biogeográfica das chapadas da região oeste do Cerrado brasileiro. Utilizando como modelo duas espécies do gênero Rauvolfia L. (Apocynaceae, Rauvolfioideae), Rauvolfia weddelliana Müll.Arg. e Rauvolfia gracilis I.Koch & Kin.-Gouv., típicas destes ambientes, nós desenvolvemos um conjunto de marcadores nucleares microssatélites e sequenciamos espaçadores de cloroplasto, com os quais estimamos métricas de diversidade genética e estruturação populacional. A partir destes dados, nós reconstruímos relações filogenéticas entre as linhagens, estimamos tempos de divergência e realizamos simulações demográficas e modelos de distribuição, com o intuito de testar possíveis cenários biogeográficos. Em sequência, nós desenvolvemos modelos de distribuição potencial em escala de comunidade e análises espaciais, para estimar o impacto relativo das flutuações climáticas do Pleistoceno sobre o endemismo no Cerrado, quando comparadas a outros processos. Os resultados estão apresentados em três capítulos. No primeiro, intitulado “Development and cross-validation of microsatellite markers for Rauvolfia weddelliana Müll.Arg. (Apocynaceae) species complex”, nós descrevemos o desenvolvimento de uma biblioteca de microssatélites específica para R. weddelliana e testamos sua transferabilidade para a espécie R. gracilis. Nós isolamos dez marcadores ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this study, we developed molecular markers and applied integrative approaches in phylogeography and ecology to investigate and describe the biogeographic history of the plateaus of the west region of the Cerrado in Brazil. Using as models two species of the genus Rauvolfia L. (Apocynaceae, Rauvolfioideae), Rauvolfia weddelliana Müll.Arg. and Rauvolfia gracilis I.Koch & Kin.-Gouv., typical from these habits, we developed a set of nuclear microsatellite markers and sequenced chloroplast spacers, which we used to estimate metrics of genetic diversity and population structure. From this data, we reconstructed phylogenetic relationships between lineages, estimated divergence times and conducted demographic simulations and distribution models, intending to test possible biogeographic scenarios. In sequence, we also developed community wise models of potential distribution and conducted spatial analysis to estimate the relative impact of climatic shifts of the Pleistocene on the endemism of the Cerrado, when compared to other processes. Our results are presented in three chapters. In the first, entitled “Development and cross-validation of microsatellite markers for Rauvolfia weddelliana Müll.Arg. (Apocynaceae) species complex”, we describe the development of a specific microsatellite library to R. weddelliana and tested its transferability to the species R. gracilis . We isolated ten transferable markers with high polymorphism content that may now be applied to genetics studies ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2015-04-11T13:38:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Renata Maria Leite Castelloes Mesquita.pdf: 1252525 bytes, checksum: 9ec0087057f4329331531ec3014e3df7 (MD5) Previous issue date: 2012-09-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Brazil nuts are an important commercial product of northern Brazil, however this product has been rejected by the international market due to high levels of aflatoxin contamination. The fungus considered more important in the production of these mycotoxins is Aspergillus flavus. In order to provide data for the development of an efficient strategy for the detection of aflatoxigenic A. flavus, which will contribute greatly to the quality control of the Brazil nuts, this main scope of this work was to study the genetic diversity of the fungi A. flavus isolated from almonds produced by different regions of Amazon. For this we have used microsatellite markers (SSR) which have proven to be effective for the study of genetic diversity between individuals and populations. We have selected 100 isolates of Aspergillus sp., and species identification was performed by sequencing the rDNA ITS region. It was identified 32 Aspergillus nomius, 49 Aspergillus flavus, 16 Aspergillus tamarii and 1 Aspergillus fumigatus. In the study of genetic diversity was used 12 SSR markers developed specifically for the species A. flavus