Genetic variability and efficiency of DNA microsatellite markers for paternity testing in horse breeds from the Brazilian Marajó archipelago

In this study, 15 microsatellite DNA loci used in comparative tests by the International Society for Animal Genetics were applied to the evaluation of genetic diversity and management, and the efficiency of paternity testing in Marajoara horses and Puruca ponies from the Marajó Archipelago. Based on the genotyping of 93 animals, mean allelic diversity was estimated as 9.14 and 7.00 for the Marajoara and Puruca breeds, respectively. While these values are similar to those recorded in most European breeds, mean levels of heterozygosity were much lower (Marajoara 49%, Puruca 40%), probably as a result of high levels of inbreeding in the Marajó populations. The mean informative polymorphic content of this 15-marker system was over 50% in both breeds, and was slightly higher in the Marajoara horses. The discriminative power and exclusion probabilities derived from this system were over 99% for both populations, emphasizing the efficacy of these markers for paternity testing and genetic management in the two breeds.

Genetic structure of red-handed howler monkey populations in the fragmented landscape of Eastern Brazilian Amazonia

We genotyped 15 microsatellite loci in order to evaluate the effects of habitat fragmentation, caused by flooding of the Tucuruí reservoir, on the genetic structure of Alouatta belzebul in eastern Amazonia. The analysis included two populations sampled in 1984, representing both margins of the Tocantins river, and three populations sampled 18 years later. Minimal differences in the diversity levels between present-day (Ho = 0.62-0.69 and AR = 6.07-7.21) and pre-flooding (Ho = 0.60-0.62 and AR = 6.27-6.77) populations indicated there was no significant loss of genetic variability, possibly because of successful management strategies applied during the flooding. The changes observed were limited to shifts in the composition of alleles, which presumably reflect the admixture of subpopulations during flooding. Given this, there were significant differences in the Rst values (p = 0.05) in all but one between-site comparison. Both present-day and original populations showed a deficit of heterozygotes, which suggests that this may be typical of the species, at least at a local level, perhaps because of specific ecological characteristics. The relatively large number of private alleles recorded in all populations may be a consequence of the Wahlund effect resulting from population admixture or a process of expansion rather than the loss of rare alleles through genetic drift. Additionally, the levels of genetic variability observed in this study were higher than those reported for other species of Neotropical primates, suggesting good fitness levels in these A. belzebul populations. Regular genetic monitoring of remnant populations, especially on islands, should nevertheless be an integral component of long-term management strategies.

Biochemical polymorphisms and genetic relationships between Brazilian and foreign breeds of pigs reared in Brazil

Foi investigada a variabilidade genética de 14 sistemas protéicos codificados por 15 locos estruturais em amostras de sangue de suínos das raças Piau e Caruncho. Os resultados foram comparados com àqueles obtidos previamente para amostras de Landrace, Large White, Duroc e Mouro. O grau de variabilidade genética obtida para Piau (He=0,114) foi similar àquelas estimadas para outras raças criadas no Brasil (Landrace, He=0,116; Large White, He=0,119; Duroc, 0,095; Mouro, He= 0,130). Caruncho apresentou a menor variabilidade (He= 0,056). A partir das freqüências gênicas dos locos polimórficos, foi calculada a eficiência de cada sistema para testes de paternidade e as probabilidades combinadas de exclusão de paternidade foram estimadas em 58% para Piau e 36% para Caruncho. Análises das distâncias genéticas revelaram que a raça mais próxima da Piau foi a Landrace (D=0,042). Caruncho apresentou as maiores divergências em relação a todas as raças comparadas, que variaram de 0,107 (com Landrace) a 0,176 (com Duroc). A árvore construída através de UPGMA e Distância de Rogers mostrou uma topologia na qual Piau e Mouro se uniram as raças Européias (Landrace e Large White), e Caruncho está separado de todas as demais raças. Os resultados das análises das amostras de Caruncho devem ser interpretados com cautela, uma vez que o número de animais estudados foi pequeno.

