Helicoverpa armigera (Hübner) was officially reported in Brazil in 2013. This species is closely related to Helicoverpa zea (Boddie) and has caused significant crop damage in Brazil. The use of genetically modified crops expressing insecticidal protein from Bacillus thuringiensis (Berliner) has been one of the control tactics for managing these pests. Genetically modified maize expressing Vip3Aa20 was approved to commercial use in Brazil in 2009. Understanding the genetic diversity and the susceptibility to B. thuringiensis proteins in H. armigera and H. zea populations in Brazil are crucial for establishing Insect Resistance Management (IRM) programs in Brazil. Therefore, the objectives of this study were: (a) to infer demographic parameters and genetic structure of H. armigera and H. zea Brazil; (b) to assess the intra and interspecific gene flow and genetic diversity of H. armigera and H. zea; and (c) to evaluate the susceptibility to Vip3Aa20 protein in H. armigera and H. zea populations of Brazil. A phylogeographic analysis of field H. armigera and H. zea populations was performed using a partial sequence data from the cytochrome c oxidase I (COI) gene. H. armigera individuals were most prevalent on dicotyledonous hosts and H. zea individuals were most prevalent on maize crops. Both species showed signs of demographic expansion and no genetic structure. High genetic diversity and wide distribution were observed for H. armigera. A joint analysis indicated the presence of Chinese, Indian, and European lineages within the Brazilian populations of H. armigera. In the cross-species amplification study, seven microsatellite loci were amplified; and showed a potential hybrid offspring in natural conditions. Interespecific analyses using the same microsatellite loci with Brazilian H. armigera and H. zea in compare to the USA H. zea were also conducted. When analyses were performed within each species, 10 microsatellites were used for H. armigera, and eight for H. zea. We detected high intraspecific gene flow in populations of H. armigera and H. zea from Brazil and H. zea from the USA. Genetic diversity was similar for both species. However, H. armigera was more similar to H. zea from Brazil than H. zea from the USA and some putative hybrid individuals were found in Brazilian populations.Tthere was low gene flow between Brazilian and USA H. zea. The baseline susceptibility to Vip3Aa20 resulted in low interpopulation variation for H. zea (3-fold) and for H. armigera (5-fold), based on LC50. H. armigera was more tolerant to Vip3Aa20 than H. zea (≈ 40 to 75-fold, based on CL50). The diagnostic concentration for susceptibility monitoring, based on CL99, was fairly high (6,400 ng Vip3Aa20/cm2) for H. zea and not validated for H. armigera due to the high amount of protein needed for bioassays. Implementing IRM strategies to Vip3Aa20 in H. armigera and H. zea will be of a great challenge in Brazil, mainly due to the low susceptibility to Vip3Aa20 and high genetic diversity and gene flow in both species, besides a potential of hybrid individuals between H. armigera and H. zea under field conditions. / Helicoverpa armigera (Hübner) foi oficialmente reportada no Brasil em 2013. Esta espécie é estreitamente relacionada a Helicoverpa zea (Boddie) e tem causado danos significativos nas culturas no Brasil. O uso de plantas geneticamente modificadas, que expressam proteínas inseticidas de Bacillus thuringiensis (Berliner), tem sido uma das táticas de controle para o manejo dessas pragas. O milho geneticamente modificado que expressa Vip3Aa20 foi aprovado para comercialização no Brasil em 2009. O entendimento da diversidade genética e da suscetibilidade às proteínas de B. thuringiensis em populações de H. armigera e H. zea no Brasil são cruciais para o estabelecimento de programas de Manejo da Resistência de Insetos (MRI). Assim, os objetivos desse estudo foram: (a) inferir parâmetros demográficos e estrutura genética de H. armigera e H. zea no Brasil; (b) avaliar o fluxo gênico intra e interespecífico e a diversidade genética em H. armigera e H. zea; e (c) aferir a suscetibilidade de populações brasileiras de H. armigera e H. zea a proteína Vip3Aa20. Uma análise filogeográfica de populações de campo de H. armigera e H. zea foi realizada com o uso de sequências do gene citocromo c oxidase I (COI). Indivíduos de H. armigera foram mais prevalentes em dicotiledôneas e H. zea na cultura do milho. Ambas as espécies mostraram sinais de expansão demográfica e ausência de estrutura genética. Alta diversidade genética e ampla distribuição foram observadas em H. armigera. Análises conjuntas indicaram a presença de linhagens da China, Índia e Europa em populações brasileiras de H. armigera. A partir de um estudo de amplificação cruzada de microssatélites, sete locos amplificaram em ambas as espécies e evidenciaram a possibilidade de hibridização no campo. Estes mesmos locos foram usados para análises interespecíficas de H. armigera e H. zea do Brasil em comparação a H. zea dos EUA. Nas análises para cada espécie, 10 microssatélites foram usados para H. armigera e oito para H. zea. Alto fluxo gênico intraespecífico foi detectado em populações de H. armigera e H. zea. A diversidade genética foi similar em ambas as espécies. H. armigera foi mais similar a H. zea do Brasil que dos EUA e possíveis híbridos foram encontrados nas populações brasileiras. Houve um baixo fluxo gênico entre populações brasileiras e americanas de H. zea. A linha-básica de suscetibilidade a Vip3Aa20 resultou numa variação interpopulacional baixa em H. zea (3 vezes) e em H. armigera (5 vezes), baseada na CL50. H. armigera foi mais tolerante a Vip3Aa20 que H. zea (≈ 40 to 75 vezes, baseado na CL50). A concentração diagnóstica, baseada na CL99, foi bastante alta (6.400 ng Vip3Aa20/cm2) para H. zea e não validada para H. armigera devido à alta quantidade de proteína necessária para os bioensaios. A implementação de estratégias de MRI a Vip3Aa20 em H. armigera e H. zea serão um grande desafio no Brasil, principalmente devido à baixa suscetibilidade a Vip3Aa20 e alta diversidade genética e fluxo gênico em ambas as espécies, além da possibilidade de indivíduos híbridos entre H. armigera e H. zea nas condições de campo.