and selected from the literature. Two groups of isolates of A. flavus were formed according to the origin of Brazil nuts (Humaitá / AM and Acre), and a third group isolated from nuts previously acquired in trade fairs in Belém / PA were also included in the study, totaling 86 individuals. Ten of the twelve markers used were efficient in PCR amplification. According to the result all the 10 loci studied were polymorphic, and from the 86 individuals analyzed 118 alleles were identified ranging from 110-390 base pairs. The number of alleles per locus ranged from 8-16 with a mean of 11.7. The statistical mean value for genetic differentiation (Gst) was 0.099, which represents a low genetic variation between the groups. However, the genetic diversity within groups accounted for 85.9% of the total genetic diversity, indicating a greater variability within groups. The coefficient of similarity wasused to estimate the genetic distance between the 86 A. flavus, it ranged from 0.7 to 1.0 with an average of 0.96. The genetic distance was also calculated between populations and ranged from 0.562 to 0.7287. Thus it is concluded that the isolates showed high polymorphism among them, however a greater variability was found within the groups (85.5%), while diversity among the groups was only 14.5%. And according to the groups formed by genetic diversity analysis of A. flavus using SSRs markers, there was no correlation with the origin of the isolates / A Castanha-do-brasil é um importante produto comercial da região norte do Brasil, entretanto esta vem sofrendo embargos na exportação devido aos altos níveis de aflatoxinas presente em lotes comercializados. A espécie de fungo considerada mais importante na produção destas micotoxinas é o Aspergillus flavus. No intuito de fornecer subsídios para o desenvolvimento de uma estratégia eficiente para a detecção de A. flavus aflatoxigênicos, que irá contribuir extremamente para o controle da qualidade da Castanha-do-brasil, pretendeu-se neste trabalho estudar a diversidade genética de fungos A. flavus isolados de amêndoas provenientes de diferentes municípios do estado do Amazonas e Acre. Para isso foram utilizados marcadores moleculares microssatélites (SSR), os quais tem se mostrado eficientes no estudo de variabilidade genética entre indivíduos e entre populações. Foram selecionados 100 isolados do gênero Aspergillus, e para identificação da espécie foi realizado o sequenciamento e análise da região ITS do rDNA. Ao total foram identificados 32 Aspergillus nomius, 49 Aspergillus flavus, 16 Aspergillus tamarii e 1 Aspergillus fumigatus. No estudo da variabilidade genética foram utilizados 12 marcadores SSR selecionados da literatura desenvolvidos especificamente para a espécie de A. flavus. Dois grupos de isolados de A. flavus foram formados de acordo com a origem da castanha (Humaitá/AM e Acre), e um terceiro grupo previamente isolado de castanhas adquiridas em feiras na cidade de Belém/PA também foram incluídos no estudo, totalizando 86 indivíduos. Dez dos doze marcadores utilizados foram eficientes na amplificação da PCR. Com o resultado verificou-se que todos os 10 locus analisados foram polimórficos, e a partir dos 86 indivíduos analisados foram identificados 118 alelos com amplicons variando entre 110 a 390 pares de base. O número de alelos variou de 8-16 por locus, com a média de 11,7. Ao realizar a análise estatística o valor médio da diferenciação gênica (GST) foi de 0,099, representando uma baixa variação genética entre os grupos analisados. Já a diversidade gênica dentro dos grupos foi responsável por 85,9% da diversidade genética total, indicando maior variabilidade dentro dos grupos. O coeficiente de similaridade utilizado para calcular a distância genética entre os 86 isolados variou de 0,7 a 1,0 com uma média de 0,96. A distância genética também foi calculada entre as populações e variaram de 0,562 a 0,7287. Assim conclui-se que os isolados apresentaram grande polimorfismo entre eles, sendo que a maior variabilidade ocorreu dentro do grupo (85,5%), enquanto que a diversidade entre os grupos estudados foi de 14,5%. De acordo com os resultados obtidos os agrupamentos formados pela análise da variabilidade genética de A. flavus utilizando marcadores SSRs, não apresentou correlação com a origem dos isolados.

