UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE ENGENHARIA CAMPUS DE ILHA SOLTEIRA JANAÍNA RODRIGUES DA SILVA CARACTERIZAÇÃO GENÉTICA DE ÁREAS DE PRODUÇÃO DE SEMENTES DE Araucaria angustifolia (BERT.) O. KTZE PARA PRODUÇÃO DE PINHÃO E MADEIRA Ilha Solteira 2016 JANAÍNA RODRIGUES DA SILVA CARACTERIZAÇÃO GENÉTICA DE ÁREAS DE PRODUÇÃO DE SEMENTES DE Araucaria angustifolia (BERT.) O. KTZE PARA PRODUÇÃO DE PINHÃO E MADEIRA Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia do Campus de Ilha Solteira – UNESP como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Agronomia. Especialidade: Sistema de Produção. Profª. Drª. ANANDA VIRGINIA DE AGUIAR Orientador Profª. Drª. VALDERÊS APARECIDA DE SOUSA Co-orientador Ilha Solteira 2016 A minha mãe Elisabete e meu pai Wilson Rodrigues pelo amor, paciência, carinho e incentivo, aos meus irmãos, Diego e Juliana pelo amor, compreensão e apoio. DEDICO AGRADECIMENTOS Agradeço, primeiramente, a Deus por me dar força, coragem, saúde nesses anos para vencer os obstáculos e concluir o trabalho. À pesquisadora Ananda Virginia Aguiar pela orientação, por todos os ensinamentos partilhados, conselhos, paciência e por confiar no meu trabalho. À pesquisadora Valderês Aparecida de Sousa pela co-orientação. À Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira (FEIS/UNESP) pela oportunidade de realizar o mestrado e pela infraestrutura oferecida, aos professores, pelos ensinamentos que contribuíram para a minha formação acadêmica e aos funcionários em especial, aos da pós-graduação pelos serviços prestados. Ao Prof. Dr. Mário Luiz Teixeira de Moraes, pela oportunidade de todos os anos de trabalho, por todos os ensinamentos compartilhados com muita humildade, pela convivência, por estar sempre à disposição, pelos conselhos e paciência, enfim por toda atenção dedicada. À Selma Maria Bozzite de Moraes pelos ensinamentos de técnicas e trabalho no laboratório, pela convivência e oportunidades. Obrigada pelas inúmeras conversas, conselhos, pela disposição e por todo empenho em ajudar principalmente nas horas difíceis. A banca da qualificação composta por Prof. Dr. João da Costa Andrade, Profa. Dra. Daniela Canutto e a banca da defesa composta por Prof. Dr. Mário Luiz Teixeira de Moraes, Prof. Dra. Karina Martins, e suplentes Profa. Dra. Graciela da Rocha Sobierajski e Prof. Dr. Alan Rodrigo Panosso. Aos Pesquisadores, técnicos, assistentes e estagiários da Embrapa Florestas, que estiveram envolvidos desde a implantação e manutenção dos experimentos, até a coleta dos dados. A todos os colegas, funcionários, amigos e alunos da Escola Arno Hausser. Obrigada pela oportunidade de trabalho, pois esta foi essencial para a minha permanência em Ilha Solteira, agradeço em especial, Marina Xavier, Adriana, Ieda, Elaine, Stella, Suzana, Leila, Tânia. Obrigada por toda paciência, dedicação, apoio, compreensão e pela troca de experiências. Aos amigos de trabalho do Laboratório de genética de populações e silvicultura pela amizade, conhecimentos partilhados, pela convivência no campo e no laboratório, em especial: Maiara, Thaísa, Cecília, Marcela, Patrícia, Ricardo, Daniele, Bárbara Moreira, Bárbara V., Diana, Danilla, Kelly, Daniela, Diana e José Cambuim. Ao Maximiliano Kawahata Pagliarini, Wanderley Santos, Maiara Cornacini, pelas contribuições para o presente estudo. Pela disponibilidade em sanar as dúvidas e pelos conhecimentos compartilhados. Aos amigos, moradoras e ex-moradoras da República Bio-zona, obrigada por todas as experiências trocadas, por cuidarem de mim e sempre me respeitarem, em especial, Mariana, Tainah, Michele, Laíza, Júlia, Miriam. Aos meus amigos, Maiara, Bianca, Aline, Raíssa, Michele, Diogo, Renan, Patrícia, Juliana, Renato, Nayara, Nohara, Júnior, Leonardo, Thiago, Pablo, Gilberto, que mesmo distante, sempre estiveram presentes tanto na minha jornada acadêmica quanto pessoal. Obrigada pela amizade, incentivo e pelos muitos momentos de descontração! À empresa de fomento CAPES pela concessão da bolsa de estudos. A todos que direta e indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho, meu muito obrigado. RESUMO Em função da importância ecológica, econômica e do alto grau de degradação das Florestas com araucária, informações sobre genética de populações envolvendo a Araucaria angustifolia são essenciais para programas de conservação ex situ e o melhoramento genético. A conservação ex situ de populações na forma de testes de procedências e progênies permite monitorar os níveis de variabilidade genética e verificar a eficácia de estratégia de amostragem utilizadas nas populações. Dentro deste contexto, o objetivo foi realizar a caracterização genética e estimar o ganho com a seleção em três testes de procedências e progênies de A. angustifolia em Colombo-PR visando a produção de madeira e de sementes. Essas áreas experimentais foram estabelecidas sob delineamento experimental em blocos de progênies compactadas. O número de progênies e repetições em cada área variou da seguinte forma: 25, 110 e 50 progênies e 16, 2 e 6 repetições, nas áreas 1, 2 e 3, respectivamente. Os caracteres avaliados foram: o diâmetro a altura do peito (DAP), altura total (ALT), volume total (VOL), diâmetro médio de copa (DMC) e espessura da casca (ESP) aos 30, 32 e 33 anos de idade e os caracteres de produção de pinhão. Os parâmetros genéticos e componentes de variância foram obtidos pelo procedimento REML/BLUP. Os resultados deste trabalho permitiram concluir que há variação genética significativa entre procedências e progênies para a maioria dos caracteres avaliados. Verificou-se que a maior parte da variação genética encontra-se entre progênies para 67% dos caracteres avaliados e 33% entre procedências. O diâmetro a altura do peito aos 32 anos foi o mais indicado para a seleção dos indivíduos nas áreas experimentais. As correlações fenotípicas e genéticas entre os caracteres silviculturais foram moderadas a altas, positivas e significativas, variou de 0,95 a 0,98. As procedências Telêmaco Borba-PR e Irati- PR apresentam melhor desempenho em DAP 32. A correlação entre as distâncias genotípicas e geográficas foram positivas em todas as áreas experimentais, confirmando que a variabilidade genética está estruturada no espaço. Com base na distância de Mahalanobis, os acessos de araucária foram separados em grupos distintos. Esses foram formados, principalmente, pelas procedências geograficamente mais próximas. Com a análise descritiva das pinhas e pinhões obteve-se ligeira superioridade na capacidade produtiva das árvores matrizes da área 1 comparada as árvores matrizes da área 2. Correlações fenotípicas moderadas negativa a moderadas positiva foram observadas para os caracteres de crescimento associados aos da produção de pinhão. Com base no diâmetro à altura do peito aos 32 anos foram simuladas duas intensidades de seleção em nível individual. A intensidade de seleção de 41%, 38% e 27% foi a mais adequada visto que proporcionaram ganhos por seleção de 8,27% 7,63% e 7,59% nas áreas 1, 2 e 3, respectivamente. Esta estratégia evitará a perda excessiva de variabilidade genética e ganhos genéticos modestos. Palavras-chave: Conífera. Caracteres quantitativos. Melhoramento genético. Ganho genético por seleção. ABSTRACT Due to both ecological and economic importance, as well as the high degree of degradation of Araucarian Forests, it can be important to obtain genetic information about genetic of Brazilian pine (Araucaria angustifolia) population is essential to ex situ conservation programs and genetic improvement. The ex situ population conservation, in the configuration of provenance and progeny tests allow monitoring the genetic variability levels and checking the efficiency of sampling strategies used in population. In this context, the aim of this work was to perform the genetic characterization and estimate gain with selection in three provenance and progeny tests of A. angustifolia in Colombo-PR, Brazil, more specifically, and analysis will focus on its wood and seed production. Those trial areas were established by experimental design in compacted blocks of progeny. The number of replicates and progenies in each area varied as follows: 25, 110 and 50 progenies and 16, 2 and 6 replicates, respectively, in the areas 1, 2 and 3. The evaluated traits were: diameter at breast height (DBH), total height (ALT), total volume (VOL), average crown diameter (DMC) and bark thickness (ESP) at 30, 32 and 33 years old beyond the traits related to pine nut production. Genetic parameters and variance components were obtained by REML/BLUP procedure. The results of this study indicated a significant genetic variation among provenances and progenies for the majority of evaluated traits. It was determined that most of the genetic variation was found among progenies up to 67% of the analysed traits and 33% among of provenances. The DBH at age 32 was the most suitable for the selection of individuals in the experimental areas. Phenotypic and genetic correlations between growth traits were observed from moderate to high, positive and significant, varying from 0,95 to 0,98. Provenances Telêmaco Borba-PR and Irati-PR presented best performances for the trait for DBH 32. The correlation between genotypic and geographical distances were positive in all experimental areas, confirming that genetic variability is structured in space. Based on the Mahalanobis distances, the araucaria accesses were separated into different groups. These were clustered, especially by the geographically closest provenances. With the descriptive analysis of pine cones and pine nuts, it gave a slight superiority in the productive capacity of trees in the Area 1 compared to trees of Area 2. Moderate negative to moderate positive phenotpic correlation were observed for growth traits associated to variables of pine nut production. Based on DBH trait at 32 years old were simulated two selection intensities at individual level. The selection intensity of 41%, 38% and 27%, leads genetic gains 8.27%, 7.63% and 7.59% in areas 1, 2 and 3, respectively. This strategy will avoid an excessive loss of genetic variability and modest genetic gains. Keywords- Conifers. Quantitative trait. Genetic improvement. Genetic gain by selection. LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Estróbilo masculino de A. angustifolia 19 Figura 2 - Estróbilo feminino desenvolvido 19 Figura 3 - Estróbilo feminino maduro e sementes de araucária 20 Figura 4 - Regiões de coletas de sementes de A. angustifolia para a instalação das áreas experimentais 1, 2 e 3 em Colombo-PR 30 Figura 5 - Estimativas das correlações genéticas (acima da diagonal) e fenotípicas (abaixo da diagonal) entre os caracteres de crescimento em progênies de A. angustifolia avaliados nas áreas experimentais aos 30, 32 e 33 anos de idade em Colombo-PR 52 Figura 6 - Relação entre a distâncias geográficas e as distâncias de Mahalanobis entre as matrizes de A. angustifolia proveniente de cinco procedências (r = 0,889; p = 0,47; n=10) 59 Figura 7 - Relação entre a distâncias geográficas e as distâncias de Mahalanobis entre as matrizes de A. angustifolia proveniente de doze procedências (r = 0,752; p = 0,11; n=66) 60 Figura 8 - Relação entre a distâncias geográficas e as distâncias de Mahalanobis entre as matrizes de A. angustifolia proveniente de sete procedências (r = 0,768; p = 0,33; n=21) 60 Figura 9 - Dendrograma resultante da análise de 5 procedências de A. angustifolia em Colombo-PR, obtido pelo método de agrupamento UPGMA baseado na distância de Mahalanobis. O valor do coeficiente de correlação cofenética foi de 0,99 62 Figura 10 - Dendrograma resultante da análise de 12 procedências de A. angustifolia em Colombo-PR, obtido pelo método de agrupamento UPGMA baseado na distância de Mahalanobis. O valor do coeficiente de correlação cofenética foi de 0,79 63 Figura 11 - Dendrograma resultante da análise de 7 procedências de A. angustifolia em Colombo-PR, obtido pelo método de agrupamento UPGMA baseado na distância de Mahalanobis. O valor do coeficiente de correlação cofenética foi de 0,93 64 Figura 12 - Estimativas das correlações fenotípicas dos caracteres de produção de pinhão nas áreas experimentais 1 e 2 de A. angustifolia em Colombo PR, no ano de 2013. 