The rapid pace of conversion of natural areas to agronomic systems is a matter of great concern, and the consequences for conservation and pest management are not yet fully understood. We examined mitochondrial (COI and Cytb) and nuclear (ITS1) gene regions of 21 Euschistus heros populations to investigate the genetic diversity, genetic structure, and the demographic history of this emerging pest of soybean crops in South America. Two deep divergent lineages that separated in the Pliocene (4.5 My) have been found over a wide area. The northern lineage is older, more diverse, and prevalent in the Amazon and Caatinga, while the southern lineage is younger, less diverse, and prevalent in the Atlantic Forest and Chaco biomes. The secondary contact is occurring mainly in the Cerrado, an important agriculture frontier. Euschistus heros populations are expanding in size and range, but are strongly affected by environment variables. Historical changes during the Plio-Pleistocene created significant genetic differentiation between E. heros populations, which differentiated further in several biomes. The present populations are expanding at different rates, mixing highly diverse populations with less-diverse populations in regions of intensive farming. This, individuals adapted to different environmental conditions and to large monocultures might currently be combining into a panmictic and hard-to-control pest population. / O ritmo acelerado da conversão de áreas naturais em sistemas agronômicos é motivo de grande preocupação e as consequências para conservação e manejo de pragas ainda não são totalmente compreendidas. Examinamos regiões de genes mitocondriais (COI e Cytb) e nucleares (ITS1) de 21 populações de Euschistus heros para investigar a diversidade genética, a estrutura genética e a história demográfica dessa praga emergente de soja na América do Sul. Duas linhagens profundamente divergentes que se separaram no Plioceno (4.5 My) foram encontradas amplamente distribuidas na América do Sul. A linhagem norte é mais antiga, mais diversificada e predomina na Amazônia e Caatinga, enquanto a linhagem sul é mais jovem, menos diversificada e prevalente nos biomas da Mata Atlântica e Chaco. O contato secundário está ocorrendo principalmente no Cerrado, uma importante fronteira agrícola. As populações de E. heros estão se expandindo em tamanho e área, mas são fortemente afetadas pelas variáveis ambientais. As mudanças históricas durante o Plio-Pleistoceno criaram significativa diferenciação genética entre as populações de E. heros, que se encontram estruturadas nos biomas. As populações atuais estão se expandindo em diferentes taxas, misturando populações altamente diversas com populações menos diversas em regiões de agricultura intensiva. Assim, indivíduos adaptados a diferentes condições ambientais e grandes monoculturas podem combinar-se em uma população de pragas panmítica e difícil de controlar.

O condor-dos-andes (Vultur gryphus) é uma ave carniceira da família dos abutres do novo mundo (Cathartidae) que habita ao longo da cordilheira dos Andes, cuja população tem diminuído no último século até ser considerada como espécie ameaçada. No Equador tem sido registrado aproximadamente 100 indivíduos em liberdade. Para evitar a extinção da espécie no país tem sido iniciado um programa de conservação envolvendo várias áreas das Ciências Biológicas, entre essas a genética de populações. Para descrever a situação genética do condor no Equador, amostras de sangue e penas de condores em cativeiro e silvestres, mais várias amostras de penas de muda de distintos locais onde habitam, foram coletadas e analisadas através de sete microssatélites heteroespecíficos amplificados no genoma do condor por PCR. Os resultados indicam que o grupo de 72 amostras, apresenta uma diversidade genética moderada a baixa nos loci estudados, apesar das grandes áreas onde está distribuído, porém as análises de variância molecular AMOVA e Hardy-Weinberg considerando como hipótese alternativa a deficiência de heterozigotos, indicam que não constituem uma população endogâmica. Estudos de estruturação populacional sugerem a falta de subpopulações inclusive entre amostras de lugares distantes. Sugere-se que se existir estruturação populacional esta deve ser do tipo isolamento por distância, para poder comprovar esta hipótese se propõe estender a pesquisa no futuro incluindo amostragem de locais muito distantes através da América Andina e diferentes marcadores. O grupo de marcadores foi também altamente útil para identificação genética de indivíduos através das penas anônimas coletadas no habitat, porém não resulta muito forte como prova de paternidade, precisando de marcadores mais polimórficos e melhor distribuídos pelo genoma. / The Andean Condor (Vultur gryphus) is a scavenger bird of the New World vultures (Cathartidae) that lives along the Andes Mountains. Its population has declined in the last century until being considered an endangered species. In Ecuador, approximately 100 birds have been registered in freedom. To avoid extinction in this country has been initiated a conservation program involving several areas of biological sciences, one of these, population genetics. In order to describe the genetic situation of the condor in Ecuador, blood and feather samples from captive and wild condors, plus several samples of molted feathers from different locations were collected and analyzed through seven heteroespecific microsatellite amplified in the condor genome by PCR. The results show that the group of 72 samples had a moderate to low genetic diversity in the amplified loci, despite the large areas where it is distributed. The analysis of molecular variance (AMOVA) and Hardy-Weinberg with heterozygote deficiency as alternative hypothesis denotes that sampled condors do not constitute an inbred population. Structuring analyzes suggest there is not subpopulations even among samples from distant places. If exist some kind of pop0ulation structure in the species, it could be like isolation by distance structured, but in order to prove this hypothesis, it is recommended to extend the research including samples from distant locations through Andean America and more powerful genetic markers. Those markers was also highly useful for the genetic identification of not assigned feathers collected in the habitat, but as paternity test require more polymorphic markers and better distributed throughout the genome.

