MARCADORES BARCODE EM Spondias DO NORDESTE ......Buriti, Francisca Janekely. Marcadores barcode em...
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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO
UNIDADE ACADÊMICA ESPECIALIZADA EM CIÊNCIAS AGRÁRIAS - UAECIA
ESCOLA AGRÍCOLA DE JUNDIAÍ - EAJ
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS FLORESTAIS
MARCADORES BARCODE EM Spondias DO NORDESTE: O CASO ESPECÍFICO
DE S. bahiensis
FRANCISCA JANEKELY BURITI
Macaíba/RN
Setembro de 2020
ii
FRANCISCA JANEKELY BURITI
MARCADORES BARCODE EM Spondias DO NORDESTE: O CASO ESPECÍFICO
DE S. bahiensis
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Ciências Florestais da Universidade
Federal do Rio Grande do Norte, como parte das
exigências para obtenção do título de Mestre em
Ciências Florestais (Área de Concentração em Ciências
Florestais - Linha de Pesquisa: Biodiversidade,
Conservação e Uso dos Recursos Genéticos Florestais.
Orientador:
Prof. Dr. Paulo Sérgio Marinho Lúcio
Macaíba/RN
Setembro de 2020
Buriti, Francisca Janekely. Marcadores barcode em Spondias do Nordeste: o caso específicode S. bahiensis / Francisca Janekely Buriti. - 2020. 52f.: il.
Dissertação (Mestrado) Universidade Federal do Rio Grande doNorte, Unidade Acadêmica Especializada em Ciências Agrárias,Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais, Macaíba, RN,2020. Orientador: Dr. Paulo Sérgio Marinho Lúcio.
1. Marcadores Moleculares - Dissertação. 2. DNA -Dissertação. 3. Filogenia Molecular - Dissertação. I. Lúcio,Paulo Sérgio Marinho. II. Título.
RN/UF/BSPRH CDU 575
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRNSistema de Bibliotecas - SISBI
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Setorial Prof. Rodolfo Helinski - Escola Agrícola de Jundiaí -EAJ
Elaborado por Valéria Maria Lima da Silva - CRB-15/451
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MARCADORES BARCODE EM Spondias DO NORDESTE: O CASO ESPECÍFICO DE S.
Bahiensis
FRANCISCA JANEKELY BURITI
Dissertação julgada para obtenção do título de Mestre em Ciências Florestais (Área de
Concentração em Ciências Florestais - Linha de Pesquisa: GENOMAS DE ÁRVORES:
CARACTERIZAÇÃO FUNCIONAL DE GENES, GENÔMICA COMPARATIVA,
IDENTIFICAÇAO DE POTENCIAL BIOTECNOLÓGICO E INTERAÇOES
PLANTAS E MICROORGANISMOS e aprovada pela banca examinadora em 28 de agosto
de 2020.
Banca Examinadora
________________________________________________
Prof. Dr. Paulo Sérgio Marinho Lúcio
UAECIA/UFRN
Presidente
________________________________________________
Prof. Dr. Aulus Estevão Anjos de Deus Barbosa
UFU
Examinador Externo à Instituição
________________________________________________
Prof. Dr. Carlos Alfredo Galindo Blaha
DBG/UFRN
Examinador externo ao programa
Macaíba/RN
Setembro de 2020
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À Deus, minha fonte de sustentação.
DEDICO
v
AGRADECIMENTOS
__________________________________________________________________________
Agradeço
Primeiramente agradeço a Deus por ter me dado força, coragem, e por não ter me
deixado fraquejar nas diversas vezes que pensei em desistir.
Ao meu orientador Paulo Marinho por ter acreditado em mim desde o início, por ter
sido amigo, pai/orientador, e por ter sido compreensivo nos momentos difíceis em que
enfrentei durante esse período, agradeço de coração.
Aos meus pais pelos ensinamentos de honestidade e caráter que me fizeram ser hoje o
que sou. Aos meus irmãos Janielson e Janiele, pelo apoio e preocupações que tiveram comigo
desde sempre.
À minha ex-professora, amiga e mãe espiritual, Eliene Zuza, pelas orações, pelos
conselhos, pelos incentivos, e por ter me ajudado financeiramente em um momento difícil,
sou muito grata por tê-la em minha vida.
Ao meu primo Eudes por ter embarcado comigo nesse mestrado, mesmo sem
condições, passando por diversas necessidades (até de água), perdas dolorosas, foi um dos
pilares de apoio e sustentação para que eu não desistisse e hoje eu conseguisse esse título,
você faz parte dele.
Aos meus amigos que fiz durante o mestrado: a Vanessa Pulcheria por todo apoio, a
Patrícia Balduíno e o Bruno Guirra por toda amizade e companheirismo. Vocês fazem parte
dessa conquista.
À senhora Geralda, ao seu Catôta e Netinha por ter me acolhido em Natal, e por todo
apoio, vocês são os avós e tia que gostaria de ter.
Ao PPGCFL, ao laboratório de genética molecular do Centro de biociências,
consequentemente a UFRN, por ter me proporcionado elementos para a realização da
pesquisa.
Agradeço, enfim, a todos aqueles que de uma forma ou outra contribuíram para
obtenção deste título.
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RESUMO GERAL
__________________________________________________________________________
MARCADORES BARCODE EM Spondias DO NORDESTE: O CASO ESPECÍFICO
DE S. Bahiensis
Spondias bahiensis é uma das cinco espécies do gênero Spondias presentes no Brasil,
principalmente ocorrendo no Nordeste brasileiro. A planta foi durante muitos anos
identificada como Spondias sp em função da dúvida que havia em relação à possibilidade de
se tratar de um híbrido entre Spondias tuberosa e Spondias monbim. S. bahiensis foi então
assim denominada com base em estudos de biologia molecular envolvendo marcadores
barcode que confirmaram tratar-se de uma nova espécie. O objetivo desse estudo é abordar a
variabilidade intraespecífica na espécie S. bahiensis com relação à características
morfológicas do fruto e do sabor da fruta e dirimir dúvidas quanto à classificação da espécie
que por ventura possam existir. Como também, pretende-se averiguar se a variabilidade
genética na espécie pode ser acessada com os marcadores barcode disponíveis. A metodologia
utilizada consistiu em realizar coletas de material vegetal (folhas jovens) das cinco espécies
de Spondias, inclusive de S. bahiensis, em diferentes localidades dos estados do Rio Grande
do Norte de e da Paraíba, e a realização de amplificações de PCR com marcadores barcode
universais rbcL, matK, trnG-trnS, trnH-psbA, rpoB, e rpoC. A variabilidade intraespecífica
de S. bahiensis foi estudada a partir de plantas do plantio experimental da EMPARN -
Empresa de Pesquisa Agropecuária do Rio Grande do Norte no município de Ipanguaçu, Rio
Grande do Norte. Os resultados obtidos permitiram a amplificação e sequenciamento das
regiões barcode pelos diferentes marcadores utilizados e a realização de árvores filogenéticas
que confirmam, nesta análise, a posição taxonômica de S. bahiensis em comparação com as
demais espécies do gênero.