68 Figura 13 - Correlações fenotípicas entre os caracteres de produção de pinhão e os de crescimento avaliados nas áreas experimentais em Colombo- PR 70 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Número de progênies, coordenadas geográficas, altitude e características dos locais de origem das procedências de A. angustifolia nas áreas experimentais em Colombo-PR 29 Tabela 2 - Teste da razão de verossimilhança (LRT) entre procedências e progênies de A. angustifolia para caracteres de crescimento avaliados aos 30, 32 e 33 anos de idade nas áreas experimentais em Colombo-PR 43 Tabela 3 - Componentes de variância para os caracteres de crescimento de A. angustifolia nas áreas experimentais em Colombo-PR 46 Tabela 4 - Estimativas de parâmetros genéticos para os caracteres silviculturais nas áreas experimentais de A. angustifolia avaliados aos 30, 32 e 33 anos de idade, em Colombo-PR. 50 Tabela 5 - Progresso esperado mediante a seleção individual ( ˆ sG %) de 50 e 80 indivíduos, tamanho efetivo populacional (Ne) e a diversidade genética (D), considerando a razão sexual de descendentes de 0,5 nas áreas experimentais de A. angustifolia em Colombo-PR. 56 Tabela 6 - Seleção das melhores procedências nas áreas de A. angustifolia nas áreas experimentais em Colombo-PR, considerando o DAP aos 32 anos. 58 Tabela 7 - Estatística descritiva dos caracteres de produção de pinhão nas áreas experimentais de A. angustifolia em Colombo PR, no ano de 2013. 66 ANEXOS Tabela 1A - Estimativas das correlações genéticas (acima da diagonal) e correlações fenotípicas (abaixo da diagonal) entre os caracteres de crescimento em progênies de A. angustifolia avaliados nas áreas experimentais aos 30, 32 e 33 anos de idade em Colombo- PR. 82 Tabela 2A - Estimativas das correlações fenotípicas dos caracteres de produção de pinhão nas áreas experimentais 1 e 2 de A. angustifolia em Colombo PR, no ano de 2013. 82 Tabela 3A - Estimativas de correlações fenotípicas entre os caracteres de produção de pinhão e os de crescimento avaliados nas áreas experimentais de A. angustifolia em Colombo-PR. 83 Tabela 4A - Proporção sexual em progênies nas áreas experimentais de A. angustifolia em Colombo-PR. 83 Tabela 5A - Matrizes produtoras de pinhão nas áreas experimentais de A. angustifolia, em Colombo-PR, no ano de 2013. 84 Tabela 6A - Matriz de distância genotípica (Mahalanobis) referentes as plantas da área experimental 1 composta por cinco procedências de A. angustifolia em Colombo-PR. 84 Tabela 7A - Matriz de distância geográfica em km obtidas com base nos dados de latitude e longitude referente as cinco procedências de A. angustifolia da área experimental 1 em Colombo-PR. 84 Tabela 8A - Matriz de distância genotípica (Mahalanobis) referentes as plantas da área experimental 2 composta por doze procedências de A. angustifolia, em Colombo-PR. 85 Tabela 9A - Matriz de distância geográfica em km obtidas com base nos dados de latitude e longitude referente as doze procedências de A. angustifolia da área experimental 2 em Colombo-PR 86 Tabela 10A - Matriz de distância genotípica (Mahalanobis) referentes as plantas da área experimental 3 composta por sete procedências de A. angustifolia em Colombo-PR. 86 Tabela 11A - Matriz de distância geográfica em km obtidas com base nos dados de latitude e longitude referente as sete procedências de A. angustifolia da área experimental 3 em Colombo-PR 87 Tabela 12A - Ganho na seleção de 50 indivíduos baseado no caráter DAP 32 em progênies de A. angustifolia, seguindo o ordenamento do Selegen, considerando a proporção sexual de 0,5 nas três áreas experimentais, aos 32 anos de idade em Colombo-PR. 88 Tabela 13A - Ganho na seleção de 80 indivíduos baseado no caráter DAP 32 em progênies de A. angustifolia, seguindo o ordenamento do Selegen, considerando a proporção sexual de 0,5 nas três áreas experimentais, aos 32 anos de idade em Colombo-PR. 89 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 16 2 REVISÃO DE LITERATURA 18 2.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS DA ESPÉCIE Araucaria angustifolia (BERT.) O. KUNTZE 18 2.2 PRODUTOS DA ARAUCÁRIA: MADEIRA E PINHÃO 21 2.3 MELHORAMENTO GENÉTICO EM Araucaria angustifolia 22 2.4 CONSERVAÇÃO GENÉTICA 24 2.5 TAMANHO EFETIVO POPULACIONAL 26 2.6 PROPORÇÃO SEXUAL EM ESPÉCIES DIOICAS 27 3 MATERIAL E MÉTODOS 28 3.1 LOCALIZAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DAS ÁREAS EXPERIMENTAIS 28 3.2 MÉTODOS 31 3.2.1 Coleta de dados e avaliações dos caracteres de crescimento 31 3.2.2 Coleta de dados e avaliações das pinhas e pinhões 32 3.2.3 Estimativas dos parâmetros genéticos e análise de deviance 32 3.2.4 Estimativas de ganhos genéticos, tamanho efetivo populacional e variação genética (QST) 36 3.2.5 Estatística descritiva 38 3.2.6 Correlação fenotípica e genética 39 3.2.7 Análise de distâncias entre procedências 39 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 41 4.1 ANÁLISE DOS CARACTERES DE CRESCIMENTO 41 4.1.1 Análise de deviance 41 4.1.2 Estimativas de parâmetros genéticos 44 4.1.3 Variação genética entre procedências e progênies 46 4.1.4 Correlações fenotípicas e genéticas 51 4.1.5 Ganho genético esperado com a seleção 54 4.1.6 Distâncias genotípicas e estrutura espacial 59 4.2 ANÁLISE DOS CARACTERES DE PRODUÇÃO DE PINHÃO 65 4.2.1 Estatística descritiva 65 4.2.2 Correlação fenotípica entre os caracteres de produção de pinhão 67 4.2.3 Correlação fenotípica entre caracteres de produção de pinhão e de crescimento e copa 69 5 CONCLUSÕES 72 REFERÊNCIAS 73 ANEXOS 16 1 INTRODUÇÃO O Brasil é considerado o país com maior área de florestas nativas e maior número de produtos certificados pelo Conselho de Manejo Florestal (FCS). Dentre a sua grande cobertura vegetal destaca-se a Floresta Ombrófila Mista (FOM) considerada uma unidade fitogeográfica do bioma Mata Atlântica (PATREZE; TSAI, 2010; KUHN; ERNESTO; MARIATH, 2014). Essa formação florestal apresentava vasta extensão com grande diversidade de espécies, que por sua vez foram alvos de intensa exploração no passado, devido ao grande potencial madeireiro. Em consequência, a FOM, na região Sul do Brasil encontra-se no presente, praticamente no limiar do seu desaparecimento (SONEGO; BACKES; SOUZA, 2007), compreendendo entre 1 e 2% da sua área original (KOCH; CORRÊA, 2002; GUERRA, 2002). Dentre as espécies que compõem essa formação a Araucaria angustifolia (Bert.) O. Kuntze foi uma das mais exploradas. Considerada pelo grande valor econômico, social e ambiental nas regiões de ocorrência natural. Araucaria angustifolia está incluída na “Red List” da IUCN (The World Conservation Union) de espécies ameaçadas de extinção. A exploração excessiva sem a devida reposição, tem sido apontada como a principal razão dessa ameaça. Entretanto, outra causa da provável extinção é geralmente ignorada: a falta de conhecimento do manejo e requisitos silviculturais da espécie (SCHEEREN, 1999). Da araucária são obtidos produtos madeireiros e não-madeireiros, dentre os quais destacam a madeira e o pinhão (semente). O consumo de seus produtos ocorre mais em nível regional devido às leis ambientais. Atualmente, o uso da araucária é restrito, devido ao risco de extinção resultado da intensa exploração. Com o intuito de alterar esse cenário, com o estabelecimento de programas de melhoramento, a Embrapa Florestas implantou juntamente com seus parceiros, vários testes de procedências e progênies desde a década de 1980. Estes testes foram instalados principalmente nos estados de São Paulo e Paraná. Com base nos resultados da avaliação de caracteres de crescimento (altura e diâmetro à altura do peito) e forma do fuste, procedeu-se a seleção de genótipos superiores. Após a seleção das matrizes, os testes foram transformados em áreas de produção de sementes (APS), em que a recombinação e produção de sementes ocorreram no próprio experimento, após desbaste seletivo (em torno de 50%) (SOUSA; AGUIAR, 2012). Para as etapas subsequentes, o objetivo é avançar novas gerações de melhoramento genético com base nessas populações e coletar sementes de árvores matrizes de outras regiões (plantios comerciais e populações naturais) visando a introdução de 17 novos genótipos. Esses novos materiais podem ser destinados a melhorar uma característica específica ou a diversidade genética existente na população de melhoramento. A partir da caracterização genética das populações de A. angustifolia instaladas em Colombo-PR, será possível ampliar o conhecimento sobre a capacidade produtiva de algumas procedências e progênies da espécie. Além de viabilizar a seleção das matrizes de alto valor genético, com o propósito de formar pomares de sementes clonais e estabelecer testes de progênies de segunda geração, também possibilitará plantios em larga com maior capacidade de produção. Os resultados desse processo contribuirão para diminuir a pressão sobre os remanescentes nativos e utilização de maneira sustentável desse recurso madeireiro. Portanto, o objetivo desse trabalho foi realizar a caracterização genética e estimar o ganho com a seleção em três testes de procedências e progênies sementes de A. angustifolia com base nas estimativas dos parâmetros genéticos e divergência genética de caracteres quantitativos, viabilizando a identificação e a seleção de genótipos mais produtivos para a produção de madeira e pinhão. Os conhecimentos gerados sobre a produção de madeira e pinhão de araucária atenderão às necessidades dos produtores locais e contribuirão para a conservação e uso da espécie 18 2 REVISÃO DE LITERATURA 2.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS DA ESPÉCIE Araucaria angustifolia (BERT.) O. KUNTZE A Floresta Ombrófila Mista (FOM), também conhecida como Floresta com Araucária faz parte do bioma da Mata Atlântica brasileiro, considerado como detentor de altíssimos níveis de diversidade, apesar da exploração (LIMA; CAPOBIANCO, 1997). A espécie Araucaria angustifolia (Bert.) O. Kuntze é o principal componente dessa formação florestal. Pertence à família Araucariaceae, sendo conhecida popularmente como araucária ou Pinheiro-do-Paraná. O gênero Araucaria é o mais diversificado da família e apresenta uma ampla distribuição no Hemisfério Sul, ocorrendo em países como na Nova Caledônia, Nova Guiné, Austrália, Nova Zelândia e América do Sul (SETOGUCHI et al., 1998). É considerada a única espécie de seu gênero de ocorrência natural no Brasil, com distribuição nos estados do Paraná, Santa Catarina, Rio grande do Sul, São Paulo, Minas Gerais, de ocorrência restrita em regiões altas do Rio de Janeiro, Espírito Santo e na Província de Missiones, na Argentina (MATTOS, 1994). É classificada por Reitz e Klein (1966) como uma espécie heliófita e pioneira, que avança sobre campos formando novos agrupamentos. Araucaria angustifolia apresenta árvores com 10 a 35 m de altura e 50 a 120 cm de diâmetro à altura do peito, atingindo excepcionalmente 50 m de altura e 250 cm ou mais de DAP, na idade adulta, com tronco reto e quase cilíndrico (CARVALHO, 2002). Embora seu crescimento inicial seja lento, a partir do terceiro ano, em sítios adequados apresenta incremento médio anual em altura de 1 m, e a partir do quinto ano, incremento médio em DAP de 1,5 a 2,0 cm (SEBBENN et al., 2004). É uma planta dioica, com árvores femininas e masculinas. A dioicia tem sido estudada por muitos autores, que a consideram um fator seletivo, com a função de evitar a endogamia (BAKER, 1984). Ocasionalmente ocorrem árvores monoicas, devido a doenças e traumas (SHIMIZU; OLIVEIRA, 1981). Os estróbilos masculinos (Figura 1) são cilíndricos e alongados, medindo de 10 cm a 22 cm de comprimento, por 2 cm a 5 cm de diâmetro, sendo compostos por escamas. Os estróbilos femininos (Figura 2), chamado de pinha, com cone subarredondado, protegidas no ápice de um ramo por numerosas acículas muito próximas umas das outras (REITZ; KLEIN, 1966), com várias brácteas escamiformes, coriáceas, sem asas e com espinho no ápice, inseridas sobre um eixo central e cônico, com base mais ou menos cilíndrica. 