Grande parte da flora tropical brasileira é polinizada por abelhas, com destaque àquelas pertencentes à tribo Meliponini (abelhas sem ferrão). A espécie Tetragonisca angustula, conhecida popularmente como jataí, tem sido o alvo principal dos meliponicultores dada a sua abundância, fácil manejo, docilidade e pureza do mel. Contudo as práticas de divisão de ninho nos meliponários podem aumentar a estruturação genética e o isolamento populacional, assim como o endocruzamento. Isso causa a diminuição da heterozigose populacional e da variabilidade genética. Populações naturais desta espécie já foram estudadas, contudo a variabilidade genética de amostras de meliponários ainda não foi avaliada. O objetivo deste trabalho foi analisar a variabilidade genética de Tetragonisca angustula provenientes de nove meliponários, fazendo uma correlação dessa variabilidade com as práticas de meliponicultura. O acesso a variabilidade genética foi realizado por meio da análise de nove lócus de microssatélites e o sequenciamento parcial de dois genes mitocondriais. Um total de 430 indivíduos (um por ninho) foram amostrados em: Pedreira (PED), Amparo (AMP), ambos em São Paulo; Marechal Cândido Rondon (MCR1 e MCR2), São Miguel do Iguaçu (SMI), Santa Helena (SHE1 e SHE2), Entre Rios do Oeste (ERO) e Curitiba (CUR), todos no Paraná. Cem indivíduos (SSB e PNI) coletados na natureza foram usados como controle da variabilidade genética. Os resultados mostraram alta diferenciação genética entre as amostras do Paraná e São Paulo, mas baixa se comparadas \"intra-estado\". Para o DNA mitocondrial (DNAmt) as amostras controle se mostraram diferenciadas em relação aos meliponários. A variabilidade genética nuclear foi alta e a mitocondrial foi baixa para a maioria dos meliponários. Não houve evidências de endocruzamento nos meliponários. A alta variabilidade genética nuclear, ausência de endocruzamento e a baixa diferenciação populacional são explicadas por fluxo gênico através de machos. A moderada diversidade genética mitocondrial em PED e AMP pode ser devido a ausência de práticas de meliponicultura. Em CUR esse mesmo resultado pode ser explicado pelo transporte artificial de colônias para esse meliponário. Para o restante dos meliponários a baixa variabilidade genética mitocondrial pode ser explicada pela prática de divisão de colônias. Esses resultados são importantes para a meliponicultura, pois indicam que as práticas de divisão de ninhos não afetam a variabilidade genética nuclear. Assim os problemas inerentes a baixa variabilidade genética nuclear e a estruturação populacional como endocruzamento e produção de machos diploides são mínimos ou inexistentes. Para isso sugerimos que a implementação do meliponário deva ser feita o mais próximo da mata e o local deve ficar dentro da distribuição da espécie escolhida para garantir o fluxo gênico através de machos / Most of the Brazilian tropical flora is pollinated by bees, especially by those belonging to the tribe Meliponini (stingless bees). Tetragonisca angustula has been aim of Meliponini beekeepers, especially for its well valued honey and easy keeping and abundance. The practices of nest division in meliponaries can increase the genetic structure and population isolation as well as inbreeding, that leads to a decreasing in population heterozygosity and genetic variability. Natural populations of T. angustula have already been studied nonetheless the genetic variability of Meliponaries samples has not been assessed yet. This project aimed to measure the genetic variability of T. angustula maintained in nine meliponaries, correlated it to Meliponini beekeeping practices. The genetic variability will be assessed by nine microsatellite loci analysis and two partial mitochondrial gene sequencing (COI and CytB). A total of 430 individual (one per nest) were sampled in: Pedreira (PED), Amparo (AMP), both in São Paulo state, Marechal Cândido Rondon (MCR1 and MCR2), São Miguel do Iguaçu (SMI), Santa Helena (SHE1 and SHE2), Entre Rios do Oeste (ERO) and Curitiba (CUR), all in Paraná state. A hundred individuals (SSB and PNI) collected from nature were used for comparison. It was found high population differentiation between Paraná and São Paulo samples, but low by \"intra-state\" comparison. High mitochondrial genetic differentiation was found between control samples and meliponaries. The nuclear genetic variability was high and the mitochondrial