.
Palavras-chave: marcadores moleculares, DNA, filogenia molecular
viii
GENERAL ABSTRACT
__________________________________________________________________________
MARCADORES BARCODE EM Spondias DO NORDESTE: O CASO ESPECÍFICO
DE S. Bahiensis
Spondias bahiensis P. Carvalho, Van den Berg & M. Machado is one of the five species
of Spondias genus present in Brazil, mainly occurring in the Northeast of Brazil. The plant
was identified for many years as Spondias sp due to the doubts about the possibility of being a
hybrid between Spondias tuberosa and Spondias mombin. S. bahiensis was identified based
on molecular biology studies involving barcode markers that confirmed the plant as a new
species. The objective of this study is to address the intraspecific variability of S.
bahiensis species in relation to the morphological characteristics of the fruit and the fruit
flavor and to resolve doubts related to the classification of the specie that could remain exist.
We intend to investigate if the genetic variability in the species can be accessed with the
available barcode markers. Methodology used consisted in collecting plant material (young
leaves) from five species of Spondias, including S. bahiensis, at different locations in the
states of Rio Grande do Norte and Paraíba, and carrying out PCR amplifications with
universal barcodes markers rbcL, matK, trnG-trnS, trnH-psbA, rpoB, and rpoC. The
intraspecific variabilaidae of S. bahiensis was studied from experimental plantings of
EMPARN - Agricultural Research Company of Rio Grande do Norte in the municipality of
Ipanguaçu, Rio Grande do Norte. The results obtained allowed the amplification and
sequencing of the barcode regions by the different markers used and the realization of
phylogenetic trees that confirm, in this analysis, the taxonomic position of S. bahiensis in
comparison with the other species of the genus.
Keywords: molecular markers, DNA, molecular phylogeny.
ix
SUMÁRIO
__________________________________________________________________________
Página
1. INTRODUÇÃO GERAL ..................................................................................................... 1
2. REVISÃO DE LITERATURA ............................................................................................ 3
2.1. O gênero Spondias .......................................................................................................... 3
2.2. Importância Econômica das Spondias ....................................................................... ...10
2.2.1 Spondias na Agroindústria ..................................................................................... 10
2.2.2 Propriedade farmacológica das Spondias............................................................... 11
2.3. Marcadores Barcodes em plantas ................................................................................. 12
3. MATERIL E METÓDOS ................................................................................................. 16
3.1 Material Vegetal ............................................................................................................. 16
3.2 Extração de DNA ........................................................................................................... 17
3.3 Condições de amplificação e análise em gel de agarose ............................................... 18
4. RESULTADOS E DISCUSÕES ........................................................................................ 20
4.1 Viabilidade do uso de marcadores barcode universal em Spondia ................................ 20
4.2 Abordagem em Spondias bahiensis ............................................................................... 25
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 26
ANEXO 1. Alinhamento de sequência entre fragmento de sequência gerada por primers
psbA-trnH em Spondias sp do Rio Grande do Norte e genoma plastidial de S.tuberosa 34
ANEXO 2. Alinhamento de sequência entre fragmento de sequência gerada por primers
psbA-trnH em Spondias sp do Rio Grande do Norte e genoma plastidial de S. bahiensis
.................................................................................................................................................. 35
ANEXO 3. Alinhamento de sequência entre fragmento de sequência gerada por primers
psbA-trnH em Spondias sp do Rio Grande do Norte em comparação com a mesma
região em de S.tuberosa...........................................................................................................36
ANEXO 4. Sequências geradas para Spondias sp. com primers psbA-trnH....................36
x
LISTA DE FIGURAS
__________________________________________________________________________
Figura 1. S. monbim. (cajá verdadeiro), folhas, frutos e endocarpo .........................................5
Figura 2. S. purpurea (ciriguela), fruto e endocarpo .................................................................6
Figura 3. S. tuberosa, fruto (umbu, imbu) .................................................................................7
Figura 4. S. cytherea, (cajá manga), árvore, folhas e frutos ......................................................8
Figura 5. S. bahiensis, (umbucajá), fruto e endocarpo ..............................................................9
Figura 6. Localidades de coletas dos espécimes de Spondias utilizadas para extrações de
DNA genômico. ................................................................................................................ ........17
Figura 7. Amplificações de PCR obtidas com os primers rbcL (1-5), trnG-trnS (6-10), psbA-
trnH (11-15), rpoB (16-20), rpoC1 (21-25) e matK (26-30) analisadas em gel de agarose
1,5%. M. marcador 50bp DNA Ladder. Plantas A (S.mombim), J (Spondias sp), M
(S.purpurea), P (S.tuberosa) e R (S.cytherea) da esquerda para a direita, para cada conjunto de
primers. Modificado a partir de Moura (2012) ........................................................................20
Figura 8. Dendrograma UPGMA de distância genética de Nei para um conjunto de nove
árvores matrizes de M. caesalpiniaefolia. ................................................................................ 22
Figura 9. Árvore filogenética gerada com pacote MEGA a partir de sequências obtidas com 4
Spondias (nome acrescido de PSB) e com sequências de bancos de dados públicos (genbank)
...................................................................................................................................................24
xi
LISTA DE TABELAS
__________________________________________________________________________
Tabela 1. Identificação das amostras de folhas de Spondias coletatas e coordenadas
geográficas no momento da coleta ...........................................................................................16
Tabela 2. Condições de PCR para amplificações de marcadores barcode em plantas de
Spondias mombim, Spondias tuberosa, Spondias purpurea, Spondias bahiensis e Spondias
cytherea..................................................................................................................................... 18
Tabela 3. Sequência de nucleotídeos de sete iniciadores de ISSR...........................................19
xii
LISTA DE ABREVIATURAS
__________________________________________________________________________
CTAB - Brometo de cetiltrietilamônio
DNA - Ácido desoxirribonucleico
mtDNA - DNA mitocondrial
PCR - Reação em Cadeia da Polimerase
EDTA - Ácido etilenodiaminotetracético
CBOL - Consortium for the Barcode of Life
BOLD - Barcode of Life Database
COI - Citocromo Oxidase Subunidade I
UPGMA - Unweighted Pair Group Method With Arithmetic Mean
AFLP - Amplification Fragment Length Polymorphism
1
1. INTRODUÇÃO GERAL
__________________________________________________________________________
Os códigos de barras, ou os atuais QR codes são tecnologias utilizadas
comercialmente para a identificação com rapidez e praticidade de produtos. O código de barra
universal é uma representação gráfica que emprega 10 algarismos alternados com 11 posições
para gerar 100 bilhões de identificadores únicos. No mercado essa ferramenta possibilita o
controle e estocagem de produtos em todo o mundo, reduzindo também o erro.