19 Figura 1 – Estróbilo masculino de A. angustifolia. Fonte: Sousa (2010). Figura 2 – Estróbilo feminino desenvolvido. Fonte: Sousa (2010) 20 As pinhas, são botanicamente classificadas como pseudofrutos, reunidos em estróbilo feminino (ovário) (Figura 3), com 10 cm a 25 cm de diâmetro, composto de 700 a 1.200 escamas, com número variável de sementes (5 a 150), pesando de 0,61 kg a 4,1 kg, podendo chegar até 4,7 kg (MATTOS, 1994). O principal método utilizado para propagação da araucária é pelas sementes (MEDINA- MACEDO et al., 2014). Possui um longo ciclo reprodutivo, sendo que o seu início pode ocorrer antes dos 15 anos de idade em planta cultivada isoladamente e antes dos 20 anos de idade nas populações naturais. A competição tem influência na produção de sementes. O maior espaçamento permite que as árvores tenham uma maior proporção de sua copa livre, mais exposição à luz, portanto, uma situação mais favorável para a produção das estruturas reprodutivas. Assim, as árvores dominantes que têm copas mais vigorosas e desenvolvidas são notáveis produtoras de sementes (DANIEL; BURKHART; CLASON, 1986). As folhas (acículas) são simples, alternas, espiraladas, coriáceas, de coloração verde-escura e persistem durante o inverno. A polinização ocorre nos meses de outubro a dezembro, a qual é realizada predominantemente pelo vento, dois anos após esse evento, as pinhas amadurecem (MATTOS, 1994). A geração de novas plantas de araucária naturalmente ocorre pela dispersão das sementes por autocoria, limitada à vizinhança da árvore-mãe (60 a 80 m), devido ao peso das sementes (CARVALHO, 2002). Também é realizada por animais, principalmente aves e roedores (IOB; VIEIRA, 2008). A gralha-azul (Cyanocorax caeruleus) e a cutia (Dasyprocta azarae) são animais que desempenham excelente trabalho na dispersão das sementes, como grandes apreciadoras do pinhão e pelo costume, principalmente da cutia, de enterrar as sementes para consumo posterior (CARVALHO, 2002). Figura 3 – Estróbilo feminino maduro (pinha) e sementes de araucária. Fonte: Alves (2016). 21 Quando adulta, a araucária ocupa o estrato superior da floresta, caracterizando a necessidade de luz. Em plantios, o Pinheiro-do-Paraná tolera sombra no período juvenil, porém não tolera sombreamento lateral quando plantado em faixa, em capoeira alta (SOUSA et al., 2010). Segundo Basso (2010), a espécie prefere solos argilosos, ricos em matéria orgânica e bem drenados desenvolvendo-se bem em regiões com verões brandos e invernos frios e com precipitação de 1.300 mm até 2.700 mm. Esta espécie necessita de uma grande demanda de nutrientes durante o seu desenvolvimento, precisando de solos mais férteis que as demais coníferas (HANDRO; FERREIRA, 1986). 2.2 PRODUTOS DA ARAUCÁRIA: MADEIRA E PINHÃO Dentre as espécies nativas mais plantadas no Brasil encontra-se a araucária, com uma área de 11.122 hectares (INDÚSTRIA BRASILEIRA DE ÁRVORES, 2015). Segundo Santos et al. (2002), a floresta com araucárias é fonte de inúmeros subprodutos florestais, tanto madeiráveis como não madeiráveis. Além da utilização dos pinhões e da madeira, acrescenta- se o uso da resina, utilizada para a fabricação de vernizes e terebentina (REITZ; KLEIN, 1966). Os galhos são considerados excelente fonte de lenha, utilizados como combustível de caldeiras e também possuem alta resistência, flexibilidade e durabilidade podendo ser utilizados em estruturas de construções rústicas e móveis artesanais, protegidos das intempéries (SOUSA; AGUIAR, 2012). As acículas, juntamente com os restos de ramos, cascas, estruturas reprodutivas e pedaços do caule, formam uma espessa camada de material orgânico rica em nutrientes, reciclados até camadas profundas do solo. A matéria decomposta de excelente qualidade pode ser elaborada com baixo custo, em propriedades que possuem pinheiros próximos das unidades familiares (SOUSA; AGUIAR, 2012). Essa matéria orgânica (húmus) produzida pode ser aplicada pelos agricultores diretamente em hortas e pomares. A madeira da araucária é de alta qualidade (CARVALHO, 1994) e pode ser utilizada para diversos usos, principalmente para móveis, artigos de esportes, compensados, construções internas (painéis e pisos) (SOUSA; AGUIAR, 2012). É uma madeira de grande valor comercial, sendo umas das preferidas pela indústria de móveis por ser de fácil processamento, apresentando boas características físicas e mecânicas. A densidade básica da madeira é em média 0,55 g/cm3, sendo pouco durável quando exposta ao tempo (LORENZI, 1992). Apesar da madeira dessa espécie ser considerada superior à do gênero Pinus, a última tem sido preferida pelos mercados internos e externo por não representar riscos de conflitos com a lei de Crimes Ambientais (AQUINO, 2005). Atualmente a exploração da madeira de araucária é restrita, 22 sendo permitido somente o corte das árvores com DAP igual ou superior a 40 cm, mediante a aprovação de um plano de manejo (ANJOS et al., 2004). A principal fonte de madeira de A. angustifolia disponível no mercado provem de plantações (FIGUEIREDO FILHO et al., 2015). A semente de araucária, conhecida como pinhão, é considerada um alimento nutritivo, rico em reservas energéticas, podendo ser considerada como uma fonte de amido, fibra dietética, magnésio e cobre (OLIVEIRA, et al., 2005) tanto para o homem quanto para os animais silvestres. Suas sementes são carnosas, com 3 a 8 cm de comprimento, por 1 a 2,5 cm de largura e peso médio de 8,7 g (CARVALHO, 2002). A sua comercialização praticamente se restringe aos meses de produção (abril a junho) (COMPANHIA NACIONAL DE ABASTECIMENTO- CONAB, 2014). A coleta do pinhão serve como um importante recurso econômico para as comunidades coletoras e para as famílias de baixa renda (BALBINOT et al., 2008). Segundo Mattos (1994), as safras de produção de pinhão são cíclicas, durante 2 ou 3 anos produz abundantemente, reduzindo a produção posterior, gradativamente, nos 2 ou 3 anos seguintes. As normas e as instruções para a colheita, transporte e comercialização do pinhão são estabelecidas por leis específicas para cada estado produtor, com objetivo de garantir o consumo sustentável e a reprodução da araucária (MATTOS, 1994). A produção de madeira e de pinhão tem sofrido oscilações ao longo dos anos, principalmente em questão das políticas de proteção da espécie, à sazonalidade da produção de pinhão e as alterações climáticas. A produção total de madeira de araucária em tora no ano de 2013, foi de 207.225 m3. Já a produção de pinhão, no mesmo ano, foi de 8.889 toneladas (INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA- IBGE, 2013). 2.3 MELHORAMENTO GENÉTICO EM Araucaria angustifolia O melhoramento genético é uma das mais valiosas estratégias para o aumento da qualidade e produtividade de espécies cultivadas pelo homem, de forma sustentável e ecologicamente equilibrada (BORÉM, 1997). Tendo em vista a importância econômica das espécies florestais, árvores com características fenotípicas desejáveis vêm sendo selecionadas ao longo do tempo e incorporadas em programas de melhoramento, visando à obtenção de genótipos mais produtivos (GARTLAND et al., 2003). Dentre as espécies nativas mais estudada quanto ao melhoramento e a conservação dos recursos genéticos, a partir da formação de bancos de germoplasma in situ e ex situ destaca-se a A. angustifolia (CARVALHO, 2002). Esses estudos foram realizados com objetivo nortear a regeneração da Floresta com araucária a 23 conservação e melhoramento genético da espécie e disciplinar os plantios comerciais, seja pela exploração da madeira ou pela venda das sementes comestíveis e de outros subprodutos (STEFENON; NODARI; REIS; 2003). Empresas florestais e instituições públicas investiram em plantios com essa espécie, porém ainda não obtiveram conclusões definitivas sobre o melhoramento (AQUINO, 2005). Isso deve-se ao fato de que até 2009, nenhuma proposta de melhoramento genético para espécie foi colocada em prática e, consequentemente, material com qualidade genética para plantios comerciais ainda não se encontravam disponíveis. No programa de melhoramento genético da araucária, deve-se considerar a ampla área de ocorrência que contribui para a sua diferenciação em raças geográficas e ecótipos (GURGEL FILHO, 1980). Em razão da espécie ocorrer em uma ampla região geográfica no Sul e Sudeste do Brasil, diferenças na fenologia reprodutiva entre as populações são esperadas (ZANON; FINGER; SCHNEIDER, 2009). Diferenças genéticas entre as populações das regiões norte e sul têm sido observadas por vários autores, obtidas por métodos isoenzimáticos (SOUSA; ROBINSON; HATTEMER, 2004) e por marcadores moleculares (STEFENON; GAILING; FINKELDEY, 2007; SOUZA et al., 2009; SOUSA; RICHARDS, 2012). A principal dificuldade na promoção do melhoramento genético desta espécie surge quando se considera a sua reprodução controlada (SHIMIZU; OLIVEIRA, 1981). As árvores dessa espécie normalmente produzem sementes após 15 a 20 anos de idade e apresenta um longo ciclo reprodutivo. Apesar das dificuldades é imprescindível o conhecimento da biologia reprodutiva, para garantir a produção de sementes melhoradas nos pomares de sementes. Dentre as diferentes abordagens do melhoramento de plantas destaca-se o processo de melhoramento genético participativo. Essa prática tem por objetivo realizar um processo coletivo onde se valoriza o conhecimento do agricultor no manejo e qualidade do produto, aliado ao conhecimento do melhorista nas técnicas de seleção. Tem por metas o ganho de produtividade, comum ao melhoramento convencional, a conservação e promoção do aumento da biodiversidade, obtenção, desenvolvimento e uso de germoplasma adaptado considerando variedades modernas ou locais dependendo dos objetivos, para grupos de usuários menos favorecidos (agricultores) e produção de sementes (HARDON, 1995). Essa abordagem é muito indicada para espécies nativas como a araucária, que tem grande valor social, ambiental e econômico por décadas, principalmente nas regiões onde ocorre naturalmente. 