Genetic characterisation of populations of the critically endangered Goliath grouper (Epinephelus itajara, Serranidae) from the Northern Brazilian coast through analyses of mtDNA

The Goliath grouper (Epinephelus itajara) is one of the most endangered species of fish of the subfamily Epinephelinae. Slow to develop and mature, and dependent on mangrove habitats for breeding, the species also suffers intense harvesting, which has reduced drastically in numbers in many areas. To contribute to the understanding of the characteristics of E. itajara populations, we conducted a molecular genetics study of the species, focusing on populations from the Northern Brazilian coast. The mtDNA control region (D-loop) of 116 individuals from five localities (Bragança, Ajuruteua, Parnaíba, Fortaleza and Natal) was analysed, and a sequence of 499 base pairs identified. Analyses of the sequences indicated that genetic variability was generally lower in E. itajara than in other endangered species of the genus. AMOVA found no significant grouping structure among the populations. Nested Clade Analysis revealed a significant association between genetic variability and geographic distribution among only three populations (Ajuruteua, Parnaíba and Natal). Genetic diversity was higher in populations from the Amazon region, which may be related to the better conservation of mangrove habitats in this area. Therefore, the present study could be used for the implementation of conservation and management measures in order to protect and consolidate these populations.

Low levels of genetic diversity depicted from mitochondrial DNA sequences in a heavily exploited marine fish (Cynoscion acoupa, Sciaenidae) from the Northern coast of Brazil

The acoupa weakfish (Cynoscion acoupa - Sciaenidae) is a marine species of croaker with estuarine-dependent behavior, found in the western Atlantic from Panama to Argentina. It is one of the most exploited food fish on the northern coast of Brazil. In this study, DNA sequences were determined from the entire control region (D-loop) of the mitochondrial genome of 297 individuals collected during seven different months between December 2003 and August 2005 on the northern coast of Brazil (Amapá and Pará). Genetic variability expressed by haplotype (h = 0,892) and nucleotide (p = 0,003) diversities were low compared to other heavily exploited marine fish species from the western Atlantic and eastern Asia. AMOVA depicted a lack of genetic structuring among the samples from different years, indicating the presence of a single stock of C. acoupa within the sample area. The possible reasons for the low levels of genetic diversity are discussed. These results demonstrate a need for the monitoring of C. acoupa harvesting and the preservation of the estuaries within its geographic range, considering that this large fish depends on estuarine ecosystems during part of its life cycle.

Diversidade genética e eficiência de DNA microssatélites para o controle genealógico da raça Nelore

Foram estimados na raça Nelore a variabilidade genética e os valores de determinação de paternidade usando-se 11 marcadores microssatélites do painel ISAG/FAO. Estes foram organizados em quatro conjuntos de amplificação para genotipagem semi-automática por fluorescência. Todos os marcadores apresentaram-se altamente polimórficos, com média de 8,2 alelos por loco. A heterozigosidade observada, com média de 0,48, foi menor que a esperada em 10 locos. Foram observadas deficiências de heterozigotos em nove locos, o que resultou no desequilíbrio de Hardy-Weinberg para a população estudada. O conteúdo polimórfico informativo foi superior a 0,5 em 10 locos. O poder de discriminação foi >0,999 e as probabilidades de exclusão de paternidade quando são conhecidos os genótipos de um bezerro, sua mãe e um pai alegado, ou quando um ou outro genótipo parental não está disponível, para o conjunto de marcadores foram >0,999 e >0,989, respectivamente. O conjunto de 11 marcadores constitui método eficiente para a determinação de paternidade na raça Nelore.

A comparative study of eleven protein systems in tamarins, genus Saguinus (Platyrrhini, Callitrichinae)

A variabilidade genética de seis taxa de tamarins, gênero Saguinus, foi analisada comparativamente usando-se dados protéicos de onze sistemas codificados por quinze loci. S. fuscicollis weddelli e S. midas midas foram os taxa mais polimórficos, enquanto S. bicolor foi o menos. Os resultados da análise filogenética (UPGMA e neighbor-joining) e as distâncias genéticas entre os taxa foram em geral consistentes com suas relações geográficas e filogenéticas. As análises das populações de S. bicolor e S. midas indicaram que eles podem representar não mais do que três subespécies de uma única espécie, S. midas, com as formas de bicolor pertencendo a uma única subespécie, S. midas bicolor. Se apoiado por estudos adicionais, este fato teria implicações importantes para a conservação da forma de bicolor, que está em perigo de extinção. A similaridade genética de S. fuscicollis e S. mystax foi também consistente com sua proximidade geográfica e morfológica, embora mais dados sobre um número maior de taxa seriam necessários antes de se definirem as relações taxonômicas dentro do gênero.