Já no meio biológico, diversos procedimentos são realizados para identificação de
espécies, com base em características morfológicas, comportamentais, fisiológicas ou
moleculares, entre outros. Em sua maioria são classificados de acordo com a atividade
taxonômica existente em determinado grupo de organismos. Dessa forma, Linné no século
XVIII, classificou a taxonomia de seres vivos dividindo-a por reinos, filos, classes, ordens,
gêneros, famílias e espécies (AGANETTE, et al., 2010).
Para a identificação de espécies biológicas, no ano de 2003, o código de barras de
DNA, ou como é mais conhecido, o DNA barcode, foi proposto como um método de
identificação taxonômica a partir da sequência de um fragmento do gene mitocondrial
citocromo oxidase I (COI) (HERBET et al., 2003). A finalidade desta iniciativa era de
identificar a nível de espécie todos os indivíduos por meio não de um código de barras, mas
de uma sequência de DNA universal para todas as espécies existentes (TIZARD et al., 2019).
E isto se mostrou muito eficaz (BROWN et al., 1979; MOORE 1995; MINDELL et al. 1997).
O princípio da técnica de DNA barcode é encontrar uma sequência de DNA que possa ser
amplificada por PCR em uma única reação com uso de um par de primers universal e que seja
suficientemente variável a ponto de se constituir num marcador molecular universal (CHEN
et al., 2019). Isto permitiria a identificação de espécies morfologicamente iguais, mas
geneticamente diferentes, como também espécies invasoras (COSTION et al., 2011) entre
muitas outras aplicações. O objetivo final seria a manutenção de bancos de dados em
plataformas digitais que permitissem a consulta de sequências submetidas e identificar com
rapidez e eficácia a taxonomia de um determinado espécime.
O gene COI proposto por Hebert et al. (2003) se mostrou muito eficaz na identificação
de animais. Em plantas, no entanto, este gene mitocondrial não apresenta a mesma taxa de
mutação observada em animais o que dificulta a identificação de espécies já que diferentes
espécies podem ter a mesma sequência alvo. Neste sentido, muitos esforços foram feitos para
2
se chegar ao marcador molecular ideal para plantas por diversos grupos de pesquisa
(PENNISI, 2007; LEDFORD, 2008; KRESS & ERICKSON, 2007; FAZEKAS et al., 2008;
LAHAYE et al., 2008; ERICKSON et al., 2008; HOLLINGSWORTH et al., 2009)
Em 2009 os resultados dos esforços vieram com a publicação do barcode universal
consenso para plantas (CBOL Plant Working Group, 2009). No caso, trata-se não somente de
um par de primers, mas da associação de duas regiões codantes do gene plastidial matK e
outra do gene rbcl. Este trabalho, embora tenha sido um marco pela importância da revista em
que foi publicado e pelo próprio esforço do CBOL em realizá-lo em vários laboratórios do
mundo, não se constituiu, necessariamente, numa referência de aceitação automática pela
comunidade científica tendo sido então propostos vários marcadores para plantas ao longo dos
últimos anos (KREES, 2017).
O interesse desta dissertação foi então de testar os principais barcodes de plantas em
cinco espécies do gênero Spondias, Spondias bahiensis P. Carvalho, Van Den Berg & M.
Machado (umbu-cajá ou cajarana, antiga Spondia spp.) Spondias tuberosa Arruda (umbu),
Spondias purpurea L. (ciriguela ), Spondias mombin L. (cajá ) e Spondias cytherea Sonn
(cajá-manga), presentes no Nordeste do Brasil, mais precisamente nos estados do Rio Grande
do Norte e Paraíba, onde foram coletadas as amostras de material vegetal.
Especificamente, no caso de S. bahiensis, procurou-se acessar a variabilidade da planta
com os marcadores trnH-psbA uma vez que permanecem dúvidas quanto a identificação desta
cajarana, antes considerada um híbrido, Spondias sp. (MITCHELL & DALY, 1998) até a sua
identificação por Machado et al (2015).
3
2. REVISÃO DE LITERATURA
__________________________________________________________________________
2.1. O gênero Spondias
Sendo um dos primeiros gêneros a ser descrito por Linnaeus em 1737, o
gênero Spondias (BRITO et al., 2018), possui 18 espécies dentre elas: S. acida, S.
admirabilis, S. chinensis, S. dulcis, S. mombin, S. dubia, S. graveolens, S. lutea, S.
pseudomyrobalanus, S. novoguineensis, S. pinnata, S. purpurea, S. mexicana, S.
tuberosa Arruda, S. venulosa. (SAMEH et al., 2018) com 19 táxons, dos quais dez
ocorrem em regiões da América Central (NOBRE et al., 2018).
Pertencente à família Anacardiaceae que envolve de 60 a 75 gêneros e
aproximadamente 600 espécies, cuja 20 estão distribuídas mundialmente, estando sete delas
em regiões neotropicais, dos quais dentre eles 4 possuem relevâncias econômica e por suas
propriedades farmacêuticas: S. dulcis, S. purpurea. S. tuberosa, S. monbim (SILVA et al.,
2014).
Nativas de regiões da América Central, as espécies S. monbim, S. purpurea, S.
tuberosa, S. venulosa , e um suposto híbrido entre S. mombin e S. tuberosa, tem maior
ocorrência no Brasil, em específico, nas regiões Norte e Nordeste (SILVA et al., 2015),
possuem destaque econômico, as espécies S. mombin L, mais conhecida como cajá, cajá-
mirin, a S. purpurea, mais conhecida na região Nordeste de ciriguela, a S. tuberosa
popularmente conhecida de imbu ou umbu e S. cytherea, conhecida como cajá-manga (SILVA
et al., 2014).
As Spondias possuem métodos de propagações divergentes. As S. cytherea e mombin
possuem seus métodos de propagação simples, por meio de estacas, onde são plantadas
continuamente no campo, tardando o surgimento de raízes (SILVA et al., 2014). A S. tuberosa,
além de ser, é propagada pelo método da estaquia, no entanto também pode ser feita pela
semeadura da semente, como também por muda enxertada (FONSECA, 2015). Para a espécie
S. purpurea o principal método de propagação pelo método vegetativo se dá por meio
exclusivamente de estacas talão.