24 2.4 CONSERVAÇÃO GENÉTICA Grande parte dos povoamentos naturais de araucária já foram devastados para a exploração da madeira bem como para a expansão da agropecuária e reflorestamentos com espécies exóticas de rápido crescimento (GUBERT FILHO, 1989). Assim, a maioria dos remanescentes encontra-se em forma de fragmentos de variados tamanhos, quase sempre em formações mistas, com espécies folhosas, com densos sub-bosques que dificultam a regeneração natural da araucária (SHIMIZU; JAEGER; SOPCHAKI, 2000). A fragmentação florestal contribui para a redução do tamanho efetivo populacional (𝑁𝑒) resultando na perda de diversidade genética, aumento do risco de extinção da espécie e endogamia, favorecendo a perda da variabilidade genética. Os efeitos da fragmentação em populações naturais podem comprometer principalmente o potencial evolutivo e a sobrevivência e adaptação das espécies em função mudanças ambientais. Além da variabilidade genética, é imprescindível o conhecimento de sua distribuição entre e dentro de progênies e a proporção da variação fenotípica devido aos efeitos genéticos e ambientais (GUERRA et al., 2009). Essas informações são de fundamental importância para definir estratégias efetivas de conservação e manejo de florestas para o uso sustentável dos seus recursos, e são obtidas a partir das estimativas dos parâmetros genéticos. Os parâmetros genéticos populacionais podem ser estimados a partir de diferentes caracteres quantitativos e também com o uso de marcadores moleculares. O grau de associação entre os padrões de divergência genética em uma espécie, encontrado com diferentes metodologias, ainda é pouco explorado, apesar de extremamente importante no entendimento sobre os fatores ambientais e evolutivos que atuam em uma população local levando a sua diferenciação genética e fenotípica (AGUIAR, 2004). Além do fluxo de alelos, o tamanho efetivo populacional e o ciclo de vida das espécies também influenciam diretamente na diversidade e estrutura genética das populações (JEONG et al., 2010), e, consequentemente na definição da estratégia de conservação. A estratégia de conservação depende da natureza do material, do objetivo e do alcance da conservação. Deve-se sempre preocupar em avaliar o tamanho adequado das áreas a serem preservadas, bem como o tamanho mínimo viável das populações a serem mantidas (SCHAFFER, 1993). O número de indivíduos necessário para uma população ser considerada viável depende principalmente do número de indivíduos que estão contribuindo com gametas para a próxima geração. O tamanho efetivo populacional geralmente é menor que o tamanho populacional devido a fatores, como variações no número de descentes por indivíduos, 25 alterações na razão sexual de 1:1 ou flutuações do tamanho populacional ao longo do tempo (AVISE, 1994). Além dessas informações, a compreensão dos fatores que afetam a distribuição de uma espécie é muito importante em um programa de conservação. As respostas de espécies arbóreas frente a mudanças ambientais são complexas, sendo que a vulnerabilidade pode ser manifestada em mudanças na floração e germinação das sementes, reduzida regeneração e baixas taxas de crescimento (WREGE et al., 2009). O reconhecimento das características do ambiente onde uma espécie ocorre pode colaborar na compreensão da sua auto-ecologia, uma vez que os fatores ambientais tais como as condições do clima e do solo, influenciam o desenvolvimento das espécies (PUCHALSKI et al., 2006). Para a araucária, os principais fatores de estresse são o déficit hídrico e temperaturas elevadas (WREGE et al., 2009). Assim, a variabilidade genética é essencial em características adaptativas para uma população, mantendo a diversidade genética e a adaptações as condições ambientais adversas. A caracterização dos níveis de variabilidade e estruturação genética são fundamentais para subsidiar as diferentes estratégias de conservação, seja ela in situ ou ex situ. A conservação in situ visa manter parte da variabilidade genética de uma espécie no seu ambiente natural e a ex situ fora deste (SEBBENN, 2003a). No caso da A. angustifolia, que apresenta restrição ao uso da espécie e baixa regeneração natural, a forma de conservação que mais tem funcionado é conservação “on farm” ou conservação pelo uso. Porém, somente essas áreas não garantirão a conservação de todo o recurso necessário para os futuros programas (SOUSA; AGUIAR, 2012). Uma forma segura de conservar esse material é a partir do estabelecimento de novas populações, sob regimes de manejo, em sistemas de produção florestal ou, sob forma de bancos ativos de germoplasma, em locais protegidos, para servirem de reserva de material genético para futuras plantações ou regenerações naturais (SHIMIZU; JAEGER; SOPCHAKI, 2000). O incentivo ao plantio, baseado em estudos de manejo e melhoramento florestal e outras áreas importantes, deverá reduzir a pressão sobre os remanescentes naturais. Um outro desafio é a busca por um programa de gestão florestal, que vislumbre a conservação e a recuperação dos remanescentes florestais de araucária, sem onerar de forma excessiva a região de influência, nem refrear o crescimento econômico do setor agroflorestal (PIRES; ZENI JUNIOR; GAULKE, 2012). 26 2.5 TAMANHO EFETIVO POPULACIONAL Em termos genéricos pode-se dizer que o tamanho efetivo populacional refere-se ao tamanho genético de uma população reprodutiva e não ao número de indivíduos que a compõe (RESENDE; SIMEÃO; STURION, 1997). Esse parâmetro é considerado em genética evolutiva e quantitativa uma medida fundamental na representatividade de uma amostra de indivíduos, pois revela os efeitos da endogamia e deriva genética nas frequências dos alelos que ocorrem na população senso (WANG, 1997; VENCOVSKY; CHAVES; CROSSA, 2012). O tamanho efetivo populacional é dependente dos níveis de endogamia e parentesco nas amostras, sendo que quanto maiores estes níveis, menor é a representatividade genética da mesma (VENCOVSKY, 1997). Isso influencia diretamente na manutenção da estrutura genética de uma população ao longo de gerações. Nesse sentido, a delimitação correta da população de referência, ou seja, do grupo de indivíduos que se pretende representar, é essencial para obtenção de valores adequados para o tamanho efetivo populacional (AGUIAR, 2004). Além disso, os valores adequados de tamanho efetivo populacional, depende dos objetivos adotados na pesquisa, pois a representatividade de indivíduos a ser considerado visando a conservação genética não é a mesma para o melhoramento genético. O tamanho da população e as suas flutuações, proporção desigual entre os sexos, número de descendentes amostrado, a média e a variação no número de gametas contribuídos por genitor, e desvios das proporções Hardy-Weinberg estão entre os principais fatores que alteram o tamanho efetivo populacional (VENCOVSKY; CHAVES; CROSSA, 2012). Os valores adequados do tamanho efetivo populacional a serem adotados tanto para conservação quanto para o melhoramento genético são determinados em função, da prevenção da depressão endogâmica e da manutenção do potencial evolutivo. Segundo Nunney e Campbell (1993), o tamanho da população deve ser na ordem de 150, visando a conservação a curto prazo. Para a retenção de alelos com frequência 1% esse tamanho efetivo populacional deve ser utilizado (VENCOVSKY, 1987). Entretanto, para a prevenção de depressão endogâmica um tamanho efetivo populacional de 50 é suficiente a uma taxa de 1% por geração, considerando 10 gerações (FRANKEL; SOULÉ, 1981). Esse tamanho efetivo populacional conserva muitos dos genes de uma população e pode ser suficiente para evitar os danos da depressão endogâmica em curto prazo, mas não é suficiente para manter por longo tempo grande proporção da variação genética (SEBBENN, 2003a). 27 2.6 PROPORÇÃO SEXUAL EM ESPÉCIES DIOICAS A interpretação da estrutura populacional em espécies dioicas requer informações sobre proporção sexual (SOUSA; ROBINSON, HATTEMER, 2004). A proporção sexual é muito importante para a genética de populações de plantas (SINCLAIR; EMLEN; FREEMAN, 2012), tanto para a conservação da variabilidade quanto para a genética da espécie, pois está diretamente relacionada com o tamanho efetivo da população (𝑁𝑒), que representa seu tamanho genético (MURAKAMI, 2002). Assim, a razão sexual enviesada serve para reduzir o tamanho efetivo populacional, o que pode levar a gargalos genéticos (SINCLAIR; EMLEN; FREEMAN, 2012). Finkeldey (1999) sugere que as possíveis causas para ocorrência de diferentes proporções de sexos em populações dioicas podem ser causadas pelas diferenças no crescimento, idade de maturação ou longevidade entre os dois sexos. Uma proporção desbalanceada de sexos implica na contribuição desigual do número de gametas favorecendo o sexo mais abundante (ZANON, 2007). A diferença no crescimento, e particularmente, a diferença entre o tamanho dos indivíduos adultos em função do sexo, podem resultar no corte de árvores de um dos sexos que cresceu mais, alterando a proporção natural do sexo (MURAKAMI, 2002). Com o objetivo de determinar a proporção sexual em espécies dioicas, estudos têm sido realizados com araucária (SOUSA; ROBINSON; HATTEMER, 2004; ZANON; FINGER; SCHNEIDER, 2009; FIGUEIREDO FILHO et al., 2015), erva-mate (STURION; RESENDE; MENDES; 1995) e aroeira (BERTONHA et al., 2016). A proporção de indivíduos masculinos e femininos de araucária tem-se mostrado significativamente equilibrada de 1:1 em distintos povoamentos naturais e plantados (SOUSA, 2001; PALUDO et al., 2009). Para programas de melhoramento genético da espécie é importante manter essa proporção, visando a manutenção do equilíbrio gamético da população (SOUSA; AGUIAR, 2012). Assim, o conhecimento da proporção de sexual de espécies dioicas constitui-se numa importante ferramenta para estabelecer um plano de manejo, de forma a garantir a variabilidade genética e para programas de melhoramento genético e conservação de germoplasma. 28 3 MATERIAL E MÉTODOS 3.1 LOCALIZAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DAS ÁREAS EXPERIMENTAIS Foram avaliadas três áreas experimentais de A. angustifolia. Estas áreas experimentais foram implantadas pela Embrapa Florestas juntamente com seus parceiros, no ano de 1980, no município de Colombo, PR. As áreas experimentais são compostas por diferentes números de procedências e progênies (Tabela 1) representantes das regiões Sul e Sudeste do Brasil. O município de Colombo-PR está localizado nas coordenadas 25º 19'' S e 49º 09'' W a 950 m de altitude. O solo desta região é classificado como cambissolo distrófico saprolito, de textura média, com baixa fertilidade (EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA- EMBRAPA, 2013). O clima da região, segundo a classificação de Köppen, é do tipo Cfb, caracterizado como temperado, fresco no verão, com temperatura média inferior a 22° C. O índice pluviométrico anual varia entre 1.400 mm e 1.600 mm. Para a implantação das áreas experimentais foi utilizado o delineamento em blocos de progênies compactadas (DBFC), com parcelas subdividas. A área 1 é composta por 25 progênies, 16 repetições, com parcelas de uma planta, no espaçamento 3 m x 2 m. A área 2, composta por, 110 progênies, 2 repetições e 10 plantas por parcela, no espaçamento 3 m x 2 m e a área 3, composta por, 50 progênies, 6 repetições, 3 plantas por parcela e espaçamento de 3 m x 1,5 m. Após o desbaste seletivo (em torno de 50%) em 2001, permaneceu em cada área experimental em torno de uma planta de cada progênie por bloco. 29 Tabela 1– Número de progênies, coordenadas geográficas, altitude e características dos locais de origem das procedências de A. angustifolia nas áreas experimentais em Colombo-PR, em 1980. Áreas Procedências Número progênies Latitude (S) Longitude (W) Altitude (m) Precipitação (mm) Temperatura Média (ºC) Área 1 Caçador, SC 5 26º 46’ 00'' 51º 01’ 00'' 1100 1707 16,3º Irati, PR 5 25º 30’ 00'' 50º 36’ 00'' 790 1476 17,5º Quatro Barras, PR 5 25º 21’ 56'' 49º 04’ 37'' 915 1602 17,0º Telêmaco Borba, PR 5 24º 32’ 44'' 50º 61’ 64'' 780 1378 18,4º Três Barras, SC 5 26º 06’ 57'' 50º 18’ 29'' 560 1440 17,1º Barbacena, MG 7 21º 22’ 64'' 43º 77’ 42'' 1205 1482 18,8º Área 2 Caçador, SC 9 26º 46’ 00'' 51º 01’ 00'' 960 1707 16,3º Campos do Jordão, SP 10 22º 45’ 00'' 45º 30’ 00'' 1800 1797 13,6º Chapecó, SC 7 27º 07’ 00'' 52º 36’ 00'' 675 1997 18,9º Congonhal, MG 6 22º 07’ 52'' 46º 02’ 37'' 854 1443 19,9º Ipuiúna de Caldas, MG 14 22º 09’ 91'' 46º 17’ 69'' 1300 1605 18,3º Irati, PR 8 25º 30’ 00'' 50º 36’ 00'' 880 1476 17,5º Irati (tardio), PR* 10 25º 30’ 00'' 50º 36’ 00'' 880 1476 17,5º Itapeva, SP 10 23º 58’ 56'' 48º 54’ 45'' 930 1254 18,9º Itararé, SP 10 24º 06’ 45'' 49º 10’ 00'' 930 1306 19,0º Quatro Barras, PR 10 25º 21’ 56'' 49º 04’ 37'' 915 1602 17,0º Três Barras, SC 9 26º 06’ 57'' 50º 18’ 29'' 760 1440 17,1º Área 3 Caçador, SC 9 26º 46’ 00'' 51º 01’ 00'' 1100 1707 16,3º Chapecó, SC 2 27º 07’ 00'' 52º 36’ 00'' 675 1997 18,9º Irati, PR 9 25º 30’ 00'' 50º 36’ 00'' 880 1476 17,5º Quatro Barras, PR 10 25º 21’ 56'' 49º 04’ 37'' 915 1602 17,0º Teixeira Soares, PR 6 25º 15’ 00'' 50º 18’ 00'' 916 1479 17,4º Telêmaco Borba, PR 8 24º 32’ 44'' 50º 61’ 64'' 780 1378 18,4º Três Barras, SC 6 26º 06’ 57'' 50º 18’ 29'' 760 1440 17,1º * Sementes coletadas em árvores que produzirem tardiamente. Fonte: o próprio autor 30 Figura 4 – Regiões de coletas de sementes de A. angustifolia para a instalação das áreas esperimentais 1, 2 e 3 em Colombo-PR. Fonte: o próprio autor. 