Seleção balanceadora é um processo evolutivo que engloba diversos mecanismos: vantagem do heterozigoto, seleção dependente de frequência, pressões seletivas que variam ao longo do tempo ou do espaço, e alguns casos de pleiotropia. O estudo desses mecanismos em si foi e ainda é um tópico de grande interesse para os biólogos evolutivos, e moldou o estudo da evolução ao longo do último século. Antes de a teoria neutra ter sido proposta, acreditava-se que a seleção balanceadora fosse comum. A descoberta de que muita da diversidade genética observada podia ser explicada por evolução neutra motivou, portanto, uma melhor compreensão da seleção balanceadora como um regime seletivo capaz de manter variantes vantajosas nas populações. O estudo da seleção balanceadora, em seus primórdios, foi restrito a organismos que podiam ser manipulados em laboratório. Com o advento de métodos que permitiam quantificar a variabilidade genética - tais como a eletroforese de proteínas, sequenciamento em pequena escala e re-sequenciamento genômico de milhares de indivíduos -, a variabilidade genética humana passou a ser ativamente estudada e interpretada. Diversos estudos buscaram por assinaturas de seleção natural - i.e., padrões de variação genômica deixadas por tais regimes seletivos - e avaliaram seu significado comparando-as com o que seria esperado sob um cenário estritamente neutro. A maior parte desses esforços foram concentrados no estudo da seleção positiva, tida como o principal mecanismo responsável pela evolução adaptativa. Poucos estudos buscaram assinaturas de seleção balanceadora no genoma humano. Isso se deve em parte à escassez de métodos com alto poder para detectar tais assinaturas. Adicionalmente, estudos prévios não analisaram dados em escala genômica, ou se concentraram principalmente nas regiões codificadoras de proteínas. Aqui, nós descrevemos um método simples e com alto poder para detectar assinaturas de seleção balanceadora. Em humanos, esse método supera outros comumente usados para a detecção de tais assinaturas e, em teoria, poderia ser usado para detectá-las em outras espécies, desde que seu poder seja avaliado caso-a-caso através de simulações neutras. Nosso método (\"Non-Central Deviation\", NCD) é apresentado em duas versões: NCD2, que requer informação acerca dos polimorfismos da espécie analisada e das substituições entre essa espécie e um grupo externo, e NCD1, que requer apenas informação acerca dos polimorfismos da espécie analisada. Embora em humanos NCD2 supere NCD1, este último pode ser utilizado para espécies para as quais não haja informação de um grupo externo. Quando aplicamos NCD2 a dados humanos, usando chimpanzé como grupo ex- terno, encontramos mais de 200 genes codificadores de proteínas com forte assinatura de seleção balanceadora, dos quais apenas 1/3 tinha evidência prévia de seleção balanceadora. Encontramos também um enriquecimento para diversas categorias de ontologia gênica, das quais cerca da metade é relacionada à imunidade. Verificamos que dentre os genes com evidências de seleção balanceadora há um excesso de casos de expressão preferencial em tecidos tais como \"adrenal\" e \"pulmão\", e também um excesso de genes com expressão mono-alélica. No geral, vimos que as regiões selecionadas no genoma humano incluem tanto sítios codificadores quanto regulatórios. Não encontramos um excesso de assinaturas de seleção balanceadora em regiões regulatórias, ao contrário do que reportaram outros estudos. Finalmente, encontramos um excesso de polimorfismos não-sinônimos em relação aos sinônimos nos genes selecionados. Tendo documentado a ocorrência de seleção balanceadora no genoma humano e identificado genes que foram potencialmente alvos deste regime seletivo, nós investi- gamos as consequências evolutivas desse processo. Nós partimos da hipótese que a seleção balanceadora sobre um sítio reduz a eficiência com a qual a seleção purificadora elimina variantes deletérias em sítios vizinhos. Esse processo é uma consequência do quanto a seleção sobre um loco afeta, através de ligação genética, as frequências de sítios não-neutros adjacentes. Testamos essa hipótese examinando se os genes sob seleção balanceadora apresentam um excesso de variantes deletérias em relação a expectativas derivadas a partir do restante do genoma. Usando três diferentes métricas para determinadas se e/ou o quão deletéria é uma dada variante, identificamos um excesso de variantes deletérias dentro dos genes sob seleção balanceadora, e mostramos que tal padrão não pode ser atribuído a efeitos confundidores. Esse achado mostra que, juntamente com os benefícios associados à variação adaptativa, a seleção balanceadora aumenta o fardo de mutações deletérias no genoma humano. De forma geral, nossos achados sugerem que a seleção balanceadora provavelmente mantém variantes genéticas envolvidas em uma miríade de processos biológicos além da imunidade e que ela foi mais comum no genoma humano do que se acreditava anteriormente, afetando entre 1-8% dos genes codificadores de proteínas, bem como diversas regiões não-codificadoras. Adicionalmente, a seleção balanceadora parece ser importante para a evolução humana não apenas por seu efeito sobre a aptidão, mas também por ter sido uma importante força capaz de moldar a diversidade genética observada atualmente em humanos e a susceptibilidade a doenças / Balancing selection is an evolutionary process that encompasses several mechanisms: heterozygote advantage, negative frequency dependent selection, selective pressure that fluctuates in time or in space, and some cases of pleiotropy. The study of these mechanisms .per se has been and still is a topic of great interest for evolutionary biologists, and has shaped the study of evolution throughout the last century. Before the proposition of the neutral theory of molecular evolution, it was believed that balancing selection was pervasive. The realization that much of the observed genetic diversity could be explained by neutral evolution thus motivated a better understanding of balancing selection as a selective regime capable of maintaining adaptive variants in populations. The study of balancing selection, in its early stages, was restricted to organisms that could be manipulated in the laboratory. With the advent of methods that allowed quantification