The history of the introduction of the giant river prawn, Macrobrachium cf. rosenbergii (Decapoda, Palaemonidae), in Brazil: new insights from molecular data

The giant river prawn, Macrobrachium cf. rosenbergii, is one of the most cultivated freshwater prawns in the world and has been introduced into more than 40 countries. In some countries, this prawn is considered an invasive species that requires close monitoring. Recent changes in the taxonomy of this species (separation of M. rosenbergii and M. dacqueti) require a re-evaluation of introduced taxa. In this work, molecular analyses were used to determine which of these two species was introduced into Brazil and to establish the geographic origin of the introduced populations that have invaded Amazonian coastal waters. The species introduced into Brazil was M. dacqueti through two introduction events involving prawns originating from Vietnam and either Bangladesh or Thailand. These origins differ from historical reports of the introductions and underline the need to confirm the origin of other exotic populations around the world. The invading populations in Amazonia require monitoring not only because the biodiversity of this region may be affected by the introduction, but also because admixture of different native haplotypes can increase the genetic variability and the likelihood of persistence of the invading species in new habitats.

Population analysis of Scomberomorus cavalla (Cuvier, 1829) (Perciformes, Scombridae) from the Northern and Northeastern coast of Brazil

Scomberomorus cavalla é uma espécie de peixe pelágico amplamente distribuído na costa oeste do Atlântico, e uma diminuição no seu nível de captura tem sido verificada nos E.U.A e Golfo do México, comparada com os níveis alcançados pela espécie no passado. Da mesma forma, em algumas áreas do Brasil, há indícios de sobre-exploração. Entretanto, não existem estudos moleculares que visam o manejo deste importante item. Desta forma, no presente estudo, foram seqüenciados 380 pares de bases nucleotídicas da região da Alça-D do DNA mitocondrial de amostras provenientes de desembarque em Macapá, Bragança e Fortaleza. As análises filogenéticas e populacionais revelaram que há apenas uma população panmítica e baixos níveis de variabilidade genética foram observados. Estes resultados, assim como a observada sobre-exploração de S. cavala, representam dados muito importantes para o estabelecimento do manejo deste estoque a fim de prevenir um colapso ou risco de extinção no futuro.

Mitochondrial DNA mapping of social-biological interactions in Brazilian Amazonian African-descendant populations

ABSTRACT: The formation of the Brazilian Amazonian population has historically involved three main ethnic groups, Amerindian, African and European. This has resulted in genetic investigations having been carried out using classical polymorphisms and molecular markers. To better understand the genetic variability and the micro-evolutionary processes acting in human groups in the Brazilian Amazon region we used mitochondrial DNA to investigate 159 maternally unrelated individuals from five Amazonian African-descendant communities. The mitochondrial lineage distribution indicated a contribution of 50.2% from Africans (L0, L1, L2, and L3), 46.6% from Amerindians (haplogroups A, B, C and D) and a small European contribution of 1.3%. These results indicated high genetic diversity in the Amerindian and African lineage groups, suggesting that the Brazilian Amazonian African-descendant populations reflect a possible population amalgamation of Amerindian women from different Amazonian indigenous tribes and African women from different geographic regions of Africa who had been brought to Brazil as slaves. The present study partially mapped the historical biological and social interactions that had occurred during the formation and expansion of Amazonian African-descendant communities.