31 3.2 MÉTODOS 3.2.1 Coleta de dados e avaliações dos caracteres de crescimento Aos 30, 32 e 33 anos de idade as árvores remanescentes de cada área experimental foram avaliadas com relação aos seguintes caracteres: circunferência à altura do peito (CAP- cm), altura total de plantas (ALT- m), diâmetro médio de copa (DMC- m) e espessura da casca (ESP- cm). Com base na altura total e a circunferência à altura do peito foi calculado o volume cilíndrico (m3.árv-1), conforme as expressões abaixo: a) Diâmetro à altura do peito (DAP): 𝐷𝐴𝑃 = 𝐶𝐴𝑃 𝜋 DAP = diâmetro à altura do peito; CAP = circunferência à altura do peito. b) Volume (VOL): 𝑉𝑂𝐿 = 𝜋(𝐷𝐴𝑃)2. 𝐹𝐹 40000 𝐴𝐿𝑇 ALT = altura total; DAP = diâmetro à altura do peito; FF = fator de forma do fuste (0,6) (SANQUETTA, 2016). c) Diâmetro médio de copa (DMC): 𝐷𝑀𝐶 = 𝐿1 + 𝐿2 2 L1: leitura na linha; L2: leitura na entrelinha. Para a avaliação dos caracteres de crescimento foram utilizados os seguintes instrumentos: i) fita métrica graduada em 0,1 cm para a circunferência à altura do peito; ii) hipsômetro Forestor Vertex composto por um emissor (vertex propriamente dito) e um 32 transponder (mantido a altura de 1,30 m do solo e que funciona como emissor/receptor de ultra- sons), para a altura total; iii) trena para o diâmetro médio de copa; iv) trado de incremento e um paquímetro para avaliar a espessura da casca das árvore. 3.2.2 Coleta de dados e avaliações das pinhas e pinhões No ano de 2013, foram coletadas oito pinhas maduras e inteiras de todas as árvores matrizes das áreas experimentais 1 e 2. O caráter avaliado das pinhas foi o peso médio (PMP – kg). Além disso, para cada pinha avaliou-se o número de pinhões (NPP); peso unitário pinhão (PP- g), peso médio de pinhões por pinhas (PMPP- kg) e o peso das sementes vazias (PC). 3.2.3 Estimativas dos parâmetros genéticos e análise de deviance As estimativas de componentes de variância e parâmetros genéticos dos caracteres de crescimento foram obtidas pelo método REML/BLUP (máxima verossimilhança restrita/melhor predição linear não viciada), aplicando-se o software genético-estatístico SELEGEN-REML/BLUP (RESENDE, 2007). Foi empregado o modelo 5 (modificado para uma planta por parcela), considerando o delineamento em blocos completos ao acaso, várias populações, várias progênies, uma planta por parcela e um só local. Foram realizadas análises de deviance para determinar o padrão de variância entre procedências e progênies para todos os caracteres avaliados, para cada área experimental conforme o modelo proposto por Resende (2007): y = 𝑿r + 𝒁a + 𝑾p + 𝑻s + e; em que: y é o vetor de dados; r é o vetor dos efeitos de repetição (fixos) somados à média geral; a é o vetor dos efeitos genéticos aditivos individuais (aleatórios); p é o vetor dos efeitos de parcelas (fixos); s é vetor dos efeitos de populações ou procedências (aleatórios); 𝑒 é o vetor de erros ou resíduos (aleatórios). As letras maiúsculas representam as matrizes de incidência para os referidos efeitos. Com a proposta de verificar os efeitos da variação considerando somente as procedências foi empregado o delineamento em blocos completos, várias populações, sem estrutura de progênies, um só local (modelo 24) (RESENDE, 2007): 𝑦 = 𝑿r + 𝒁g + 𝑾p + e; em que: y é o vetor de dados, r é o vetor dos efeitos de repetição (assumidos como fixos) somados a média geral, g é o vetor dos efeitos genotípicos de populações (assumidos como aleatórios), p é o vetor dos efeitos de parcela, 𝑒 é o vetor de erros ou resíduos (aleatórios). As letras maiúsculas representam as matrizes de incidência para os referidos efeitos. A partir do modelo 5 foi realizada a análise de deviance (ANADEV) para os efeitos aleatórios bem como 33 um teste F para os efeitos fixos do modelo. Os efeitos aleatórios do modelo misto com dados aleatórios bem como um teste F para os efeitos fixos do modelo. Os efeitos aleatórios do modelo misto com dados desbalanceados foram testados via teste da razão de verossimilhança (LTR). As equações do modelo 5 para as distribuições e estruturas de médias e variâncias são: y|b, V~ N (Xb, V) a|A, �̂�𝑎 2 ~N (0, A �̂�𝑎 2) r|�̂�𝑟 2 ~N (0, I �̂�𝑟 2) e|�̂�𝑒 2 ~N (0, I �̂�𝑒 2) Cov (a, r’) = 0; Cov (a, e’) = 0; Cov (r, e’) = 0, ou seja: E [ y a r e ] = [ Xb 0 0 0 ] e Var [ a r e ] = [ Aσ̂a 2 0 0 0 I σ̂r 2 0 0 0 I σ̂e 2 ] Var (y) = ZA�̂�𝑎 2Z’+ QI�̂�𝑟 2Q’+ I�̂�𝑒 2 As equações do modelo misto são: [ X′X X′Z X′Q Z′X Z′Z + A−1λ1 Z′Q Q′X Q′Z Q′Q + 1 λ3 ] [ b̂ â r̂ ] = [ X′y Z′y Q′y ] em que: 𝜆1 = �̂�𝑐 2 �̂�𝑎 2 = 1−ℎ2 − 𝑟2 ℎ2 ; 𝜆3 = �̂�𝑐 2 �̂�𝑟 2 = 1−ℎ2 − 𝑟2 𝑟2 ; ℎ2 = �̂�𝑎 2 �̂�𝑎 2+ �̂�𝑟 2+ �̂�𝑒 2 ; Herdabilidade individual no sentido restrito. 𝑟2 = �̂�𝑟 2 �̂�𝑎 2+ �̂�𝑟 2+ �̂�𝑒 2 ; Correlação fenotípica intraclasse entre indivíduos de uma mesma procedência, em diferentes blocos. y: vetor de dados; b: vetor de dados dos efeitos fixos (blocos); a: vetor de dados dos efeitos aleatórios genéticos aditivos; r: vetor de populações; X, Z e Q: matrizes de incidência dos respectivos efeitos. 34 As equações do modelo 24 para as distribuições e estruturas de médias e variâncias são: y|b, V~ N (Xb, V) a|A, �̂�𝑎 2 ~N (0, �̂�𝑎 2) r|�̂�𝑟 2 ~N (0, I �̂�𝑟 2) e|�̂�𝑒 2 ~N (0, I �̂�𝑒 2) Cov (a, r’) = 0; Cov (a, e’) = 0; Cov (r, e’) = 0, ou seja: E [ y a r e ] = [ Xb 0 0 0 ] e Var [ 𝑦 𝑎 𝑟 𝑒 ] = [ V ZG Qℜ R GZ′ G 0 0 ℜQ′ 0 ℜ 0 R 0 0 R ] G = A �̂�𝐴 2 R = I �̂�𝑐 2 ℜ = I �̂�𝑟 2 Var (y) = ZA �̂�𝑎 2Z’+ QI �̂�𝑝 2Q’+ I �̂�𝑒 2. As equações do modelo misto são: [ X′X X′Z X′Q Z′X Z′Z + A−1λ1 Z′Q Q′X Q′Z Q′Q + 1 λ3 ] [ b̂ â r̂ ] = [ X′y Z′y Q′y ] em que: 𝜆1 = �̂�𝑒 2 �̂�a 2 = 1−ℎ2 − 𝑟2 ℎ2 ; 𝜆3 = �̂�𝑒 2 �̂�𝑟 2 = 1−ℎ2 − 𝑟2 𝑟2 ; ℎ2 = �̂�𝑎 2 �̂�𝑎 2+ �̂�𝑟 2+ �̂�𝑒 2 ; Herdabilidade individual no sentido restrito no bloco, em uma dada medição 𝑟2 = �̂�𝑟 2 �̂�𝑎 2+ �̂�𝑟 2+ �̂�𝑒 2 ; Coeficiente de determinação dos efeitos de procedência. Estimadores dos componentes de variância REML via algoritmo EM �̂�𝑒 2 = [y’ y - 𝑏′̂ X’y – â’ Z’y- r′̂ Q’y]/[N – r (x)] �̂�𝑎 2 = [â’A−1 + �̂�𝑒 2â’ tr (A−1 C22)]/ q �̂�𝑟 2 = [r′̂ r + �̂�𝑒 2 + tr C33]/ t, em que: C22 e C33 advém de: 35 C-1 = [ C11 C12 C13 C21 C22 C23 C31 C32 C33 ] −1 = [ C11 C12 C13 C21 C22 C23 C31 C32 C33 ] em que: C22 vem da inversa de C; C: matriz dos coeficientes das equações de modelo misto; tr: operador traço matricial; r(x): posto da matriz X; N e q: números de dados e de indivíduos, respectivamente. Os demais parâmetros genéticos processados pelo programa a partir do modelo 5 foram: a) Herdabilidade individual no sentido restrito, ou seja, dos efeitos aditivos; 2 aĥ = 2 2 ˆ ˆ f a   ; b) Coeficiente de variação genética aditiva individual; giCV (%) = m̂ ˆ a 2 .100 m̂ é a média geral do caráter. c) Coeficiente de variação genotípica entre progênies; gpCV (%) = m̂ .̂, a 2250  .100 ; d) Coeficiente de variação experimental; eCV (%) = m n cea ˆ ˆ]/)ˆˆ.75,0[( 222   .100 ; Os demais parâmetros genéticos processados pelo programa a partir do modelo 24 foram: a) Herdabilidade individual dos efeitos genotípicos totais; 2ˆ gh = 222 2 ˆˆˆ ˆ    eg g ; b) Acurácia da seleção de progênies, assumindo sobrevivência completa: 36 aarˆ =           2 24 a a h h n n ; Onde 𝑛 é o número de indivíduos por progênies e 2 aĥ herdabilidade individual no sentido restrito. 3.2.4 Estimativas de ganhos genéticos, tamanho efetivo populacional e variação genética (QST) Para selecionar genótipos superiores visando à formação pomares de sementes por muda foram simuladas duas diferentes intensidades de seleção pela classificação BLUP de cada uma das áreas experimentais. As estimativas de ganhos na seleção foram realizadas objetivando a seleção dos indivíduos com base no diâmetro à altura do peito (DAP 32). O ganho genético por seleção foi estimado pela seguinte expressão: ˆ sG % = m kf a ˆ ˆ            em que �̂� corresponde os valores genéticos preditos individuais (BLUP) e m̂ é a média geral do caráter. As estratégias de seleção utilizadas para a formação de pomares de sementes por mudas foram: i) a seleção individual dos 50 melhores indivíduos de cada área experimental que apresentaram as maiores estimativas de valores genéticos aditivos preditos, assim foram selecionados aproximadamente 26%, 24% e 17% dos indivíduos das áreas 1, 2 e 3, respectivamente e ii) a seleção dos 80 melhores indivíduos que apresentaram as maiores estimativas de valores genéticos aditivos preditos, correspondendo a seleção de 41%, 38% e 27% dos indivíduos, nas áreas 1, 2 e 3, respectivamente. Para ambas as estratégias, durante o processo de seleção não foi considerado o mesmo número de indivíduos por progênie e a proporção sexual utilizada foi de 1:1, que foi proporção encontrada por autores como Bandel e Gurgel (1967) e Paludo et al. (2009) para populações naturais de araucária. 37 Para monitorar a variabilidade genética após os ciclos de seleção e com isso evitar a perda da variabilidade genética excessiva, após a aplicação das duas estratégias se seleção foram estimados o tamanho efetivo populacional (Ne) e a diversidade genética (D). A expressão para estimar o tamanho efetivo populacional foi descrita por Vencovsky et al. (2012) para espécies dioicas: eN 4 4 D t sendo: 4D = ]1)1[( 2 12 ]1)1[( 2 1212)1(12)1( 1              tv MNm Nm tu FNf Nf Nm Nm rr Nf Nf Nf rr f: número de árvores do sexo feminino selecionadas; m: número de árvores do sexo masculino selecionadas; t: número de indivíduos selecionados, sendo obtido: 𝑡 = 𝑓 + 𝑚; r: razão sexual dos indivíduos, considerado r = 0,5; Nf : número de pais funcionais do sexo feminino da população de referência (75% da população de referência); :Nm número de pais funcionais do sexo masculino da população de referência (75% da população de referência); M: número pais funcionais do sexo masculino; F: número pais funcionais do sexo feminino; u e v: fração de pais funcionais do sexo feminino e masculino, respectivamente, da população de referência, de tal modo que a fração, sendo: 𝑢 = 𝐹 Nf em que: (0 < u ≤ 1) 𝑣 = 𝑀 Nm em que: (0 < v ≤ 1 A diversidade genética, após a seleção, foi quantificada conforme Wei e Lindgren (1996), citados por Resende (2002): 38 𝐷 = efN foN em que: (0 < D ≤ 1) = número original de progênies; = número efetivo de progênies selecionadas, sendo dado por: = 2)( fk  2 fk kf : o número médio de indivíduos selecionados por progênie. Utilizando os componentes de variância obtidos no modelo 5 também foi estimado o parâmetro diferenciação populacional QST proposto por (SPITZE, 1993), que mede a diferenciação genética quantitativa entre procedências e progênies, para cada caráter avaliado, sendo: �̂� 𝑆𝑇𝑝𝑟𝑜𝑔 = 2ˆ prog 22 ˆˆ progproc   e �̂� 𝑆𝑇𝑝𝑟𝑜𝑐 = 2ˆ proc 22 ˆˆ progproc   sendo: 2ˆ prog = 4 ˆ 2 a �̂�𝑆𝑇𝑝𝑟𝑜𝑐 : proporção da variância genética entre as procedências; �̂�𝑆𝑇𝑝𝑟𝑜𝑔 : proporção da variação genética entre as progênies; σ̂2 proc: componente de variância genética entre as procedências; σ̂2 prog: componente de variância genética entre as progênies dentro de populações; : variância genética aditiva. 3.2.5 Estatística descritiva A produção de pinhão nas áreas experimentais 1 e 2 ainda é muito baixa. No ano de 2013 foram coletadas sementes de apenas 8 matrizes (área 1) e 19 matrizes (área 2) visto que a produção foi baixa comparada a outros anos. Os dados coletados dessas populações foN efN efN 2 a̂ 39 possibilitaram apenas uma análise descritiva. Assim, foram calculados as médias, valores máximos e mínimos e desvios padrões de cada caráter. 