A espécie S. mombin é uma árvore frutífera que pode atingir até 25 metros de altura,
com folhas ímpares, com 11 divisões de 9 a 11 centímetros (OSUNTOKUN, 2017), na
extremidade dos ramos possui flores pequenas de coloração branca. Floresce a partir do final
de agosto junto com o surgimento da nova folhagem, até dezembro. Regenera
espontaneamente tanto a partir de sementes como de estacas e raízes. Seus frutos (Figura 1),
4
do tipo drupa elipsóide e endocarpo súbero-lenhoso, com 3 a 4 centímetros de comprimento,
formato oval, oblongo, de epicarpo fino e liso, possuem cor amarelo-alaranjado, polpa fina de
sabor ácida (LORENÇO et al., 2018). O período de maturação dos seus frutos ocorre entre os
meses de outubro a janeiro, a colheita é feita em plantios espontâneas, possuindo importante
valor comercial, pois podem ser consumidos e processados para comercialização na forma in
natura (SILVA et al., 2014).
Figura 1. S. monbim. (cajá verdadeiro), folhas, frutos (a) e endocarpo (B). Fonte:
GIACON, 2017; SANTOS e COSTA, 2010.
Nos Estados da região Norte e Nordeste do Brasil, seu fruto possui uma diversidade de
nomes populares, os mais conhecidos são: cajá, cajá verdadeiro, cajá-mirim e cajá-manga.
Além disso, segundo Brito et al. (2018), os frutos da S. mombin, dispõem de alto valor no
agronegócio naquelas regiões decorrentes do sabor específico e aroma exótico, sendo
popularmente consumidos in natura, e na forma de polpa processada para sucos ou sorvetes.
O desenvolvimento dos frutos é ocasionado pela acelerada divisão e alongamento, com um
acréscimo irreversível do peso, diâmetro, e comprimento, dos quais são influídos por fatores
genéticos e ambientais, como temperatura, radiação UVA/UVB e precipitação (SILVA et al.,
2018).
De acordo com Tijani et al. (2019), o centro da origem da espécie S. monbim é o
continente americano onde é amplamente distribuída nos países trópicos, em áreas costeiras,
A
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B
5
como maior frequência na Nigéria e Brasil. No Brasil tem maior ocorrência nas florestas
Amazônicas e Atlânticas, possuindo assim, uma grande variabilidade genética, identificando a
presença de açúcares redutores, alcalóides, glicosídeos cardíacos, flavonoides, taninos,
saponinas, esteróides, e terpenóides (TIJANI et al., 2019)
Avaliados os parâmetros físico-químicos por Brito et al. (2018), detectaram que a S.
mombin possui a capacidade antiulcerogênica, intermediada por atividade antioxidante,
provocando a produção de muco gástrico, agindo como um antissecretor, anti-Helicobacter do
ácido gástrico no estômago. Além disso, a pesquisa constatou que a fruta inclui compostos
fenólicos na sua composição, possibilitando a ação da atividade antioxidante, trazendo poder
de reduzir inflamações (BRITO et al., 2018). Lourenço et al. (2018) também analisaram a
planta e relataram que, as folhas, polpa e epicarpo são ricos em beta-criptoxantina que é um
pigmento natural com funções antioxidantes, como também a luteína, flavonoides e
compostos fenólicos. Ainda segundo Tiburski et al. (2011), a polpa do cajá manga contém
taninos e níveis de vitamina C.
A espécie possui diversos benefícios terapêuticos. Segundo estudos feitos por Sampaio
et al. (2018), afirmam que o extrato hidroetanólico derivado das folhas da S. mombin é
eficiente no combate a sintomas decorrentes da ansiedade e depressão como: insônia, insônia,
taquicardia, palidez, aumento da respiração, tensão muscular, tremor, tontura e distúrbios
como doenças intestinais, agindo como ansiolíticos e antidepressivos. Além disso, Nwidu et
al. (2018) realizaram estudos na Nigéria, onde avaliaram o efeito hepatoprotetores e
antioxidantes dos extratos metanólicos de folhas e caules para o tratamento de doenças
hepáticas, do qual obtiveram resultados significativos.
S. purpurea é uma espécie nativa das florestas tropicais secas do México e da América
Central (TEJACAL et al., 2017). Na época da colonização europeia foram amplamente
cultivadas desde o México até as regiões setentrionais da América do Sul (MILLER &
SCHAAL, 2005). É caracterizada por raramente ultrapassar 7m de altura e possuir ramos que
se desenvolvem rente ao solo.
Seus frutos (Figura 2), no formato oval, são lisos, de cor verde quando imaturo,
amarelo alaranjado e vermelho quando maduro, com 5,5 centímetros de comprimento,
pesando entre 12 a 28 gramas (SILVA et al., 2018) com endocarpo espesso e fibroso (MUÑIZ
et al., 2018) podendo ser consumido in natura. Amadurece nos meses de inverno e floresce
em meados do verão.
De acordo com Muñiz et al. (2018), o fruto da S purpurea propicia uma elevada
densidade calórica, vitamina C, ácidos fenólicos (ácido gálico, ácido clorogênico), taninos,
6
flavonóides, e minerais que agem como antioxidantes naturais, protegendo o organismo de
doenças degenerativas crônicas, como o diabetes mellitus. Identificou-se também lipídios em
extratos de folhas, do qual contém na sua composição β- cariofileno, δ- caadineno, torreyol e
T-muurolol, carotenóides luteína entre outros compostos (SILVA et al., 2018). Além disso,
emestudos realizados Arshadi et al. (2015), com a semente da espécie, verificou-se que, a o
extrato feito com a semente auxiliou no tratamento de águas sintéticas e naturais, fazendo a
retirada de monopartículas de ferro. Na polpa da fruta in natura identificou-se a presença de
aldeídos, hidrocarbonetos terpênicos, cetonas, ésteres, álcoois (SILVA et al., 2018).
Figura 2. S. purpurea (ciriguela), fruto (A) e endocarpo (B). Fonte: LIMA, 2009;
SANTOS & COSTA, 2010.