of genetic variation - such as protein electrophoresis, small scale sequencing and genome-wide re-sequencing of thousands of individuals - human variation started to be actively studied and interpreted. Several studies have looked for signatures of natural selection - i.e., patterns of genomic variation that selective regimes leave in the genome - and evaluated their significance by comparing them to what would be expected under a strictly neutral scenario. Most of these efforts focused on the study of positive selection, thought of as the prime mechanism responsible for adaptive evolution. Only a few studies looked for signatures of balancing selection in the human genome. This is partially due to the paucity of powerful methods to detect its signatures. Moreover, previous studies either did not analyze data on genomic scale or focused primarily on protein-coding regions. Here, we describe a powerful and simple method to detect signatures of balancing selection. In humans, it outperforms other methods commonly used to detect such signatures and could in theory be used for other species, provided that its power is evaluated for each species through neutral simulations. Our method (\"Non-Central Deviation\", NCD) has two versions: NCD2, which requires polymorphism information on the ingroup species, as well as divergence information between the ingroup and an outgroup species, and NCD1, which only requires the ingroup information. Although NCD2 is more powerful for humans, NCD1 can be used for species that lack information from an outgroup. When applying NCD2 to human data, using chimpanzee as the outgroup, we found more than 200 protein-coding regions with strong signatures of balancing selection, only 1/3 of which had prior evidence for balancing selection. There was also an enrichment for several gene ontology categories, approximately half of which are related to immunity. We also found that among genes with evidence for balancing selection there was an excess of cases of preferential expression in specific tissues, such as \"adrenal\" and \"lung\", and an excess of genes with mono-allelic expression. Overall, we found that selected regions of the genome include both coding and regulatory sites. We failed to find a marked excess of balancing selection in regulatory regions, as reported in previous studies. Finally, we found an excess of nonsynonymous versus synonymous polymorphisms within the selected genes. Having documented the occurrence of balancing selection in the human genome and identified genes which were potential targets of this selective regime, we next investigated evolutionary consequences of this process. We hypothesized that balancing selection acting on a site reduces the efficiency with which purifying selection purges deleterious variants at nearby sites. This process is a consequence of how the dynamics of selection at one locus, mediated by linkage, can interfere with the frequencies of adjacent non-neutral sites. We tested this hypothesis by examining if the genes under balancing selection show an excess of deleterious variants with respect to expectations derived from the remainder of the genome. Using three different metrics to determine deleteriousness, we identified a significant excess of deleterious variants within balanced genes, and we show that this pattern cannot be attributed to confounding factors. This finding shows that together with the benefits associated with adaptive variation, balancing selection is increasing the burden of deleterious mutations in the human genome. Overall, our findings suggest that balancing selection likely maintains variation in a myriad of biological processes other than immunity and that it has been more common in the human genome than previously thought, affecting between 1-8% of human protein-coding genes, as well as a number of non-protein coding regions. Moreover, balancing selection appears to be important to human evolution not only because of its influence on fitness, but also because it has been an important force shaping current human genetic diversity and susceptibility to disease

A andiroba (Carapa guianensis) é uma espécie arbórea de importância econômica na região Amazônica pelo grande interesse que vem despertando nas indústrias madeireira e cosmética. É uma planta monóica, com floração assincrônica e auto-incompatível. Ela é bastante plástica e se adapta para ocupar diferentes ambientes, sendo encontrada tanto no baixio como na terra firme. Os objetivos do presente estudo foram avaliar a estrutura genética de duas populações naturais de andiroba e quantificar a diversidade genética intrapopulacional, a autocorrelação espacial e o fluxo gênico analisando uma única população em dois ambientes distintos (terra firme e baixio) e em três classes de tamanho (plântulas, jovens e adultos). Para o estudo interpopulacional, foram avaliados 39 indivíduos adultos no município de Porto Acre e 38 em Rio Branco. Já para o intrapopulacional analisaram-se 957 indivíduos do município de Rio Branco. Foram utilizados sete locos polimórficos de microssatélites que permitiram observar 42 alelos em ambas as populações, sendo que as estimativas dos parâmetros genéticos foram muito próximas entre elas. Não foi observada endogamia e a taxa de cruzamento aparente foi alta indicando reprodução por alogamia. A maior parte da variabilidade genética (90,5%) foi encontrada dentro das populações. No entanto, a divergência genética entre as populações (9,5%) foi estatisticamente significativa e pode ser considerada intermediária. Com relação à variabilidade intrapopulacional, observou-se 85 alelos na população Rio Branco, com 67 alelos ocorrendo no ambiente de terra firme e 70 no baixio. A diversidade gênica foi semelhante nas três classes de tamanho na população total e nos dois ambientes, não tendo sido observada endogamia em nenhuma das classes de tamanho dos ambientes. Também não foi observada divergência genética entre as classes de tamanho. Já entre os indivíduos do ambiente de terra firme e os do baixio esta divergência foi baixa (1,63%), mas significativa. A taxa de cruzamento aparente foi alta tanto para os ambientes como para a população total. As analises de autocorrelação espacial dos genótipos revelaram que a população Rio Branco apresentou baixa estruturação