3.2.6 Correlação fenotípica e genética Foram estimadas as correlações genotípicas e fenotípicas entre os caracteres de crescimento, diâmetro da copa e espessura da casca. Somente a correlação fenotípica foi estimada entre esses e os de produção de pinhão. Para estas estimativas de desses parâmetros foram utilizados os modelos 105 e 102 para correlação fenotípica e genética, respectivamente, conforme Software Selegen (RESENDE, 2007) e as fórmulas a seguir: �̂�𝑔𝑥𝑦 = 𝐶𝑂𝑉𝑔𝑥𝑦 √σ2𝒈𝒙 σ2𝒈𝒚 e �̂� 𝑓𝑥𝑦 = 𝐶𝑂𝑉𝑓𝑥𝑦 √σ2𝒇𝒙 σ2𝒇𝒚 onde: �̂�𝑔𝑥𝑦 e �̂�𝑓𝑥𝑦 : coeficiente de correlação genética e fenotípica entre os caracteres x e y; σ2𝑔𝑥 , σ2𝑔𝑦, σ2𝑓𝑥 , σ2𝑓𝑦 : variâncias genéticas e fenotípicas dos caracteres x e y; 𝐶𝑂𝑉𝑔𝑥𝑦 e 𝐶𝑂𝑉𝑓𝑥𝑦 : covariância genética e fenotípica entre os caracteres x e y. A significância das correlações fenotípicas e genéticas foram verificadas pelo teste t baseado no intervalo de confiança de 99%. Para tanto foi utilizado o software estatístico R version 3.2.0. 3.2.7 Análise de distâncias entre procedências Para investigar os padrões de variação espacial foi estimado o coeficiente de Pearson (r) entre as matrizes de Mahalanobis e de distâncias geográficas entre as procedências. A matriz de distância generalizada de Mahalanobis (D2), foi obtida a partir dos dados de todos os caracteres de crescimento, diâmetro de copa e espessura da casca. Segundo Cruz, Regazzi e Carneiro (2004) D2 é dada pela expressão: 𝐷2 = 𝛿 '  40 Em que: 𝐷𝑖𝑖’ 2 = distância de Mahalanobis entre os genótipos i e i’; = [d1, d2, ..., dv], sendo dj = Yij – Yi’j; = matriz de variâncias e covariâncias residuais; Yij = média do i-ésimo genótipo em relação à i-ésima variável. A significância dessa correlação foi verificada pela estatística Z de Mantel, com 999 permutações aleatórias. Para essa análise foi utilizado o software estatístico R version 3.2.0, o teste foi baseado no intervalo de confiança de 99%, de tal modo que os valores de p ≤ 0,01 foram considerados estatisticamente significativos. A divergência genética entre os acessos foi avaliada por análises de agrupamento aplicadas às médias dos acessos. Com a matriz de distância de Mahalanobis estimada pelo software genético estatístico SELEGEN REML/BLUP (RESENDE, 2007). A estrutura espacial da variação fenotípica foi verificada usando o método de agrupamento UPGMA (Unweighted Pair-Group Method using Arithmetic Avarages) a qual utiliza as médias aritméticas (não ponderadas). Para realizar esta análise foi utilizado o software estatístico R version 3.2.0. '  41 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 ANÁLISE DOS CARACTERES DE CRESCIMENTO 4.1.1 Análise de deviance Após o desbaste seletivo realizado em 2001 permaneceram nas áreas 1, 2 e 3 um total de 195, 210 e 290 indivíduos, respectivamente. Cada progênie continha em torno de uma árvore por bloco. Na análise de deviance foram considerados o total de indivíduos de cada área. Diferenças significativas para o efeito de progênies foi encontrada para todos os caracteres avaliados nas áreas 1 e 2, com exceção para o DMC 33 (área 1) e ALT 32, DMC 33 e ESP 33 (área 2). Esta diferença observada entre progênies significa que o desbaste seletivo não restringiu a variabilidade genética dessas populações, existindo progênies com desenvolvimento superior. Assim, indivíduos das procedências e/ou progênies de maiores valores genéticos poderão ser selecionados para inclusão em ciclos subsequentes de melhoramento genético, bem como para comporem pomares de sementes. Por outro lado, diferenças entre progênies para os caracteres de crescimento não foram observadas na área 3. Porém, para fins de conservação do germoplasma e próximos ciclos de melhoramento, com base nesses resultados, pode-se sugerir a coleta de sementes nessa área para compor povoamentos. Pressupondo-se que nessa área experimental exista variação genética para outros caracteres a ser explorada, a qual permitirá avanços significativos com a seleção de materiais selecionados adequadamente. Diferenças significativas foram observadas para os efeitos de procedências para os caracteres DMC 33 (área 1); ALT 32, VOL 32, DMC 33 e ESP 33 (área 2) e ALT 32 (área 3). Essas diferenças para alguns dos caracteres avaliados, sugerem a existência de raças geográficas na espécie, visto que, para a instalação das áreas experimentais foram utilizadas sementes de 14 origens, abrangendo grande parte da área de ocorrência natural da espécie. Considerando as diferentes condições edafoclimáticas dos locais de coleta de sementes de A. angustifolia para a instalação das áreas experimentais, é esperado que ocorram diferenças genéticas significativas entre as procedências. As diferenças entre latitudes, clima, índices pluviométricos entre as localidades de coletas de sementes, podem originar, a partir das forças evolucionárias indivíduos com características de adaptação local. Estudos realizados com características morfométricas de A. angustifolia, detectaram diferenças significativas em nível de progênies (KAGEYAMA; JACOB, 1980; DUARTE et al., 2012) e procedências (SHIMIZU, 42 1999; SEBBENN et al., 2004) de progênies (KAGEYAMA; JACOB, 1980; DUARTE et al., 2012) e procedências (SHIMIZU, 1999; SEBBENN et al., 2004). Em estudos baseados em dados de marcadores genéticos, também foram constatadas diferenças significativas entre procedências da espécie (SOUSA; ROBINSON, HATTEMER, 2004; STEFENON; FINKELDEY, 2007; FERREIRA et al., 2012; SOUSA; RICHARDS, 2012). 43 Tabela 2– Teste da razão de verossimilhança (LRT) entre procedências e progênies de A. angustifolia para caracteres de crescimento avaliados aos 30, 32 e 33 anos de idade, nas áreas experimentais em Colombo-PR. LRT: teste da razão de verossimilhança; valores tabelados de qui-quadrado: ** e * significativo a 1% e 5% com 0,5 grau de liberdade; ns não significativo ns não significativo. DAP 30 (cm); DAP 32 (cm): diâmetro a altura do peito aos 30 e 32 anos; ALT 32 (m): altura total aos 32 anos; VOL 32: volume total avaliado aos 32 anos; DMC 33 (m): diâmetro médio da copa aos 33 anos; ESP 33 (cm): espessura da casca aos 33 anos de idade. Fonte: o próprio autor. LRT Área 1 Área 2 Área 3 Caracteres Procedências Progênies Procedências Progênies Procedências Progênies DAP 30(cm) 0,52ns 8,91** 1,44 ns 2,61* - - DAP 32 (cm) 0,63 ns 8,09** 1,28 ns 2,59* 0,37 ns 2,09 ns ALT 32 (m) 0,35 ns 3,68** 13,46** 0,00 ns 4,16* 1,16 ns VOL 32 (m3) 0,60 ns 9,96** 2,82* 2,77* 1,95 ns 1,37 ns DMC 33 (m) 2,99* 0,92 ns 3,69* 0,00 ns - - ESP 33 (cm) 0,01 ns 9,39** 3,09* 0,04 ns - - 44 4.1.2 Variação genética entre procedências e progênies Os resultados da distribuição da variação genética entre procedências e progênies demonstraram que a maior parte da variação encontra-se entre progênies nas áreas 1 e 3 (Tabela 3). Na área 2, a maior parte da variação ocorre entre procedências para os caracteres ALT 32 (0,97), DMC 33 (0,88) e ESP 33 (0,74). Embora a maior parte da variação encontra-se dentro de progênies, para aproximadamente 67% dos caracteres avaliados de A. angustifolia nas três áreas experimentais, a porcentagem entre procedências (33%) deve ser considerada. A maior parte da variação genética entre progênies também foi constatada por vários autores (SEBBENN; KAGEYAMA; ZANATTO, 2001; SEBBENN, 2003c). Alberto et al. (2013) ao realizar uma revisão sobre ensaios de coníferas, verificaram que as estimativas de diferenciação genética entre populações pequenas ou de fragmentos de várias espécies foram baixas sobre todas as características. Esse padrão está de acordo com o esperado em espécies polinizadas pelo vento, de vida longa e reprodução predominante por cruzamentos (HAMRICK, 1983), como no caso de A. angustifolia (SEBBENN; KAGEYAMA; ZANATTO, 2001). A variação dentro de procedências, a partir de marcadores morfológicos e moleculares, foi constatada por Trindade e Chaves (2005) ao avaliarem 13 procedências de cagaiteira. Moura (2011), detectou maior variação entre procedências para cerca de 75% dos caracteres avaliados dos frutos e progênies de Caryocar brasiliense, reforçando a hipótese de que plantas provenientes de regiões distantes geograficamente apresentam grande variabilidade e podem responder diferentemente no ambiente do experimento dependendo do caráter avaliado. De toda a variação detectada para o caráter diâmetro médio de copa (DMC 33), a maior parte da diferença encontra-se entre procedências. Esse resultado indica que grande parte da variação genética quantitativa observada para o caráter entre as procedências é fortemente influenciado pela região geográfica de origem dos indivíduos. A variação tanto entre procedências quanto entre progênies para os caracteres quantitativos deve ser considerada para efeitos de amostragem a partir dos resultados obtidos. Diferenças genéticas importantes, entre procedências, podem ser exploradas nos programas de melhoramento genético de araucária, as que apresentam as características desejadas. Sugere-se que a variação genética entre procedências deve ser grande, pela ampla distribuição natural da espécie, e uma substancial variação genética entre elas foi detectada mesmo avaliando-se 14 procedências. 45 De acordo com Solé-Cava (2001), as populações de espécies ameaçadas de extinção encontram-se frequentemente estruturadas. Em geral, a degradação ambiental leva a formação de fragmentos, onde pequenas populações dessas espécies persistem, sem poder trocar genes com outros acessos localizados em áreas não alteradas. Assim, a melhor alternativa, visando o melhoramento de A. angustifolia, seria explorar mais a variação existente entre procedências/regiões. Para as próximas coletas de sementes, populações de outros municípios e estados devem ser priorizadas. Os estudos da variação entre e dentro de procedências envolvendo todos os aspectos fenotípicos de uma espécie dentro da sua área de ocorrência natural são importantes para conhecer o padrão de variação para caracteres de importância econômica ou adaptativa, os quais, podem fornecer bases sólidas aos programas de melhoramento e conservação genética da espécie. 46 Tabela 3 – Componentes da variância para os caracteres de crescimento de A. angustifolia nas áreas experimentais em Colombo-PR. Parâmetro Área 1 DAP 30 DAP 32 ALT 32 VOL 32 DMC 33 ESP 33 2ˆ prog 4,67 5,35 0,27 0,05 0,10 0,07 2ˆ proc 1,29 1,66 0,07 0,01 0,25 0,0004 �̂�𝑆𝑇𝑝𝑟𝑜𝑔 0,782 0,763 0,786 0,779 0,294 0,994 �̂�𝑆𝑇𝑝𝑟𝑜𝑐 0,217 0,236 0,213 0,220 0,705 0,005 Parâmetro Área 2 DAP 30 DAP 32 ALT 32 VOL 32 DMC 33 ESP 33 2ˆ prog 3,89 4,32 0,01 0,05 0,01 0,006 2ˆ proc 0,98 1,04 0,57 0,01 0,08 0,01 �̂�𝑆𝑇𝑝𝑟𝑜𝑔 0,797 0,805 0,02 0,726 0,112 0,255 �̂�𝑆𝑇𝑝𝑟𝑜𝑐 0,202 0,194 0,978 0,273 0,880 0,744 Parâmetro Área 3 DAP 32 ALT 32 VOL 32 2ˆ prog 0,30 2,59 0,02 2ˆ proc 0,41 0,58 0,002 �̂�𝑆𝑇𝑝𝑟𝑜𝑔 0,426 0,815 0,929 �̂�𝑆𝑇𝑝𝑟𝑜𝑐 0,573 0,184 0,070 2ˆ prog : componente de variância genética entre as progênies dentro de populações; 2ˆ proc : componente de variância genética entre as procedências; �̂�𝑆𝑇𝑝𝑟𝑜𝑔 : proporção da variação genética entre as progênies; �̂�𝑆𝑇𝑝𝑟𝑜𝑐 proporção da variância genética entre as procedências. DAP 30 (cm); DAP 32 (cm): diâmetro a altura do peito aos 30 e 32 anos; ALT 32 (m): altura total aos 32 anos; VOL 32: volume total avaliado aos 32 anos; DMC 33 (m): diâmetro médio da copa aos 33 anos; ESP 33 (cm): espessura da casca aos 33 anos de idade. Fonte: o próprio autor. 