A S. tuberosa pode atingir de 4 a 7 metros de altura, com folhas de 2 a 4 centímetros
de comprimento e diâmetros de 10 a 15 metros (BATISTA et al., 2015). De acordo com
Santos e Castro, (2010), em tupi-guarani é denominada de "ymbu", que significava "árvore
que dá de beber, apresenta sistema radicular responsável pela absorção de água, sais minerais
e pela fixação de vegetais, por meio de raízes longas difundidas horizontalmente, próximas à
superfície do solo, com espessuras de 20 cm de diâmetro e profundidades entre 10 e 30
centímetros. Seus frutos (Figura 3) do tipo drupa em formato esféricos e ovais possuem em
média 4 centímetros de diâmetro, com coloração amarelo esverdeada (SILVA et al., 2018),
com período de maturação entre os meses de janeiro e fevereiro e colheita de abril a dezembro
(NASCIMENTO et al., 2016). De coloração branca, as flores dispostas em ramos de 10 a 15
centímetros são actinomorfas e hermafroditas contendo 7 a 8 centímetros de diâmetro,
perianto apresentando 4 a 5 sépalas e pétalas (SANTOS e CASTRO, 2010). Floresce quase
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sempre um pouco antes das primeiras chuvas quando ainda sem folhas, ou no início das
chuvas quando já enfolhada.
Xerófita e endêmica do semiárido brasileiro por não haver ocorrência da espécie em
outras regiões do planeta (SANTOS e CASTRO, 2010) é considerada resistente, podendo
viver mais de cem anos sob estresse hídrico. Popularmente é conhecida como “árvore sagrada
da seca”, por fornecer águas que são armazenadas no interior de suas raízes, como também
pelo fruto que gera renda e suprimento animal (NASCIMENTO et al., 2016).
Figura 3. S. tuberosa, fruto (umbu, imbu) (A) e endocarpo (B). Fonte: GIDSICKI,
2014; SANTOS e COSTA, 2010.
Embora a S. tuberosa seja considerada endêmica do Brasil, ela não é encontrada em
todo o país, sua ocorrência tem maior predominância na vegetação Caatinga, nos Estados do
Piauí, Ceará, Rio Grande do Norte, Paraíba, Pernambuco, Alagoas e a Chapada Diamantina na
Bahia (INSA, 2015) onde é indicada como cultura promissora por possuir capacidade
agrossocioeconômica (MEDEITOS et al., 2015), e agroflorestal sendo usada para recuperação
e reflorestamento de áreas degradadas. Inúmeros atributos são dados à espécie, ressaltando
sua importância na função sociocultural, ambiental e medicinal (SANTOS, 2008).
Por isso, vários estudos foram realizados devidos às propriedades existentes na S.
tuberosa. Avaliações físico-química afirmam que a espécie estudada apresenta alto teor de
compostos fenólicos, exercendo assim, a atividade antioxidante no organismo (SILVA et al.,
2018), como também possui vitamina C, carotenoides, antocianinas e flavonoides (Silva et al.,
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2014), atividade antifungicida (CORDEIRO et al., 2018), antidiabéticos (BARBOSA et al.,
2018), e antiinflamatória (SIQUEIRA et al., 2016).
A exploração de seus frutos é baseada no extrativismo através de pequenos e médios
produtores rurais, que comercializam in natura, para a confecção de polpas, doces, geleias. Os
frutos ganharam destaque no setor alimentício, como também no comercial devido ao
excêntrico sabor agridoce (SILVA et al., 2018).
A S. cytherea (Figura 4), também conhecida como maçã dourada ou porco-ameixa, é
nativa da Polinésia Francesa, introduzida na Jamaica em 1782 sendo cultivada principalmente
na região do Caribe, Ásia, América Central, América do Sul e, em menor medida, na África
(FOURNET, 2002). Introduzida no Brasil em 1985 e cultivada principalmente na região
Nordeste do país, onde a espécie passou a ser mais conhecida pelo nome popular cajá-manga
(LAGO-VANZELA et al., 2011). É uma árvore de médio porte, medindo de 15 a 25 metros de
altura (FOURNET, 2002). O fruto do tipo drupa (Figura 4), elipsoidal, ovoide, de cor amarelo
brilhante, contém em seu interior um endocarpo com espinhos longos e encurvados que
penetram na polpa, possuindo 9 centímetros de diâmetros e pesando, aproximadamente, 100
gramas (UMSZA-GUEZ, 2011). Com casca fibrosa e tenra, possui sabor agridoce e ácido, e
aroma agradável. Estima-se que 60% da massa dos frutos é constituído de polpa, sendo muito
utilizado na preparação de sucos, sorvetes, vinhos e licores, sendo importante para economia
(ALMEIDA et al., 2011).
Figura 4. S. cytherea, (cajá manga), árvore, folhas (A), frutos e endocarpo (B). Fonte:
PARMACH, 2018.
A
B
9
O período de colheita do fruto é curto (UMSZA-GUEZ, 2011), por isso é considerado
um fruto climatérico, com períodos de maturação divididos em cinco ciclos diferentes
consonantes com as características físico-químicas (AROUCHA et al., 2012; SANCHES,
2017). Assim sendo, os frutos da espécie apresentam em sua composição teores de pectina,
cinzas, lipídios, carboidratos totais e baixo teor de umidade, permitindo ser usada pela
medicina no tratamento de doenças.
Suas propriedades terapêuticas têm despertado o interesse de vários estudiosos.
Segundo Yolande et al. (2018), a casca da S. cytherea é usada no Peru no preparo de soluções
antissépticas para pele e mucosas. Já suas raízes são utilizadas para o tratamento de febres,
dores de cabeças, enxaquecas e diarreia. As folhas por sua vez, são usadas no método de
infusão para o combate da gonorreia, cistite e uretrite, com também no tratamento de
infecções oculares. Por conseguinte, o extrato metanólico confirmou a presença de atividades
antimicrobianas, atividades antioxidante, citotóxica e trombolítica (YOLANDE et al., 2018).
Recentes estudos realizados por Machado et al. (2015), tem trazido à comunidade
científica a descoberta de uma nova espécie pertencente ao gênero Spondias, denominando-a
de S. bahiensis, conhecida popularmente como umbucajá e cajarana. A S. bahiensis foi uma
espécie considerada por muito tempo híbrida da S.monbim e S. tuberosa. Ela é uma árvore
considerada de baixo porte por possuir altura de 6 a 8 metros, facilitando a coleta dos frutos.
Seus frutos (Figura 5), que possuem coloração verde-amarelado quando maduro
(CARVALHO et al., 2008), são do tipo drupa de formatos piriformes a oval (ARAÚJO et al.,
2018), possuem tamanhos de 2,5 a 3,5 centímetros, uma polpa grossa, com sabores menos
ácida, no entanto, semelhantes ao da S. tuberosa (MACHADO et al., 2015).
A
10
Figura 5. S. bahiensis, (umbucajá), fruto (A) e endocarpo (B). Fonte: MACHADO, et
al. 2015.
Possui flores com pétalas de 2 a 3 milímetros de comprimento (ARAÚJO et al., 2018),
e floração entre os meses de novembro e dezembro, período em que ocorrem as primeiras
chuvas, acontecendo consequentemente o surgimento dos frutos, dos quais entram em estado
de maturação entre os meses de fevereiro a março (MACHADO et al., 2015).