was low for most of meliponaries. No inbreeding was detected in meliponaries. The high nuclear genetic variability, absence of inbreeding and low population differentiation can be explained by gene flow through males. The moderated mitochondrial genetic diversity in PED and AMP may be related to absence of the Meliponini beekeeping practices. CUR presented the same result that can be explained by artificial transportation of colonies to this meliponary. The low mitochondrial genetic variability detected on rest of the meliponaries may be related to colony division practices. These results are important for meliponiculture, because indicate that colony division practices do not affect the nuclear genetic variability. Thus the issues related to low nuclear genetic variability and population structure as inbreeding and diploid males production are almost absent. For this, we suggest that the meliponary implementation must be done as closest as possible of the forest and this location must be according to geographic distribution of the chosen species, in order to ensure the gene flow through males

Wu, Feng. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2010. / Includes bibliographical references (leaves 38-44). / Abstracts in English and Chinese. / Title Page --- p.i / Thesis Committee --- p.ii / Acknowledgment --- p.iv / Table of Contents --- p.v / List of Figures --- p.vii / List of Abbreviations and Symbols --- p.xi / Abstract (English version) --- p.xii / Abstract (Chinese version) --- p.xiii / Chapter 1 --- Introduction --- p.1 / Chapter 1.1 --- Significance of DNA CCTG repeats --- p.1 / Chapter 1.2 --- Objectives of this work --- p.2 / Chapter 1.3 --- DNA structure --- p.3 / Chapter 2 --- Materials and Methods --- p.5 / Chapter 2.1 --- Sample design --- p.5 / Chapter 2.2 --- Sample preparation --- p.5 / Chapter 2.3 --- NMR spectroscopy --- p.6 / Chapter 2.4 --- Resonance assignment --- p.7 / Chapter 3 --- NMR Structural Studies of (CCTG)3 --- p.9 / Chapter 3.1 --- Overview --- p.9 / Chapter 3.2 --- NMR resonance assignments --- p.9 / Chapter 3.3 --- Formation of two-residue CT-loop in the middle repeat of (CCTG)3 --- p.12 / Chapter 3.4 --- C-bulge and T.T mispair in (CCTG)3 hairpin stem region --- p.13 / Chapter 3.5 --- Summary --- p.15 / Chapter 4 --- NMR Structural Studies of (CCTG)4 --- p.16 / Chapter 4.1 --- Overview --- p.16 / Chapter 4.2 --- Conformational exchange in (CCTG)4 --- p.16 / Chapter 4.3 --- Formation of two-residue CT-loops in different repeats of (CCTG)4 --- p.17 / Chapter 4.4 --- Mutational studies of (CCTG)4 --- p.19 / Chapter 4.4.1 --- Mutational studies on the 1st repeat of (CCTG)4: (CCTG)4-C2T --- p.19 / Chapter 4.4.2 --- Mutational studies on the 2nd repeat of (CCTG)4：(CCTG)4-C6T --- p.21 / Chapter 4.4.3 --- Mutational studies on the 3rd repeat of (CCTG)4：(CCTG)4-C 10T --- p.26 / Chapter 4.4.4 --- Mutational studies on the 4th repeat of (CCTG)4: (CCTG)4-C14T --- p.28 / Chapter 4.5 --- Summary --- p.33 / Chapter 5 --- Conclusions and Future Works --- p.35 / References --- p.38

Cariniana estrellensis (Raddi) Kuntez (Lecythidaceae), popularmente conhecida como jequitibá branco, é uma espécie arbórea climácica neotropical cuja sobrevivência encontra-se ameaçada devido aos processos de degradação de seus ambientes naturais e exploração indevida. Visando contribuir para a conservação in situ e ex situ deste recurso genético, o objetivo deste trabalho foi investigar a diversidade genética, o sistema de reprodução, a estrutura genética espacial e o fluxo gênico contemporâneo de C. estrellensis em um pequeno remanescente florestal (8 ha) localizado na Região de Ribeirão Preto SP (município de Cravinhos), usando como ferramenta de análise um conjunto de nove marcadores microssatélites (SSR) desenvolvidos para a espécie. Todas as árvores adultas reprodutivas (30) e regenerantes (39) existentes no referido fragmento foram mapeadas e tiveram tecidos foliares amostrados para as análises genéticas. Sementes de polinização natural foram também aleatoriamente coletadas em algumas destas árvores adultas durante dois eventos reprodutivos, obtendo-se um total de 644 progênies. Através das análises SSR constatou-se que todas as gerações de C. estrellensis apresentaram altos níveis de diversidade genética e ausência de endogamia, evidenciando a alogamia da espécie. Em concordância, as taxas de cruzamentos (tm) estimadas para os dois eventos reprodutivos