Filogeografia em lagartos no baixo Tocantins, Ilha do Marajó e Sul do Amapá

Estudos filogeográficos têm ajudado a esclarecer o contexto espacial e temporal da diversificação de organismos amazônicos, o que pode ser diretamente comparado com cenários geológicos específicos. O presente estudo visa fornecer informações que possam auxiliar na reconstituição da história recente do baixo Tocantins/Ilha do Marajó a partir e uma análise filogeográfica de Gonatodes humeralis e Kentropyx calcarata. Adicionalmente, a utilidade do gene citocromo oxidase I como marcador para estudos populacionais de lagartos foi avaliada. Dados de 49 exemplares de G. humeralis e 32 de K. calcarata de 14 localidades ao sul do Amapá, baixo Tocantins, Ilha do Marajó e de uma externa à área focal do estudo foram analisados. Alem das medidas de diversidade e diferenciação genética, foram possíveis eventos de expansão demográfica recente nestas populações foram avaliados com uso da estatística R₂. As relações filogenéticas entre as populações foram avaliadas pela construção de árvores não enraizadas usando-se os métodos de máxima parcimônia (MP) e máxima verossimilhança (MV). Os resultados obtidos demonstram que embora o COI tenha sido raramente utilizado para esta finalidade, a variação observada entre seqüências de populações de G. humeralis e K. calcarata indicam que ele é um marcador útil para análises filogeográficas. As cinco populações de ambas as espécies aqui estudadas, são geneticamente estruturadas. Isso indica um baixo ou mais provavelmente inexistente fluxo gênico entre elas. As relações filogeográficas observadas, embora mais seguramente para G. humeralis que para K. calcarata indicam que ocorreram mudanças significativas em tempos relativamente recentes no sistema de drenagem na região do baixo rio Tocantins e Ilha do Marajó. Isto porque, há neste estudo, fortes indícios de que em tempos pretéritos recentes houve maior movimentação, ativa ou passiva, das espécies entre as regiões do Marajó e oeste do rio Tocantins que teriam sido as mais diretamente afetadas por estas mudanças.

Genética de populações de pirarucus (Arapaima gigas) da Reserva Mamirauá e considerações sobre estrutura genética para a espécie

O pirarucu (Arapaima gigas) é um importante recurso pesqueiro da região amazônica, que vem sendo explorado desde o século XIX, havendo indícios de diminuição do tamanho populacional em algumas localidades ao longo da sua distribuição. O manejo da pesca vem sendo uma das estratégias adotadas para manter essa atividade pesqueira associada a conservação da espécie. Neste trabalho avaliamos aspectos populacionais de pirarucus de duas localidades da Reserva Mamirauá (Jarauá e Maraã), e comparamos estas com as populações já analisadas de Santarém e Tucuruí, verificando suas variabilidade e estrutura genética. Para isso foram utilizados sete locos microssatélites genotipados para 463 pirarucus da Reserva Mamirauá coletados ao longo de cinco anos. Nossos resultados encontraram uma maior diversidade genética para esta população em comparação as encontradas em Santarém e Tucuruí. As análises indicam que o manejo esta sendo ecologicamente eficiente, não tendo havido alterações significantes ao longo dos cinco anos de estudo. A migração lateral, associada a um possível padrão de retorno ao lago sem fidelidade espacial, parece ter grande importância na homogeneização genética local. Entretanto, este fator é espacialmente limitado, sendo observada uma pequena diferenciação entre os pirarucus do Jarauá e do Maraã. Entre localidades mais distantes, a diferenciação é maior, apesar de somente a distância não ser capaz de explicar esse fenômeno. Acreditamos que a diminuição populacional em localidades intermediárias, provavelmente causada por sobre-pesca, pode estar influenciando a conectividade ao longo dos pontos estudados.

Análise da variabilidade genética e estudo populacional de Antilophia bokermanni (Aves: Pipridae) com implicações para sua conservação

O Soldadinho-do-araripe – Antilophia bokermanni (Passeriformes, Pipridae) é atualmente o membro mais ameaçado de extinção de sua família, sendo classificado como “criticamente em perigo”. Com uma população estimada em somente 800 indivíduos, está espécie é endêmica de uma pequena área (aproximadamente 30 km²) de floresta úmida de encosta da Chapada do Araripe no nordeste do Brasil. A urgente necessidade de implementação de um programa de conservação efetivo para o Soldadinho-do-araripe tem estimulado muitas pesquisas com diversos aspectos de sua biologia. No presente estudo, nós examinamos variações nas seqüências de segmentos do mtDNA e ncDNA em representantes de A. bokermanni e A. galeata. As análises mostraram nenhuma evidência para subestruturamento populacional e também de história de expansão populacional para A. bokermanni. Sua variabilidade genética é ligeiramente menor quando comparada com a sua espécie-irmã, mas suas similaridades indicam um recente processo de separação, indicado pela retenção de polimorfismo ancestral (separação incompleta de linhagens) em todos os marcadores. Nós também não encontramos nenhuma associação entre variação de plumagem e variações nucleotídicas do gene MC1R no gênero Antilophia. Este estudo representa uma contribuição da genética para o Plano de Conservação do Soldadinho-do-araripe (Antilophia bokermanni).