Araújo et al. (2018) consideram a S. bahiensis endêmica do Brasil, ocorrendo nos
estados de Alagoas, Pernambuco, Bahia e Sergipe, onde predomina a vegetação da Caatinga e
clima semiárido, podendo também, ocorrer em biomas como a Mata Atlântica. A espécie
possui grande valor econômico, nas regiões onde a presença gera renda para pequenos e
médios agricultores que cultivam e colhem seus frutos dela (OLIVEIRA et al., 2015).
Bem antes de ser considerada uma nova espécie, vários estudos foram realizados sobre
as características físico-química para garantir uma boa qualidade dos produtos derivados da S.
bahiensis. Com isso, foram disseminando estudos sobre suas características como os de
Franco et al. (2000), que identificaram mais de vinte compostos voláteis, já Silva, et al.,
(2015), que identificaram em seus estudos a presença de flavonoides, pectina, carotenoides,
entre outros; Dutra et al. (2017), por sua vez avaliaram a atividade antioxidante, e Soares et
al. (2017) avaliaram a qualidade microbiológica. Dessa forma, é possível destacar a
importância para sociedade, e sabendo dos inúmeros benefícios, faz-se necessário manter a
espécie em conservação.
De acordo com Araújo et al. (2018), o principal meio de propagação da S. bahiensis, é
por estacas, parte vegetativa da espécie, de 35 centímetros de comprimento e 1,5 centímetros
de diâmetro. No entanto, os autores ainda afirmam que é possível realizar a propagação por
meio de sementes, possibilitando realizar a seleção das melhores plantas, futurando alta
qualidade e produção da mesma.
2.2. Importância Econômica das Spondias
2.2.1 Spondias na Agroindústria
Muito presente e de fácil propagação nas regiões norte e nordeste do Brasil, os
espécimes pertencentes ao gênero Spondias, são considerados árvores frutíferas, produzindo
frutos de sabores pouco ácidos e com bastante valores nutricionais. Já no ano de 1997 a
11
Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – Embrapa, publicava um artigo científico
mostrando a importância econômica dos frutos da S. tuberosa para a geração de renda de
pequenos agricultores. Hoje, todas os espécimes pertentes ao gênero possuem valores
econômicos para médios e pequenos produtores, que comercializam os frutos em feira livres
de hortaliças e frutas como também para a indústria (BRASIL, 2005). No entanto, é de
conhecimento que sua maior produção corresponde ao setor da agroindústria. Os frutos são
utilizados para a produção e comercialização de sucos, geleias, doces, picolés, podendo do
mesmo modo ser consumido in natura (VIANA et al., 2015).
De acordo com os dados coletados do censo agropecuário do Sistema IBGE de
Recuperação Automática – SIDRA (2018), no ano de 2017 o Brasil produziu na extração
vegetal 1.938 toneladas da Spondia sp. (cajarana) e 5.905 toneladas da S. tuberosa (umbu).
Ainda segundo o SIDRA (2018), a quantidade produzida na extração vegetal deu destaque a
região nordeste, elencando como a maior produtora, totalizando em 1.231 toneladas da
Spondias sp. e 5.723 toneladas da S. tuberosa, ficando em segundo lugar a região nordeste
com 629 toneladas da Spondias. sp. Assim sendo, os estados com maior produção são: 1º)
Bahia com 641 toneladas da Spondias. sp. e 5.272 para a S. tuberosa, 2º) Rio Grande do norte
com 80 toneladas da Spondias. sp. e 203 toneladas para S. tuberosa, 3º) Paraíba com 67
toneladas da Spondias sp. e 168 toneladas da S. tuberosa. Todos esses números resultaram em
valores aproximados aos dois milhões e meio de reais para a economia brasileira.
O controle de qualidade dos seus frutos foram destaque em diversos trabalhos, entre
eles estão: características físico-química e microbiológica (GUIMARÃES et al., 2020 e
RIBEIRO et al., 2017) composição nutricional (OLIVEIRA et al., 2018), pH, sólidos
solúveis, acidez titulável, ácido ascórbico e umidade (MOURA NETO et al., 2015),
temperatura (OLIVEIRA et al., 2014; KOHATSU et al., 2011), resultado de sua valorização
econômica.
Além do que já foi citado, segundo as afirmações de Mattietto (2005), os frutos da S.
monbim tem apresentado ser aromatizante, sendo identificado trinta e três (33) compostos.
Com isso, a espécie se destaca ainda mais no mercado e ganha também espaço no setor de
cosméticos e perfumarias, confirmando o seu valor econômico.
2.2.2 Propriedades farmacológicas das Spondias
Já utilizada há muitos anos pela medicina popular para o tratamento de diferentes
doenças, as espécies do gênero Spondias têm despertado o interesse da indústria farmacêutica
12
quanto a suas propriedades e benefícios. Para os espécimes presente neste trabalho, foram
publicados diversos artigos científicos divulgando os resultados das investigações realizadas
em suas pesquisas.
Diante disso, o estudo de Sampaio et al., (2018), nos mostra que o extrato
hidroetanólico das folhas de S. mombin foram utilizados como ansiolítico e antidepressivo
para a espécie aquática peixe-zebra. No trabalho de Brito et al., (2018), foi avaliada a
atividade antiulcerosa através do extrato etánolico das folhas. Ainda sobre a S. mombin, o
estudo publicado PAKOUSSI et al., (2018) nos mostra que extratos das folhas são
responsáveis pelo aumento das contrações no músculo liso uterino facilitando o parto. Além
disso, foi percebido a presença do ácido gálico e ácido elágico, responsáveis pela propriedade
antioxidante, nos extratos para a espécie S. monbin. Além das propriedades terapêuticas, de
acordo com o estudo de Eze et al., (2014), o extrato da folha possui atividade larvicida,
combatendo a disseminação dos mosquitos da dengue, malária, por possuir produtos bioativos
na sua composição.
Estudos realizados por Barbosa et al., (2018) tiveram como objetivo avaliar os efeitos
do extrato hidroetanólico da casca do caule da espécie S. tuberosa nos valores glicêmicos de
ratos diabéticos, no entanto, também foram observados outros efeitos sendo satisfatório para a
pesquisa. A Inserção do extrato, não só reduziu a glicose, como também o volume urinário, o
consumo de alimentos e água, resultando na diminuição do ganho de massa corpórea. Além
disso, os estudos publicados por Santos et al., 2019 e Cordeiro et al., 2018 que utilizaram
extratos de hidroalcóolicos da folha e raízes da S. tuberosa foram satisfatórios, comprovando
que possuíam atividades antioxidantes e antifúngica. A espécie ainda possui atividade anti-
inflamatória, que foi investigada pelo estudo publicado por Siqueira et al., 2016.