não diferiram estatisticamente da unidade, permitindo afirmar que C. estrellensis é uma espécie perfeitamente alógama, com indícios de mecanismos de auto-incompatibilidade. Estimativas da correlação de paternidade (rp(m) (evento 1) = 0,121 e rp(m) (evento 2) = 0,145) e do coeficiente de coancestralidade médio dentro de progênies (xy (evento 1) = 0,140 e xy (evento 2) = 0,141) indicaram a ocorrência de pequenos desvios de cruzamentos aleatórios na população de C. estrellensis. O número efetivo de doadores de pólen estimado foi mais alto entre frutos de uma mesma árvore (10,20(evento 1); 10,31(evento 2) ) do que dentro de um mesmo fruto (1,33(evento 1); 1,17(evento 2)). Os resultados também revelaram que não existe estruturação genética espacial na população de C. estrellensis. As análises de parentesco em C. estrellensis revelaram distâncias médias curtas do fluxo de pólen dentro do fragmento tanto para as progênies (69,95±60 m(evento 1); 112,02±94 m (evento 2)) quanto para os regenerantes (146,94±98 m). Além disso, os resultados das análises de parentesco nos regenerantes apontaram ausência de imigração de sementes na população e indicaram que a taxa de imigração de pólen realizado (variando entre 53 % e 62 %) foi maior que as taxas de imigração de pólen efetivo (variando entre 23,5 % e 37 %) para os dois eventos reprodutivos estudados. Os altos níveis de imigração de pólen detectados no fragmento em estudo sugeriram que a população de C. estrellensis não está isolada reprodutivamente, o que pode ser essencial para prevenir perdas de diversidade genética da espécie, garantindo sua sobrevivência em longo prazo. Em termos gerais, a população estudada mostrou resiliência aos efeitos adversos da fragmentação e potencial para fins de conservação in situ e ex situ. / Cariniana estrellensis (Raddi) Kuntze (Lecythidaceae), commonly known as jequitibá branco, is a large neotropical tree, characteristic of the climax forest whose survival is threatened due to processes of degradation of natural environments and improper exploitation. In this study, it was investigated the temporal patterns of genetic variability, reproductive systems, spatial genetic structure and contemporary gene flow in the remaining population of the tropical forest species C. estrellensis that occurs naturally in a small fragment (8 ha) located in the Ribeirão Preto region-SP (municipality of Cravinhos), using nine pairs of microsatellite loci. All adult trees (30) and saplings (39) found in the fragment were mapped and sampled. Naturally-pollinated seeds were randomly collected from seed-trees that were reproductive for two consecutive years resulting in a total of 644 offspring. Through the analysis with SSR, all generations of C. estrellensis (adults, saplings and offspring) showed high levels of genetic diversity and no inbreeding. Estimates of multi-locus outcrossing rates (tm) suggested that C. estrellensis is a perfectly allogamus species, with evidence of selfincompatibility. Estimates of the correlation of paternity (rp(m) (event 1) = 0.121 and rp(m) (event 2) = 0.145) and the average of the coefficient of coancestry within progenies (xy (event 1) = 0.140 and xy (event 2) = 0.141) indicated a small deviation from random mating. The effective number of pollen donors was higher among fruits from the same tree (10.20(event 1), 10.31(event 2)) than within the same fruit (1.33(event 1), 1.17(event 2)). The results also revealed a lack of spatial genetic structure in C. estrellensis population. Parentage analyses revealed short average distances of pollen flow within the fragment for both offspring generations (69.95 ± 60 m (event 1); 112.02 ± 94 m (event 2)) as well as for saplings (146.94 ± 98 m). Furthermore, the parentage analyses in the saplings pointed no seed immigration in the population studied and indicated that the realized pollen immigration (ranging between 53 % and 62 %) was higher than the rates of effective pollen immigration (ranging between 23.5 % and 37 %) for both reproductive events studied. High levels of pollen immigration from outside study site suggested that the population of C. estrellensis is not reproductively isolated, which may be essential to prevent losses of genetic diversity in the species, ensuring its long-term survival. Overall, the studied population shows resilience to adverse effects of fragmentation and potential for in situ and ex situ conservation.