espacial, sendo que as árvores localizadas a uma distância de até aproximadamente 370 metros tenderam a ser geneticamente similares. No ambiente de baixio encontrouse este mesmo padrão, com árvores localizadas a uma distância de até 160 metros mostrando-se mais aparentadas entre si. Quando se observou separadamente cada classe de tamanho neste ambiente, verificou-se baixa estruturação na classe dos jovens, e uma disposição quase que aleatória dos genótipos na classe dos adultos. Na terra firme não se observou estruturação espacial dos genótipos em nenhuma das classes. As analises de parentesco das plântulas indicaram que 7,3% dos parentais paternos foram encontrados no ambiente de terra firme e 9,4% no baixio. Este baixo índice encontrado mostra que é grande a quantidade de fluxo gênico vindo de fora da área amostrada. Verificou-se fluxo gênico de longo alcance dentro da população, observando-se uma distância média de até 888,8 metros entre os ambientes. Com base nos conhecimentos gerados sobre a estrutura genética, podem-se estabelecer estratégias de manejo e conservação dessas populações naturais de andiroba. / Crabwood (Carapa guianensis) is a tree of economic importance in the Amazon region, due to the great interest it has been attracting in the wood and cosmetics industries. It is a monoecious species, with asynchronic flowering and self-incompatible. This species is very plastic and adapts to occupy different habitats, and it is found in the lowland and upland habitats. The objectives of this study were to evaluate the genetic structure between two natural populations of crabwood, and to quantify the intrapopulational genetic diversity, the spatial autocorrelation and gene flow of one population, considering two habitats (upland and lowland) and three size classes (seedlings, young plants and adults). For the interpopulational study, 39 adult individuals were evaluated in the municipal district of Porto Acre and 38 in Rio Branco. For the intrapopulational studies, 957 individuals were analyzed in the municipal district of Rio Branco. Seven polymorphic microssatellite loci were used to detect 42 alleles in both populations, were the genetic parameter estimates were very similar to each other. Inbreeding was not observed and the apparent outcrossing rate was high, indicating an outcrossing breeding system for this species. Most of the genetic variability (90.5%) was found to be within populations. However, the genetic divergence between them (9.5%) was statistically significant and can be considered as intermediate. Regarding the intrapopulacional variability, 85 alleles were observed in the Rio Branco population, with 67 alleles occurring in the upland habitat and 70 in the lowland. The genetic diversity was similar in the three size classes in the total population, and in the two habitats. No inbreeding was observed in any of the size classes of either habitat. No genetic divergence was observed between size classes as well. Between individuals of the upland habitat and those of the lowland habitat, this divergence was low (1.63%), but significant. The autocorrelation spatial analysis of the genotypes showed that the Rio Branco population presented low spatial genetic structuring, with the trees located at a distance of approximately 370 meters tending to be genetically similar. In the lowland habitat the same pattern was found, with trees located at a distance of 160 meters tending to be more related between themselves. When each size class of this habitat was observed separately, a low spatial genetic structuring was found in the young classes and an almost random disposal of the genotypes was observed in the adult classes. In the upland habitat, a spatial genetic structure of the genotypes was not observed in any of the size classes. The paternity analysis of the seedlings indicated that 7.3% of the male parents were found in the upland habitat and 9.4% in the lowland. This low index shows that the amount of gene flow coming from outside the sampling area is high. Long-distance gene flow within the population studied was observed, with an average distance of 888.8 m found between habitats. Based in the acquired knowledge on the genetic structure, management and conservation strategies can be established for these natural crabwood populations.

Esta pesquisa lidou com a unificação de grafos aplicada ao problema das redes haplotípicas. A partir da baixa confiabilidade encontrada nas redes geradas pelos algoritmos tradicionais, foi necessário introduzir uma nova proposição para melhorar o resultado obtido. Para esta avaliar o resultado obtido pelo novo algoritmo, desenvolveu-se um arcabouço teórico-formal possibilitando a generalização de soluções relativas a redes haplotípicas através de aplicação de funções parametrizáveis, facilmente representadas através de linguagens funcionais no estilo LISP. Para aplicação em problemas reais, desenvolveu-se estrutura de simulação e testes que constrói cadeias genéticas de maneira aleatória ou ainda parametrizável. Os testes gerados permitiram observar a melhoria esperada no algoritmo, especialmente para os casos de baixa mutação. O arcabouço de simulação e testes mostrou-se extremamente propício e de fácil utilização, o que o torna, em si mesmo, uma ferramenta a ser disponibilizada para a comunidade acadêmica da área de Biologia. / This research dealt with the unification of graphs applied to the problem of haplotype networks. From the low reliability found in networks generated by the traditional algorithms, it was necessary to introduce a new proposition to improve the outcome. For proper evaluation of the results obtained by the new algorithm, a formal-theoretical framework for generalization of haplotype networks related solutions, making use of parameterized functions easily represented through LISP-like functional languages. Seeking for real case application of the theory developed, a structure of simulation and testing were developed to build genetic code strings randomly or even parameterized. The generated tests have allowed to observe the expected improvement in the algorithm, especially for cases of low mutation. The framework for simulation and testing was extremely useful and easy to use, making itself a product to be distributed to the academic Biology community.