A S. purpurea, possui estudos sobre sua atividade anti-inflamatória, como podemos
ver no artigo publicado no Jornal of Food Science no ano de 2017 por VILLA-HERNÁNDEZ
e colaboradores. Esse estudo objetivou analisar a atividade in vitro e in vivo, obtendo ao
término da pesquisa resultados satisfatórios para os testes realizados. Assim como o estudo
anteriormente apresentado, Almeida et al., (2017), realizou uma pesquisa sobre a atividade
anti-inflamatória, buscando também investigar a atividade antiulcerosa do extrato das folhas.
Os ensaios apresentaram resultados eficientes quanto a atividade anti-inflamatória e
antiulcerosa, aumentando os níveis de glutationa reduzida, consequentemente também reduziu
o fator de necrose tumoral (ALMEIDA et al., 2017). Além disso, segundo o a pesquisa
publicada por Arshadi et al., (2015), resíduos da semente possuem a capacidade de adsorção
para remover íons de fosfatos de águas residuais e naturais.
13
Yolande et al., (2018), propôs em seu estudo avaliar a atividade anticâncer através do
extrato da fruta da S. cytherea. Os resultados encontrados mostraram que os ensaios
realizados in vivo reduziram o aparecimento de tumores causados pelo melanoma, afirmando
que os frutos da S. cytherea pode ser uma alternativa futura para a fabricação medicamentos.
2.3. Marcadores Barcodes em plantas
Sistemas de identificação moleculares pretendem realizar a discriminação de todas as
espécies vivas do planeta através da utilização de um pequeno segmento padronizado de
DNA. Esta abordagem representa uma estratégia promissora para o diagnóstico da
biodiversidade. Em termos reais, essas sequências podem ser vistas como um “código de
barras” que estão contidos em todas as células. O código de barra universal dos produtos,
utilizado para identificar produtos do mercado varejista empregam 10 algarismos alternados
com 11 posições para gerar 100 bilhões de identificadores únicos. Códigos de barras
genômicos têm apenas quatro nucleotídeos alternados em cada posição, mas a sequência de
locais disponíveis para a inspeção é maior. Nas células o DNA mitocondrial (mtDNA) se
organiza em nucleóides incluindo DNA e inúmeras proteínas, em estruturas organizadas,
possibilitando armazenamento, transmissão de informação genética (KOLESNIKOV, 2016).
O DNA mitocondrial (mtDNA) tem sido aplicado em estudos filogenéticos de animais,
porque sua evolução é muito mais rápida do que o DNA nuclear, resultando na acumulação de
diferenças entre espécies estreitamente relacionadas (OEY et al., 2019; BURNARD e SHAO,
2019). Se uma pequena região do mtDNA que diferencia espécies fosse encontrada e aceita
como um padrão, formando uma biblioteca de sequências ligadas aos espécimes de referência,
ele seria então um identificador de uma sequência para as espécies, um ''DNA barcode''. E
então foi proposto que o sistema de código de barras do DNA para o reino animal poderia se
basear na diversidade de uma parte da sequência do gene da subunidade I do citocromo
oxidase (COI ou Cox I), um gene mitocondrial. A sequência de código de barras primário é
formada pelo segmento de 648 nucleotídeos da extremidade 5’ do gene mitocondrial
Citocromo c Oxidase I (COI).
Para Hebert et al., (2003), essa região possui uma série de características consideradas
vantajosas para o seu uso como: (1) por ser uma região curta pode ser obtida facilmente para
um grande número de táxons com um único par de primers; (2) é uma sequência facilmente
alinhada; (3) é informativa para distinguir espécies próximas, pois possui variabilidade
semelhante a outros genes codificadores de proteínas. A evolução deste gene é
14
suficientemente rápida para permitir a discriminação não só de espécies estreitamente aliadas,
mas também de grupos filogeográficos dentro de uma única espécie (COX e HEBERT, 2001;
WARES e CUNNINGHAM, 2001).
DNA barcode, é visto como uma ferramenta útil para taxonomistas e um sistema de
custo-benefício com que os não-especialistas podem atribuir espécies não identificadas para
conhecer novas espécies. Sua função essencial consiste na habilidade em identificar
corretamente um indivíduo dentro de uma espécie, ou de identificar a amostra como
pertencente a uma nova espécie, ainda não descrita, levando em consideração que até hoje
foram classificadas somente 1,7 milhões dos 10-50 milhões de espécies que se estima existir
no planeta.
Em maio de 2004 foi lançado o “Consortium for the Barcode of Life” – CBOL –
(www.barcodeoflife.org) com o objetivo de ajudar no desenvolvimento de um sistema capaz
de identificar todas as espécies do planeta baseado na utilização de um pequeno fragmento
padronizado de DNA. O CBOL agora inclui mais de 120 organizações de 45 nações;
promovendo o desenvolvimento de alianças internacionais de pesquisas necessários para que,
ao longo dos próximos 20 anos, seja construída uma biblioteca de código de barras de toda
vida eucariótica (RATNASINGHAM e HEBERT, 2007). Diversos consórcios foram criados
para auxiliar no estabelecimento do CBOL. Por exemplo, “The Lepidoptera Barcode of Life”
(www.lepbarcoding.org) que é um banco de dados de sequências de COI que auxilia na
caracterização das espécies de borboletas e mariposas; “All Birds Barcoding Initiative”
(www.barcodingbirds.org) que surgiu em 2005, visa reunir dados de aproximadamente 10.000
espécies conhecidas de pássaros de todo o mundo; “The Fish Barcode of Life Initiative (Fish-
Bol)” (www.fishbol.org) é uma biblioteca eletrônica de referência que contêm sequências de
COI de peixes, tanto de água doce quanto marinhos. O “Barcode of Life Data System” –
BOLD – (www.boldsystems.org) é uma base de dados on-line que auxilia na coleta, análise,
gestão e utilização de DNA barcodes (RATNASINGHAM e HEBERT, 2007).