Globally, habitat fragmentation has had a major impact on the conservation and management of many species and is one of the primary causes of species extinction. Habitat fragmentation is loosely defined as a process in which a continuous habitat is reduced to smaller, disconnected patches as the result of habitat loss, restriction of migration or the construction of barriers to movement. Aquatic systems are particularly vulnerable to habitat fragmentation, and today an estimated 48% of rivers are fragmented worldwide. My dissertation evaluates how habitat fragmentation has influenced the populations of four different species of fish in the Lake Champlain basin. In chapter 1 I summarize the current state of habitat fragmentation research, I broadly describe habitat fragmentation, review how habitat fragmentation pertains to population genetics, and describe the legacy of habitat fragmentation in the Lake Champlain basin. In chapters 2, 3 and 4 I evaluate and discuss the impact of nine lake causeways on the population structure of slimy sculpin (Cottus cognatus), rainbow smelt (Osmerus mordax), and lake whitefish (Coregonus clupeaformis). The genetic effects of causeways are limited. However, causeways appear to have had a significant influence on rainbow smelt demographics, and the genetic structure observed in lake whitefish may be a product of reduced effective population size resulted from commercial harvest in the late 1800s. In chapter 5 I evaluate how the basin-wide population of tessellated darters (Etheostoma olmstedi) is naturally structured throughout Lake Champlain and three different major tributaries and evaluates the effect that different types of habitat fragmentation (dams, causeways, and natural fall lines) have on tessellated darter populations. Tessellated darters appear to be highly structured by river drainage but not by dams, causeways or fall lines. My dissertation highlights how comparative population genetic studies can be used to identify patterns of isolation within large populations. My results stress the value of reporting both the presence and absence of barrier induced population sub-structuring.

Quaking aspen (Populus tremuloides) has the largest natural distribution of any tree native to North America, ranging from Alaska through the breadth of Canada and south to mid-Mexico. The Laurentide ice sheet occupied most of the current range of P. tremuloides until the late Pleistocene epoch, so this species has undergone a significant, geologically recent range expansion. Surprisingly, range-wide patterns of genetic variation in P. tremuloides have never been described. Using a sample set representing the full longitudinal and latitudinal extent of the species distribution, I have conducted a phylogeographic analysis for P. tremuloides. Preliminary results comparing both nuclear and chloroplast DNA sequences revealed surprisingly low levels of divergence across the range. Because of this remarkably shallow genetic divergence among aspen populations, I used a set of rapidly-evolving molecular markers (microsatellites) to describe patterns of gene flow and diversity and to correlate those patterns with landscape features and histories. I analyzed eight microsatellite loci in 794 individuals from 30 sampling sites. From this multilocus data set, I identified pronounced genetic structuring across the range. Strikingly, sampling sites representing the southwestern portion of the range, the western United States and Mexico, form a distinct cluster. Sites within this southwestern cluster display dramatically reduced within-site genetic diversity but elevated regional genetic diversity, which suggests that populations in the southwestern portion of the range make up a stable edge persisting through multiple climate oscillations. Based on the uniqueness of the southwestern cluster and the climatic differences between the southwest and northern portions of the range, I propose that the southwestern cluster may represent a distinct ecotype. I also identified hotspots of diversity that correspond with potential refugia during the last glacial maximum but additional work is needed to refine these patterns. Further, my findings provide a solid foundation for a range of future studies on adaptive genetic and trait variation in this species.