Submitted by Francine Silva (francine.silva@unipampa.edu.br) on 2019-03-28T18:51:45Z No. of bitstreams: 1 Diversidade e estrutura genética populacional em luehea divaricata mart. & zucc. na região da fronteira oeste do Rio Grande do Sul, baseada em marcadores microssatélites.pdf: 1894891 bytes, checksum: 4bdf370c0584966a24bc7d1c50440ac3 (MD5) / Made available in DSpace on 2019-03-28T18:51:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diversidade e estrutura genética populacional em luehea divaricata mart. & zucc. na região da fronteira oeste do Rio Grande do Sul, baseada em marcadores microssatélites.pdf: 1894891 bytes, checksum: 4bdf370c0584966a24bc7d1c50440ac3 (MD5) Previous issue date: 2013-02-26 / Pertencente à família Malvaceae, o Açoita-cavalo (Luehea divaricata) é uma espécie florestal que ocorre naturalmente desde o Rio Grande do Sul até o sul da Bahia, sendo muito utilizada na confecção de móveis e, também, como fitoterápico. Por ser uma espécie pioneira de rápido crescimento, característica das florestas aluviais, apresenta, em condições de regeneração natural, uma grande quantidade de indivíduos, mostrando ser uma espécie recomendável para a regeneração natural de áreas degradadas. O Açoita-cavalo é uma das espécies nativas mais importantes do ponto de vista fitossociológico, ocorrendo em praticamente todas as bacias hidrográficas do Rio Grande do Sul, na floresta ombrófila mista, na floresta estacional decidual, na floresta estacional semidecidual, na savana, na savana estépica e nas áreas de tensão ecológicas. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a diversidade e estrutura genética de cinco populações naturais de L. divaricata na região da Fronteira Oeste do Rio Grande do Sul, no bioma Pampa. Amostras foliares foram coletadas de indivíduos adultos encontrados nas áreas (n=128). O DNA foi extraído com o kit Invisorb Spin Plant Mini Kit (Invitek) e cinco loci microssatélites foram amplificados via PCR. Os alelos foram resolvidos em gel de poliacrilamida (a 10%) e os dados, analisados com auxílio do programa GenAlEx 6.4, FSTAT 2.9.3 e ARLEQUIN 3.1. Os resultados indicaram altos níveis de diversidade genética dentro das populações. A heterozigosidade esperada (He) e o índice de Shannon (I) foram de 0.627 e 1.223, respectivamente. A análise AMOVA mostrou que a maior parte da diversidade genética ocorre dentro das populações (76.12%). O índice de fixação nas populações estudadas demonstrou haver excesso de homozigotos em relação ao equilíbrio de Hardy-Weinberg. Os valores da distância genética de Nei indicaram alta divergência genética entre as populações, em função da baixa eficiência do fluxo gênico entre as populações. Os valores obtidos indicaram que o fluxo gênico está próximo do suficiente para prevenir a diferenciação populacional devido à deriva genética nas populações estudadas, e esse fluxo, deve ocorrer, principalmente, via pólen (por entomofilia), dado que a dispersão das sementes (por anemocoria) teoricamente alcançaria maiores distâncias. Essa baixa dispersão de sementes se deve, provavelmente, à fragmentação e consequente isolamento entre as populações estudadas. Estes resultados sugerem quea dispersão de propágulos reprodutivosem duas, das cinco populações, de certa forma é eficiente, poisapresentaram baixo grau de endogamia. Assim, programas de conservação dos recursos genéticos desta espécie tendem a ser efetivos se o fluxo de polinizadores for mantido,e,pela criação de corredores ecológicos para a conservação da conectividade entre os fragmentos. Além disso, os dados obtidos mostram que as populações estudadasdevem ser priorizadas em programas de conservação genéticada espécie,devido à alta diversidade genética observada,e,ao nível de fragmentação das áreas de remanescentes florestais na região do Pampa. / Belonging to the family Malvaceae, the Açoita-cavalo (Luehea divaricata) is a forest species that occurs naturally from the Rio Grande do Sul State to Bahia State, largely employed in the furniture manufacturing and as medicinal plant. It is a fast-growing pioneer species, characteristic of riparian forests, it presents in natural regeneration conditions, a large quantity of individuals, being indicated for the natural recovery of degraded areas. The açoita-cavalo is one of the most important native species for the phytosociology, occurring virtually in all hydrographical components of the Rio Grande do Sul, in the mixed ombrophylous forest, seasonal deciduous forest, seasonal semidecidual forest, savanna, stepic-savanna and in areas of ecological tension. This study aimed to characterize the genetic diversity and structure of five natural populations of L. divaricata in the region of “Fronteira Oeste” in the Rio Grande do Sul State, within the Pampa biome. Leave samples were collected from adult individuals found in the areas (n=128). DNA was isolated using the Invisorb Plant Mini Kit (Invitek) and five microsatellite loci were amplified through PCR. The alleles were resolved in polyacrylamide gels (10%) and the data analyzed with the software GenAlEx 6.4, FSTAT 2.9.3 e ARLEQUIN 3.1. The results revealed high levels of genetic diversity within the populations. The expected heterozigosity (He) and the Shannon index (I) equaled 0.627 and 1.223, respectively. The AMOVA analysis revealed that the larger amount of the genetic diversity occurs within the populations (76.12%). The fixation index in the studied populations presented an excess of homozygotes in respect of the Hardy-Weinberg equilibrium The values of the Nei’s genetic distance point to high genetic divergence among the populations, consequence of the low efficiency of the gene flow among populations. The results indicate that gene flow is close enough to prevent population differentiation due to genetic drift in the populations studied, and this flow should occur mainly through pollen (by entomophily), since the seed dispersion (by anemocory), theoretically reaches longer distances. This low level of seed dispersion likely is due to the fragmentation and consequent isolation of the studied populations. These results suggest that the dispersal of reproductive propagules in two of the five populations in some ways is efficient because it presented low inbreeding. Thus, programs of genetic resources conservation of this species may be more efficient by maintaining the flow of pollinators, and the creation of ecological corridors for the conservation of connectivity between fragments. In addition, the obtained data reveals that the studied populations should be prioritized in programs of species genetic conservation, due to the relatively high level genetic diversity observed and the level of fragmentation of the areas of forest remnants in the Pampa region.

Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2015-11-30T11:09:24Z No. of bitstreams: 1 Jaqueline Brummelhaus_.pdf: 909672 bytes, checksum: a67cf8e4fb697cea521fe93f204b4187 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-30T11:09:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jaqueline Brummelhaus_.pdf: 909672 bytes, checksum: a67cf8e4fb697cea521fe93f204b4187 (MD5) Previous issue date: 2013-11-21 / UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos / O pinguim-antártico (Pygoscelis antarcticus) tem suas populações distribuídas principalmente nas Ilhas Sandwich do Sul, Georgia do Sul e Shetlands do Sul e na região da Península Antártica. Algumas de suas características são o baixo dimorfismo sexual, a monogamia e o comportamento filopátrico. Esta tese tem como objetivos: 1) quantificar o dimorfismo sexual através de medidas morfológicas, testar uma função discriminante e avaliar o dimorfismo sexual entre duas áreas de reprodução distantes (Ilhas Rei George e Elefante, Shetlands do Sul); 2) caracterizar a distribuição espacial da variabilidade genética populacional entre colônias de reprodução nas Ilhas Rei George e Elefante, através de marcador mitocondrial. Na avaliação do dimorfismo sexual de tamanho, através de caracteres morfológicos, foi encontrado que machos são 6 a 9,4% maiores que as fêmeas e a equação discriminante formulada classifica corretamente 80,6% das aves. Não foi encontrada diferença no dimorfismo sexual entre as colônias de reprodução das Ilhas Rei George e Elefante. Mesmo sendo uma alternativa na determinação sexual, as equações discriminantes devem ser usadas com cautela em locais diferentes do que foram produzidas por causa dos erros de classificação. Quando equações discriminantes das Ilhas Deception e Rei George foram testadas para os dados da Ilha Elefante, obteve-se apenas 67,7% e 71% de acerto. Desta forma, a abordagem molecular é uma opção eficiente na resolução de dúvidas relacionadas à sexagem. Quanto à variabilidade genética com uso de marcador mitocondrial, foram encontrados 38 haplótipos para 61 indivíduos analisados, sendo apenas dois compartilhados nas colônias e todos os demais são exclusivos. Os valores de FST e da AMOVA revelam que a divergência entre as populações é baixa e que a maioria da variação genética (98,3%) ocorreu dentro das populações. Isso poderia ser justificado por um alto fluxo gênico entre as populações, mas não corrobora com o comportamento filopátrico da espécie. Os testes de neutralidade e de expansão demográfica apontam para uma evolução neutra e possibilidade de expansão, que ocorreu há mais de dois milhões de anos atrás e no último um milhão de anos o tamanho efetivo populacional manteve-se constante. Os resultados ressaltam a ocorrência de uma expansão populacional a partir de uma população geneticamente homogênea e a manutenção do tamanho efetivo em longa escala de tempo pode ter amplamente contribuído para a falta de estruturação genética entre as colônias recentes de pinguim-antártico. / Chinstrap penguin (Pygoscelis antarcticus) has their populations distributed mainly in South Sandwich, South Georgia and South Shetlands Islands, and the Antarctic Peninsula. This specie presents low sexual dimorphism, monogamy and philopatric behavior. This thesis aims to: 1) to evaluate sexual dimorphism among males and females and among two breeding areas (King George and Elephant Islands) using morphological characters and to obtain a discriminant function based on the characters that best identify the sex of Chinstrap penguins; 2) to determine the spatial structuring of population genetic variation among breeding colonies at King George and Elephant Islands, using mitochondrial control region. In the assessment of sexual dimorphism using morphological characters, were found that males were 6 to 9.4% larger than females and discriminant equation formulated correctly classifies 80.6% of the birds. There was no difference in sexual dimorphism between the breeding colonies of King George and Elephant Islands. However, the discriminant function should be used with caution in different locations than are produced because penguins may be misclassified. When discriminant equations from Deception and King George Islands were tested for Elephant Island data, we obtained only 67.7% and 71% accuracy. Where there is doubt in the field, it would be interesting to apply molecular sexing technique. For genetic variability using mitochondrial control region, were found 38 haplotypes for 61 individuals analyzed, only two were shared in the colonies and all others are exclusive. FST and AMOVA values revealed that the divergence between populations is low and that most of genetic variation (98.3%) occurred within populations. This could be explained by a high gene flow among populations, but does not corroborate with the philopatric behavior of this specie. The neutrality tests and Mismatch distribution point to a neutral evolution and possibility of expansion, which occurred more 2 Mya and the last 1 Mya, the effective population size remained constant. The results show the occurrence of a population expansion from a genetically homogeneous population and maintenance of effective size in long time scale can have widely contributed to the lack of genetic structuring among the current colonies of Chinstrap penguin.