4.1.3 Estimativas de parâmetros genéticos Em termos de crescimento médio, as progênies da área 3 apresentaram médias inferiores comparadas às das áreas 1 e 2, para os mesmos caracteres avaliados aos 32 anos (Tabela 4). Esse fato pode estar associado ao controle da vegetação invasora adotado em cada área. Na área 3 foi menos eficiente, possivelmente provocando uma competição por recursos (nutrientes e água). Isso confirma que o manejo é imprescindível para os plantios de araucária, principalmente na fase de estabelecimento do teste. O crescimento de espécies arbóreas está diretamente relacionado à área de localização dos sítios de estudo e às condições específicas 47 para o desenvolvimento encontrado em cada um deles (DUARTE, 2012). Sebbenn et al. (2004) avaliaram aos 30 anos de idade um teste de procedências e progênies de A. angustifolia em Itapeva-SP e obtiveram o valor de 20,47 cm e 18,12 m para o DAP a ALT, respectivamente. A área de estudo por Sebbenn et al. (2004) é considerada limítrofe para ocorrência da espécie, onde a qualidade pedoclimática não é tão adequada quanto no município de Colombo-PR, portanto, justifica os valores inferiores encontrados por esses autores se comparados aos obtidos para as áreas 1 e 2. O caráter VOL 32 apresentou os maiores coeficientes de variação experimental em todas as áreas experimentais avaliadas. Como o volume é uma combinação das características DAP e ALT, acumula os erros de mensuração destes dois caracteres e por isso gera o alto (BATISTA et al., 2012). Para os demais caracteres o foi baixo evidenciando condições experimentais adequadas de controle ambiental. Valores de coeficiente de variação experimental na ordem de 10% a 20% podem ser considerados baixos para experimentos de campo (PIMENTEL-GOMES; GARCIA, 2002). Assim, os resultados obtidos indicaram que o controle experimental foi satisfatório e pode-se esperar boa precisão nas estimativas de parâmetros genéticos com exceção do volume total (VOL 32). O coeficiente de variação genética individual ( ) foi alto para o caráter VOL, DAP, DMC e ESP, e baixo para a ALT (área 1). Para os mesmos caracteres avaliados, na área 2, obteve altos para todos os caracteres, com exceção para a ESP (5,90%), DMC (2,94%) e ALT (0,97%). A área 3, apresentou alto para VOL 32 e DAP 32 (34,91% e 16,11%). Os coeficientes de variação genética acima de 7% são considerados altos (SEBBENN et al., 1998). De maneira geral os caracteres volume e diâmetro à altura do peito foram os que apresentaram maior variabilidade genética entre as progênies em todas as áreas. Portanto, durante o processo de seleção, há possibilidade de ganhos genéticos se esses caracteres forem contemplados ou outros relacionados diretamente com a produção de madeira. A acurácia é um outro parâmetro que indica a precisão de seleção e de ganho genético. Quanto maior o seu valor, maior a precisão da seleção e do ganho genético estimado. As acurácias obtidas foram consideradas de moderada a alta magnitude. Essas variaram de 0,48 a 0,91 para o diâmetro a altura do peito (DAP 32) na área 3 e para o volume total (VOL 32) para área 1. Com exceção do caráter espessura de casca (ESP 33) na área 1 que apresentou acurácia de baixa magnitude (0,09). Segundo Resende (2002), são consideradas baixas as acurácias entre 0 e 0,25; medianas de 0,25 a 0,75; e altas as maiores que 0,75. Esses resultados indicaram alta eCV eCV giCV giCV giCV 48 precisão no acesso a variação genética verdadeira a partir da variação fenotípica observada principalmente para os caracteres relacionados ao volume de madeira. De maneira geral, os coeficientes de herdabilidade individual no sentido restrito ( ) foram altamente variáveis para os caracteres avaliados nas áreas experimentais, apresentando herdabilidades de baixa a alta magnitude. Esse parâmetro foi extremamente baixo para alguns caracteres, tais como: o DMC 33 (0,13) na área 1; DMC 33(0,03), ESP 33 (0,07), ALT 32 (0,10) na área 2. Como esses caracteres não foram significativos para os efeitos de progênies, consequente esperava-se baixos e não significativos coeficientes de herdabilidades individual, reforçando as baixas diferenças genéticas existente entre os indivíduos. Porém, valores medianos a altos desse parâmetro foram observados para caracteres como DAP 32 (0,58), VOL 32 (0,60), ESP 33 (0,66) (Tabela 4). Valores de herdabilidades altos a medianos indicam a que o controle genético para os caracteres é expressivo e a possibilidade de ganhos genéticos com a seleção. Kageyama e Jacob (1980) avaliaram três procedências de A. angustifolia aos 3,5 anos em Campos do Jordão-SP e observaram coeficientes de herdabilidades individuais no sentido restrito altamente variáveis para os caracteres de crescimento (0 a 0,56 e 0,03 a 0,64 para ALT e DAP). Sebbenn et al. (2003b) observaram coeficientes de herdabilidade individual baixos para os caracteres DAP (0,059), ALT (0,053) e VOL (0,053) ao avaliarem um teste de procedências e progênies de A. angustifolia em Itapeva-SP. Esses estudos apresentaram valores menores ao do presente estudo principalmente para o caráter ALT e VOL. É importante compreender que a herdabilidade é uma propriedade não somente de um caráter, mas também da população e circunstâncias de ambiente às quais os indivíduos estão sujeitos. Uma vez que a herdabilidade depende da magnitude de todos os componentes de variância uma alteração em qualquer um deles afetará o seu valor (FALCONER, 1987). Considerando os parâmetros genéticos estimados para todos os caracteres, o DAP 32, foi o mais indicado para a seleção dos indivíduos nas áreas experimentais, por apresentar medianos a altos coeficientes de herdabilidade em nível individual ( ), associados aos altos valores de acurácia ( ) e baixos coeficientes de variação experimental ( ). Além disso, é um caráter que apresenta alta correlação com o volume. Segundo Silva et al. (2011), na escolha do caráter objeto de seleção é comum utilizar-se daquela cuja avaliação esteja menos sujeita a erros, como o diâmetro à altura do peito, uma vez que a seleção de indivíduos que reúnam diversas características desejáveis é difícil. Além disso, ao considerar muitos caracteres não correlacionados ao mesmo tempo na seleção de indivíduos, a intensidade de seleção é reduzida, e consequentemente, o ganho também diminuiu proporcionalmente em relação quando um 2 aĥ 2 aĥ aâr eCV 49 único caráter é priorizado (WHITE et al., 1997). Assim, a seleção realizada com base em um caráter correlacionado com os demais caracteres é mais indicado e aumenta a probabilidade de conseguir genótipos com ideotipos desejados (seleção indireta), principalmente nos primeiros ciclos de melhoramento. 50 Tabela 4 - Estimativas de parâmetros genéticos para os caracteres silviculturais nas áreas experimentais de A. angustifolia avaliados aos 30, 32 e 33 anos de idade, em Colombo-PR. Áreas Caracteres m̂ giCV (%) gpCV (%) eCV (%) aâr 2 aĥ 2ˆ gh Área 1 DAP 30 (cm) 38,24 11,30 5,65 8,74 0,88 0,54±(0,29) 0,06±(0,05) DAP 32 (cm) 39,59 11,69 5,84 9,11 0,88 0,53±(0,29) 0,06±(0,05) ALT 32 (m) 20,77 5,07 2,53 4,16 0,87 0,34±(0,23) 0,05±(0,04) VOL 32 (m3) 1,67 27,68 13,84 19,34 0,91 0,60±(0,31) 0,08±(0,05) DMC 33 (m) 6,82 9,54 4,77 15,14 0,90 0,13±(0,14) 0,08±(0,06) ESP 33 (cm) 3,21 17,01 8,50 12,02 0,09 0,66±(0,33) 0,00±(0,005) Área 2 DAP 30 (cm) 38,03 10,38 5,19 5,13 0,57 0,59±(0,30) 0,04±(0,04) DAP 32 (cm) 40,83 10,18 5,09 5,06 0,57 0,58±(0,29) 0,04±(0,04) ALT 32 (m) 23,21 0,97 0,48 3,72 0,76 0,10±(0,04) 0,11±(0,06) VOL 32 (m3) 1,87 23,99 11,99 11,55 0,65 0,60±(0,30) 0,06±(0,05) DMC 33 (m) 7,09 2,94 1,47 6,77 0,64 0,03±(0,06) 0,06±(0,04) ESP 33(cm) 2,73 5,90 2,95 8,93 0,61 0,07±(0,10) 0,05±(0,004) Área 3 DAP 32 (cm) 20,00 16,11 8,05 21,61 0,48 0,21±(0,15) 0,02±(0,02) ALT 32 (m) 13,26 8,37 4,18 13,04 0,67 0,15±(0,13) 0,05±(0,03) VOL 32 (m3) 0,30 34,91 17,45 53,36 0,59 0,16±(0,13) 0,03±(0,03) DAP 30; DAP 32: diâmetro a altura do peito avaliado aos 30 e 32 anos; ALT 32: altura avaliada 32 anos; VOL 32: volume total avaliado aos 32 anos; DMC 33: diâmetro médio da copa avaliado aos 33 anos; ESP 33: espessura da casca avaliada aos 33 anos de idade, 2 aĥ herdabilidade individual no sentido restrito ou dos efeitos aditivos; 2ˆ gh herdabilidade individual dos efeitos genotípicos totais; aâr acurácia; giCV % coeficiente de variação genética aditiva individual; gpCV % coeficiente de variação genotípica entre progênies; eCV % coeficiente de variação residual; m̂ média geral. Fonte: o próprio autor. 51 4.1.4 Correlações fenotípicas e genéticas No presente estudo verificou-se que as correlações fenotípicas e genéticas foram moderadas a altas, positivas e significativas para os caracteres avaliados (Figura 5). A correlação fenotípica apresenta causas de variação genética e ambiental, enquanto a correlação genética envolve uma associação de natureza herdável. Ambas correlações são frequentemente diferentes para um mesmo caráter. Indicando que as causas da variação genética e ambiental afetam os caracteres por meio de mecanismos fisiológicos diferentes (FALCONER; MACKAY, 1996). A correlação genética entre o DAP 32 e o VOL 32 foi a mais alta para todas as áreas experimentais. Os valores variaram de 0,95 (área 3) a 0,98 (área 1) (Figura 5). Altas correlações genéticas entre caracteres de crescimento também foram obtidas entre DAP e ALT; DAP e VOL, para Pinus oocarpa, aos nove anos (SAMPAIO; RESENDE; ARAÚJO, 2002); para A. angustifolia para os caracteres DAP e ALT; DAP e VOL; VOL e ALT avaliada aos 9, 11 e 23 anos (SHIMIZU, 1999) e aos 21 anos (SEBBENN et al., 2003b) e para E. grandis x E. urophylla, aos 13 anos (DAP e ESP) (FRANÇA, 2014). Para espécies florestais a correlação genética entre caracteres de crescimento é alta. De acordo com Vencovsky (1978) quando ocorrem correlações de alta magnitude entre um par de caracteres, os mesmos podem ser considerados como um único caráter na seleção, sem grande prejuízo para qualquer um desses caracteres. Como o diâmetro é mais fácil de ser medido e gera menos erros de medição do que outros caracteres, sugere-se seu uso como referência nas aplicações dos métodos de seleção e cômputo do ganho genético esperado (MOREIRA, 2014). Além disso, o diâmetro é mais correlacionado com o volume, do que a altura, pois é expresso pelo quadrado do diâmetro, tornando-se o caráter mais relevante para a indicação a seleção (MARTINEZ et al., 2012). Correlação positiva de 0,64 e 0,51 nas áreas experimentais 1 e 2 também foram encontradas entre a espessura da casca (ESP 33) e o diâmetro a altura do peito (DAP 32) (Figura 5). Porém, essa correlação não é desejável uma vez que quanto maior a espessura da casca maior a quantidade de resíduos que pode gerar durante o processamento mecânico, acarretando menores rendimentos. No melhoramento genético da A. angustifólia, o caráter espessura de casca deve ser priorizado, principalmente para produção de madeira para desdobro, pois o rendimento em volume de madeira é negativamente afetado. Quando a correlação genética é próxima a um, indica que há um elevado grau de pleiotropia. Isso significa que muitos locos gênicos comuns afetam ambos os caracteres 52 (WHITE et al., 2007). Um exemplo é a relação genética existente entre volume e DAP que para todas as espécies é alta e positiva (WHITE et al., 2007). A causa da correlação genética é principalmente pelo pleiotropismo, embora ligações gênicas sejam uma causa de correlação transitória (FALCONER, 1987). Quando há correlação significativa entre dois caracteres, é possível obter ganho em um deles por meio da seleção indireta do outro. Isto é vantajoso, principalmente, quando um caráter de elevado valor econômico possui baixa herdabilidade e, ou, difícil avaliação, quando comparado a outro caráter que está associado a ele (NUNES et al., 2008). A seleção indireta mudará as frequências alélicas em todos os locos comuns levando a ganhos em ambos os caracteres. E quando o caráter alvo apresenta herdabilidade mais baixa que o correlacionado, esse último será o mais favorável a seleção para essa condição (WHITE et al., 2007). Figura 5– Estimativas das correlações genéticas (acima da diagonal) e fenotípicas (abaixo da diagonal) entre os caracteres de crescimento em progênies de A. angustifolia avaliados nas áreas experimentais aos 30, 32 e 33 anos de idade em Colombo-PR Área 1 DAP 30; DAP 32: diâmetro a altura do peito avaliado aos 30 e 32 anos; ALT 32: altura avaliada 32 anos; VOL 32: volume total avaliado aos 32 anos; DMC 33: diâmetro médio da copa avaliado aos 33 anos; ESP 33: espessura da casca avaliada aos 33 anos de idade. 