Análises quantitativas aplicadas à seleção e acasalamento de búfalos na Amazônia Oriental

O trabalho aplica estudos de genética quantitativa aos registros de búfalos do Estado do Pará, gerando respostas auxiliares aos criadores para a seleção e acasalamento dos animais. A análise de pedigree para estudo da variabilidade genética nos rebanhos participantes do Programa de Melhoramento Genético foi estimada por meio dos cálculos dos parâmetros baseados na probabilidade de origem de gene, coeficiente de endogamia, parentesco e intervalo médio entre gerações, pelo software PEDIG®; do número efetivo de fundadores (Nfun), número efetivo de ancestrais (Na) e intervalo de gerações pelo software PROB_ORIG.exe presente no pacote PEDIG®; do número efetivo de genomas remanescentes (Ng), calculado pelo software SEGREG.exe. Foram calculadas as estatísticas descritivas, a análise de variância e realizado o teste de Normalidade de Shapiro-Wilk por meio do pacote estatístico Statistical Analisys System. As estimativas de herdabilidade para a característica Peso ao Nascer (PN) foram obtidas por meio de inferência Bayesiana pelo programa GIBBS2F90.exe. Os valores genéticos foram obtidos por meio do programa BLUPF90.exe e a regressão das Diferenças Esperadas na Progênie sobre o ano de nascimento foi realizada pelo Excel for Windows para obtenção da tendência genética do PN. O Nfun foi igual a 28,6, o Na igual a 22,8, o Ng igual a 11,2, a razão Nfun/Na foi 1,25, indicando a diminuição do número de reprodutores ao longo dos períodos e a razão Ng/Nfun foi de 0,39. Apesar do intervalo de gerações de 12,5 anos, o número efetivo de gerações foi próximo a cinco. O número total de animais estudados considerados endogâmicos foi 33,4%, sendo a máxima encontrada de 40,8%, a média da endogamia entre os animais endogâmicos foi 10,4%, e o valor médio da endogamia no arquivo total foi 3,5%. O PN de bezerros bubalinos apresentou média e desvio padrão de 36,6 ± 4,7 kg. A característica PN não apresentou distribuição Normal, com valor de W=0,976271 e P

Análise de pedigree aplicada a búfalos (Bubalu bubalis kerebao) em conservação na Amazônia Oriental

O trabalho analisa a genética de bubalinos da raça Carabao em conservação, provenientes dos rebanhos das fazendas Campo Experimental do Baixo Amazonas (CEBA) e do Banco de Germoplasma Animal do Marajó (BAGAM). O arquivo contou com 445 informações de parentesco (215 machos e 230 fêmeas) com nascimentos entre maio de 1976 e setembro de 2008. Para estudo de pedigree e determinação dos parâmetros genéticos, a média de filhos/mãe foi de 2,7, sendo 131 mães e cinco pais diferentes. O número de fundadores foi igual a 32 animais, o número efetivo de fundadores (Nfun) igual a 5,3 indivíduos; número efetivo de ancestrais (Na) igual a 4,73 animais; o número efetivo de genomas remanescentes (Ng) igual a 3,79 indivíduos; a razão Nfun/Na foi de 1,12 e o indicativo do processo de deriva genética (Ng/Nfun) foi 0,66. Constatou- se que 11 animais, nascidos entre 1987 e 2000, responderam por 84% da contribuição genética do rebanho, sendo que apenas um reprodutor responsável por 42% da contribuição genética. O intervalo de geração médio ficou próximo a oito anos. O número de animais endogâmicos, os coeficientes médios de endogamia (F) da população e entre os endogâmicos, por geração foram 69, 1,85% e 11,95%, respectivamente, sendo os animais endogâmicos agrupados, em sua maioria, na classe de 10 a 15% de coeficiente individual de endogamia. Estes resultados apontam provável efeito gargalo e deriva genética dessa população por perda de alelos pelo pequeno número de indivíduos usados nos acasalamentos, e aumento da endogamia. A adoção de nova estratégia de acasalamento e a busca de possíveis reprodutores 2n = 48, para serem utilizados no rebanho, possibilitaria a redução da perda de variabilidade genética do rebanho Carabao.