Estudos em genética de paisagem, das espécies zootécnicas, podem impulsionar o entendimento dos processos adaptativos, bem como, a maneira que o ambiente afeta o sucesso destas populações. O objetivo principal do projeto foi identificar assinaturas de seleção no genoma populações de suínos naturalizados brasileiros. Procurando obter a maior representatividade da variabilidade genética e ambiental dos suínos dentro do território brasileiros, amostras de DNA de pelo menos um animal e de pelo menos um grupo genético foram obtidas dentro do Banco de Germopalsma da EMBRAPA, totalizando 191 animais de 18 grupos genéticos suínos brasileiras que foram genotipadas, e classificadas de acordo com sua origem dentro de raça ou grupo genético, estado bioma, bacia hidrográfica, tipo de solo, ecoregião e tipo de vegetação. Após um controle de qualidade os genótipos resultantes foram utilizados no calculo das estatísticas F de Wright, equilíbrio de Hardy-Weinberg. Análise de componentes principais, coeficiente de endogamia, analise da variância molecular, testes de Mantel, e a determinação do número ideal de populações. Os dados ambientais foram convertidos em layers através do Qgis e utilizados na detecção de assinaturas de seleção através do BayeScan v2.1 (Foll & Gaggiotti 2008) e do Samβada (Stucki et al. 2014) Os resultados obtidos mostram que as populações estudadas têm uma estrutura variada entre e dentre si. A maior parte da variabilidade genética esta presente nos indivíduos dentro de grupos genéticos, e indivíduos dentro de estados. Existe diferenciação genética dos suínos dentro das variáveis ambientais classificatórias. As raças Monteiro e Marajó foram as que mostraram maiores níveis de estruturação. Os componentes principais mostram proximidade entre as raças comerciais, assim como o elevado grau de variação na composição genéticas das demais raças, com marcante separação dos animais Monteiro e Marajó. Níveis elevados de endogamia foram encontrados. Foram encontrados pelo menos 8 assinaturas de seleção no genoma das raças suínas localmente adaptadas. A freqüência dos genótipos destes marcadores divide o território brasileiro em duas regiões latitudinais distintas. Os níveis de estruturação das populações demonstram uma grande variabilidade genética entre e dentre as raças. As marcas de seleção encontradas demonstram a influência do meio ambiente no sucesso adaptativo destes animais ao território brasileiro. / Study of landscape genetics in livestock species can help understand the adaptive processes and the way that the environment affects the success of these populations. The main objective was the identification of genetic signatures of selection in the Brazilian autochthone swine breeds. We aim the higher representation of genetic and environmental variability from Brazilian territory sampling at least one animal from one genetic group per sampling point. The samples were obtained on CENARGEN-EMBRAPA Germplasm Bank in a total of 191 DNA samples from 19 Brazilian locally adapted swine genetic groups, classified into state, region, biome, hydrological basins, soil type, ecoregion and vegetation type. These samples were genotyped and after a quality control, we calculated Wright’ F-statistics, individual inbreeding coefficient, Hardy-Weinberg equilibrium, Principal components, IBD, Mantel test, an ideal number of subpopulations and an analysis of molecular variance. Environmental data was converted in layers through Qgis and used to detect signatures of selection by BayeScan v2.1 (Foll & Gaggiotti 2008) and Samβada ((Stucki et al. 2014) Population studied had genetic structure among different subpopulations, in a same category. The biggest part of genetic variability is the individual within breed and in individual within state. We found different intensity of population structure in the categories studied, been the he Monteiro and Marajó breeds that ones with highest values from population genetic structure. Principal component analyses showed proximity between commercial breeds, as well as the high degree of genetic variation among other breeds, with great detachment of Monteiro and Marajó animals from others. High inbreeding levels were found. Signatures of selection were found on the genome of Brazilian locally adapted swine pig. The genotypic frequency of these signatures of selection divides the Brazilian territory into two distinct latitudinal regions. The population structure levels demonstrate a wide genetic variability inside and among races. The signatures of natural selection found demonstrate the influence of the environment to successful adaptation of swine in Brazil.

A crise primordial da informação genética tal como delineada pelo modelo de quasi-espécies tem permanecido há mais de três décadas como um desafio as teorias de origem da vida e evolução pré-biótica. A despeito das diversas soluções propostas ao longo desse período, não há ainda uma que seja plenamente aceita pela comunidade científica. Dentro dessa gama de soluções, os modelos que usam uma abordagem de seleção em múltiplos níveis destacam-se como uma alternativa ao paradigma da área, o celebrado modelo de hiperciclos. Denominados modelos de vesículas pré-bióticas, entre os quais destaca-se o corretor estocástico, estes assumem a cooperação, de forma mais ou menos explícita, como ingrediente essencial para vencer a crise da informação genética. A cooperação tem sido vista como capaz de proporcionar um modo de contornar a crise sucitada por Eigen ao permitir a divisão da informação essencial em diversas partes, todas abaixo do limiar da catastrofe de erro. Entretanto, até muito recentemente, havia pouca literatura especializada explorando esta classe de modelos, especialmente no que tange à questões de coexistência. O objetivo desta dissertação é estudar mais profundamente alguns modelos deste tipo dando ênfase a este tipo de problema. Inicialmente, vamos explorar um modelo determinístico de seleção de grupo similar ao corretor estocástico, baseado no famoso Wright’s Island Model com algumas modificações. Em especial, relaxamos a necessidade de tempos de geração iguais nos dois níveis da dinãmica. Além deste, também vamos estudar uma versão menos restritiva do modelo de compartimentos original. Nos dois casos, a idéia geral é buscar as condições que garantam a coexistência dos diversos tipos de genes envolvidos. / The primordial genetic information crisis as defined by the Eigen’s quasispecies model, which can be used as a paradigm here, has been a challenge to any theory about the origin of life and prebiotic evolution for more than three decades. Despite several tentative solutions proposed along this period, there’s no consensual solution to the scientific community. Among that diversity of solutions, models that use a multilevel selection approach have been seen as an viable alternative to area’s paradigm, the hypercycles model. Those called prebiotic vesicle models, whose principal example is the stochastic corrector model, assume cooperation, in a more or less explicit fashion, as an essencial ingredient to solve the genetic crisis. Cooperation has been seen as capable of providing means to bypass the genetic crisis by dividing the essential information into several pieces, each one bellow the error threshold. Until recently, no complete treatment for such a model could be found in the specialized literature, specially in relation to replicators coexistence questions. So, the main purpose of this dissertation is the throughly exploration of some of those models with emphasis in coexistence aspects. Initially, we will explore a deterministic group selection model based in the celebrated Wright’s Island Model with some modifications. We relax some of the assumptions os the model to accommodate distinct time scales between the different levels of the model. Besides this model, we will study a less restrictive version of a compartment model. In both cases, we give special emphasis in the search of coexistence conditions that guarantee the survival of the different templates.