53 Área 2 DAP 30; DAP 32: diâmetro a altura do peito avaliado aos 30 e 32 anos; ALT 32: altura avaliada 32 anos; VOL 32: volume total avaliado aos 32 anos; DMC 33: diâmetro médio da copa avaliado aos 33 anos; ESP 33: espessura da casca avaliada aos 33 anos de idade. Área 3 DAP 32: diâmetro a altura do peito avaliado aos 2 anos; ALT 32: altura avaliada 32 anos; VOL 32: volume total avaliado aos 32 anos. Fonte: o próprio autor. 54 4.1.5 Ganho genético esperado com a seleção Apesar da intensidade de seleção ter sido diferente para cada área experimental, os ganhos genéticos esperados com a seleção do mesmo número de indivíduo para o caráter DAP 32 foram muitos similares (Tabela 5). Os valores de Gs % variaram de 9,48% a 10,80%, com a intensidade de seleção de 26%, 24% e 17% para a área 1, 2 e 3. Uma intensidade de seleção menor (41%, 38% e 27%) também foi aplicada para formação de um pomar de sementes por mudas visando manter maior diversidade genética. Para essa intensidade o ganho genético com a seleção foi menor (7,59% a 8,27%) que a intensidade anterior (Tabela 5). Por outro lado, proporcionou maiores valores de diversidade genética ( �̂� ) variando de 0,36 (área 3) a 0,57 (área 1) e o tamanho efetivo populacional aproximadamente de 60 (área 1), 55 (área 2) e 64 (área 3). Já com a intensidade de seleção maior (26%, 24% e 17%), a diversidade genética (�̂�) apresentou valores mais baixos para três áreas variando de 0,23 (área 3) a 0,40 (área 1). O tamanho efetivo populacional (Ne) foi de aproximadamente 42 (área 1), 39 (área 2) e 43 (área 3). Para formação de pomares de sementes por mudas, sugere-se adotar intensidades de seleção menores que não comprometa a diversidade genética dessas áreas, já que o tamanho efetivo populacional está no limite do que se tem recomendado a cada geração de melhoramento (Ne =50). Esse valor é recomendado para evitar a depressão endogâmica (Ne =50) (FRANKEL; SOULÉ, 1981), minimizar a probabilidade de perda de alelos favoráveis ao longo dos ciclos de seleção (RESENDE, 1999), e consequentemente, a redução da base genética nas áreas experimentais. Por outro lado, ganhos genéticos maiores que os previstos poderão ser obtidos se a clonagem dos indivíduos mais produtivos for realizada. Protocolo de micropropagação, via embriogênese somática, ainda está sendo desenvolvido para araucária. Até o presente momento, somente a clonagem por enxertia de indivíduos adultos foi validada para espécie. A manutenção da variabilidade genética em cada ciclo de seleção, principalmente nas primeiras gerações de melhoramento, é importante para que progresso genéticos em ciclos subsequentes não fiquem comprometidos. Desse modo, a seleção individual, com intensidade de 41%, 38% e 27%, respectivamente nas áreas 1, 2 e 3, permitiu a obtenção de ganhos com os níveis de diversidade genética e tamanho efetivo populacional mais elevados. Essa estratégia deve ser considerada para amostragem de sementes ou um desbaste de manejo nas áreas. Assim, a elevação dos níveis de endogamia e, consequentemente a depressão endogâmica, além da perda do vigor das plantas serão evitados. Além disso, a contribuição equitativa de indivíduos por genitor é sempre desejável quando se pretende maximizar o tamanho efetivo populacional (RESENDE, 2002). Ademais, outro fator a ser considerado nas seleções é a dificuldade de 55 polinização, se não existirem árvores de ambos os sexos próximas entre si, a fecundação da espécie, a qual é polinizada principalmente pelo vento, pode não ocorrer (SOUSA, 2010). Assim, recomenda-se deixar o mesmo número de árvores femininas e masculinas com uma adequada disposição espacial, para facilitar os cruzamentos entre as diferentes matrizes do pomar de sementes por mudas. As três áreas juntas formam uma boa base genética para ciclos subsequentes de melhoramento. Em cada ciclo, deve-se considerar também as infusões de materiais de plantios comerciais e populações naturais, principalmente os procedentes dos estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina que foram pouco contempladas nos ensaios implantados na década de 1980. 56 Tabela 5- Progresso esperado mediante a seleção individual ( ˆ sG %) de 50 e 80 indivíduos, tamanho efetivo populacional (Ne) e a diversidade genética (D), considerando a razão sexual de descendentes de 0,5 nas áreas experimentais de A. angustifolia em Colombo-PR. Áreas F M U V 𝑓 + 𝑚 Ne â (cm) µ (cm) ˆ sG (%) D Intensidade de seleção (%) Área 1 53 86 0,37 0,55 50 41,42 4,91 45,53 10,80 0,40 26 53 86 0,37 0,55 80 60,07 3,62 43,79 8,27 0,57 41 Área 2 77 77 0,09 0,09 50 38,78 4,48 47,31 9,48 0,31 24 77 77 0,09 0,09 80 54,57 3,50 45,94 7,63 0,49 38 Área 3 108 108 0,42 0,42 50 43,30 2,98 29,78 10,00 0,23 17 108 108 0,42 0,42 80 64,09 2,09 27,64 7,59 0,36 27 F e M= número de indivíduos femininos e masculinos potencialmente funcionais nas populações, respectivamente; u e v é a fração de genitores femininos e masculinos funcionais em relação ao número de indivíduos também femininos e masculinos nas populações de referência, respectivamente, sendo 0 < u ≤ 1 e 0 < v ≤ 1; 𝑓 + 𝑚 = número de indivíduos femininos e masculinos descendentes; µ: média geral fenotípica ; â: efeito genético aditivo. Fonte: o próprio autor. 57 Com base no valor genotípico do caráter DAP 32, foi realizada o ranqueamento das melhores procedências em cada área experimental. As procedências de origem geográfica mais próximas Telêmaco Borba-PR e Irati-PR, ao local dos experimentos (Colombo-PR), apresentaram de maneira geral, melhor desempenho para o caráter avaliado aos 32 anos, em comparação as demais procedências. As procedências de Telêmaco Borba- PR (área 1) e Irati- PR (área 2 e 3) apresentaram os maiores valores e ganhos genotípicos preditos (Tabela 6). Esse resultado demonstra o forte efeito das procedências em relação ao crescimento das árvores. A escolha da procedência pode ter grande influência no aumento da produtividade no presente local de experimentação. Para os próximos ciclos de melhoramento de araucária para produção de madeira, os indivíduos mais produtivos dessas procedências deverão ser priorizados tanto para esse fim quanto para a conservação nas condições ambientais de Colombo-PR. As procedências de Caçador-SC (área 1); Campos do Jordão-SP (área 2) e Quatro Barras-PR (área 3) apresentaram os menores valores genotípicos para o caráter. Esse fato pode estar associado a adaptação às condições ambientais no local dos plantios, comprometendo assim, o seu desempenho e a expressão do potencial genético desses materiais. A avaliação de outras variáveis, principalmente, relacionadas a produção de estruturas reprodutivas deverão ser contempladas nos próximos trabalhos para validar a adaptação dos materiais procedentes de outras regiões. Além disso, o efeito da interação genótipo x ambiente serão contemplados nas próximas etapas do melhoramento por ser a maneira mais eficiente para definir as progênies e indivíduos mais adaptados e produtivos que deverão ser utilizados para estabelecer plantios comerciais em cada região. Para a formação de população de melhoramento, deve-se atentar a mistura sementes de várias procedências, visando estimular o cruzamento entre indivíduos não aparentados, afim de promover recombinações entre possíveis raças geográficas e aumentar a variabilidade genética. 58 Tabela 6- Seleção das melhores procedências nas áreas experimentais de A. angustifolia em Colombo-PR, considerando o DAP aos 32 anos. u+g: média genotípica ou valores genotípicos. Áreas Ordem Procedências u+g Ganho Nova média Área 1 1 Telêmaco Borba, PR 40,9279 1,3338 40,9279 2 Irati, PR 39,5985 0,6691 40,2632 3 Três Barras, SC 39,4601 0,4014 39,9955 4 Quatro Barras, PR 39,3867 0,2492 39,8433 5 Caçador, SC 38,5975 0,0000 39,5941 Área 2 1 Irati, PR (tardio) 42,2929 1,4622 42,2929 2 Itapeva, SP 41,3955 1,0135 41,8442 3 Itararé, SP 41,1670 0,7878 41,6185 4 Chapecó, SC 40,8543 0,5967 41,4275 5 Três Barras, SC 40,8313 0,4775 41,3082 6 Irati, PR 40,8282 0,3975 41,2282 7 Congonhal, MG 40,7114 0,3237 41,1544 8 Quatro Barras, PR 40,6686 0,2629 41,0937 9 Barbacena, MG 40,5789 0,2057 41,0365 10 Ipuiúna de Caldas, MG 40,5148 0,1536 40,9843 11 Caçador, SC 40,4789 0,1076 40,9384 12 Campos do Jordão, SP 39,6468 0,0000 40,8307 Área 3 1 Irati, PR 20,8096 0,8056 20,8096 2 Telêmaco Borba, PR 20,1870 0,4953 20,4983 3 Caçador, SC 20,0104 0,3317 20,3357 4 Três Barras, SC 19,9077 0,2246 20,2287 5 Chapecó, SC 19,8830 0,1555 20,1596 6 Teixeira Soares, PR 19,6686 0,0737 20,0777 7 Quatro Barras, PR 15,5619 0,00 20,0040 59 4.1.6 Distâncias genotípicas e estrutura espacial Para verificar como a variabilidade genética das áreas experimentais de A. angustifolia estão estruturadas no espaço, aplicou-se a correlação entre as distâncias de Mahalanobis e geográficas. As correlações entre essas distâncias para todas as áreas experimentais foram positivas (área 1: r = 0,889, área 2: r = 0, 754 e área 3: r = 0,781) e significativas pela estatística Z de mantel (Figura 6, 7 e 8). Esses resultados confirmam que a variabilidade genética está estruturada no espaço, e sugerem que as procedências estudadas podem estar se diferenciando pelo processo de adaptação das populações as diferentes condições locais a partir das forças evolutivas, especialmente o fluxo gênico. A estruturação espacial das procedências de araucária foi mais forte do que a verificada em outros estudos com caracteres quantitativos. Trabalhando com subpopulações de cagaitera, Aguiar (2004) obteve valor de r = 0,44 e significativo. Moura (2011) avaliou progênies de pequizeiro e observou correlação altamente significativa e de baixa magnitude (r = 0,22). A relação entre a distância genética e a distância geográfica não foi constada para muitas espécies (FREIRE et al., 2007; GOIS et al., 2014). Isso significa que nem sempre as procedências que apresentaram maiores distâncias genotípicas vão estar associadas as maiores distâncias geográficas. Figura 6– Relação entre as distâncias geográficas e as distâncias de Mahalanobis entre as matrizes de A. angustifolia proveniente de cinco procedências (r = 0,889; p = 0,47; n = 10) Área 1 Fonte: o próprio autor. 60 Figura 7 – Relação entre as distâncias geográficas e as distâncias de Mahalanobis entre as matrizes de A. angustifolia proveniente de doze procedências (r = 0,754; p = 0,11; n = 66). Área 2 Fonte: o próprio autor. Figura 8 – Relação entre as distâncias geográficas e as distâncias de Mahalanobis entre as matrizes de A. angustifolia proveniente de sete procedências (r = 0,768; p = 0,33; n = 21). Área 3 Fonte: o próprio autor. 61 Com base na matriz de Mahalanobis entre procedências e análise de agrupamento hierárquico, os acessos de araucária foram separados em grupos distintos. Observou-se a formação de dois grupos (área 1): grupo I (Três Barras-SC e Irati-PR) e grupo II (Quatro Barras- PR, Caçador-SP e Telêmaco Borba-PR); sete grupos (área 2): grupo I (Congonhal-MG e Ipuiúna de Caldas-MG) grupo II (Três Barras-SC, Irati-PR e Caçador-SC) grupo III (Quatro Barras-PR, Campos do Jordão-SP e Campos do Jordão-SP), grupo IV (Itapeva-SP), grupo V (Barbacena-MG), grupo VI (Itararé-SP) e grupo VII (Irati-PR tardio) e quatro grupos (área 3): grupo I (Três Barras-SC e Irati-PR), grupo II (Quatro Barras-PR), grupo III (Caçador-SP) e grupo IV (Telêmaco Borba-PR) (Figura 9, 10 e 11). Dentro da formação dos grupos, as procedências Tr