Três princípios importantes do DNA barcode são: (i) padronização, (ii) minimalismo, e
(iii) escalabilidade. O padrão animal de DNA barcode, o COI, se encaixa bem nesses critérios
(HEBERT, 2003). No entanto, a aplicação do DNA barcoding em plantas, apesar de
aparentemente simples, tem sido mais complexa do que o esperado. A baixa taxa de
substituição de nucleotídeos no genoma mitocondrial das plantas impede o uso do COI como
um DNA barcode universal (FAZEKAS et al., 2008), pois eles evoluem mais lentamente em
plantas do que em animais. Então, na busca de um barcode para plantas era necessário
procurar externamente ao genoma mitocondrial, sendo aceito que múltiplos marcadores
15
seriam necessários para fazer a discriminação das espécies (HOLLINGSWORTH et al.,
2011). Alguns números de regiões de genes foram sugeridos como candidatos para possíveis
barcodes, mas nenhum deles foi totalmente aceito pela comunidade científica de taxonomistas
(LEDFORD, 2008; FAZEKAS et al., 2008; LAHAYE et al., 2008; ERICKSON et al., 2008;
HOLLINGSWORTH et al., 2009). Vários fatores devem ser considerados na hora de
selecionar um DNA barcode para plantas: otimização da reação de PCR, amplo poder de
diversidade taxonômica, diferenciação de espécies e fácil análise em bioinformática (KRESS
e ERICKSON, 2007).
A partir de investigações iniciais de regiões plastidiais (CHASE et al., 2007; FORD et
al., 2009), 7 genes de barcode em plantas surgiram como candidatos principais (PENNISI,
2007; LEDFORD, 2008). Quatro são porções que codificam genes (matK, rbcL, rpoB, e
rpoC1), e três são espaçadores correspondentes a genes não codificantes (atpF-atpH,
trnHpsbA, e psbK-psbI).
As regiões não codificantes, especialmente trnh-psba, têm um forte potencial como
DNA barcodes, mas sofrem com problemas técnicos de produzir sequências de baixa
qualidades devido à presença de longas repetições de nucleotídeos. Tais repetições podem
fazer com que as sequências sejam mal interpretadas. E o progresso com uma região de
barcode de dois locis seria mais barato e mais rápido do que com uma região de três-locis,
especialmente se a terceira região é não-codificante e requer edição de sequência manual. O
grupo concluiu que o sucesso na resolução de problemas com primers de matk é mais
provável do que a solução de problemas da qualidade de sequência para trnh-psba e
recomendou-se rbcl e matk como um barcode de dois locis (CBOL Plant Working Group,
2009).
16
3. MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Material vegetal
O material vegetal utilizado neste trabalho consistiu em amostras de folhas jovens das
espécies Spondias mombim, Spondias tuberosa, Spondias purpurea, Spondias bahiensis e
Spondias cytherea coletadas nos Estados do Rio Grande do Norte e da Paraíba A tabela 1
mostra as espécies coletadas e as coordenadas geográficas no momento da coleta de folhas.
Para cada tipo de Spondias foram coletadas 4 amostras de folhas e identificadas de A a Z
respectivamente.
Tabela 1. Identificação das amostras de folhas de Spondias coletadas e coordenadas
geográficas no momento da coleta. Modificado a partir de Moura (2012).
Amostra Planetas coletas Latitude Longitude
A S. mombin 5° 46'43.32"S 35°12'23.31"O
B S. mombin 5°56'21.10"S 35°15'50.10"O
C S. mombin 5°56'21.10"S 35°15'50.10"O
D S. mombin 5°37'43.04"S 35°36'13.08"O
E S. bahiensis 5°38'52.05"S 35°27'11.75"O
F S. bahiensis 5°15'32.08"S 36°51'39.08"O
G S. bahiensis 5°37'43.04"S 35°36'13.08"O
H S. bahiensis 5°12'37.78"S 37°02'00.50"O
I S. purpurea 5°38'51.23"S 35°17'26.32"O
J S. purpurea 5°38'50.39"S 35°17'26.32"O
K S. purpurea 6°22'47.33"S 35°08'42.13"0
L S. purpurea 6°05'47.33"S 35°12'31.10"O
M S. tuberosa 7°12'10.01"S 37°15'34.83"O
N S. tuberosa 7°12'10.01"S 37°15'34.83"O
O S. tuberosa 6°41'45.63"S 36°39'38.74"O
P S. tuberosa 6°54'58.42"S 37°26'55.73"O
Q S. cytherea 5°38'50.69"S 35°17'25.92"O
R S. cytherea 5°38'51.00"S 35°17''26.65"O
S S. cytherea 5°26'48.06"S 36°50'52.01"O
T S. cytherea 5°26'48.06"S 36°50'52.01"O
U S. bahiensis 5º32’44.0’’S 36º52’23.5’’W
V S. bahiensis 5º32’43.8’’S 36º52’24.8’’W
W S. bahiensis 5º32’43.5’’S 36º52’26.3’’W
Y S. bahiensis 5º32’43.4’’S 36º52’24.7’’W
17
X S. bahiensis 5º32’43.4’’S 36º52’23.3’’W
Z S. bahiensis 5º32’42.9’’S 36º52’26.2’’W
As coletas dos espécimes de S. Bahiensis (no mapa como Spondias sp) foram feitas na
Estação Experimental da Empresa de Pesquisa Agropecuária do Rio Grande do Norte –
EMPARN, localizada no povoado de base física, as margens da RN 118, em Ipanguaçu, além
de uma amostra em Parelhas e outra no município de Ceará Mirim conforme mostra a figura
6. S. tuberosa foi coletada em Lajes no Rio Grande do Norte e em Maturéia no Estado da
Paraíba e S. purpúrea, S cytherea e S. mombin em Natal.
Figura 6. Localidades de coletas dos espécimes de Spondias utilizadas para extrações
de DNA genômico.
3.2 Extração de DNA
No laboratório de Genética Molecular de Plantas e Biointerações da UFRN foi
extraído DNA com o uso da técnica de Romano & Brasileiro (1999), sendo adaptado na sua
utilização. O protocolo de extração consistiu em submeter o material vegetal a 300 μl de
tampão de extração contendo CTAB Merck [CTAB, NaCl 5M, Tris-HCl 1M, EDTA Merck
500mM, β-mercaptoetanol] e triturar a amostra com pistilo. Após a trituração, mais 200 μl de
tampão CTAB foi adicionado. Seguiu-se a uma incubação em banho-maria a 67°C por 30
18
minutos. Em seguida, o tubo de extração foi adicionado de 500 μl de clorofórmio: álcool
isoamílico (24:1) para extração. Procedeu-se a uma centrifugação a 10.000 g em centrifuga
HERMLE Z326K por 10 minutos e a fase aquosa foi removida para um novo tubo. Em
seguida, adicionou-se 300 μl de isopropanol (Vetec) 60% gelado, para precipitação do DNA,
seguido de uma centrifugação por 20 minutos. Em seguida, removeu-se o isopropanol, e o
DNA foi lavado com 300 μl de etanol (Merck) 70% gelado, centrifugado por 3 minutos e o
precipitado obtido foi posto para secar a temperatura ambiente por 30 minutos. O DNA foi
então ressuspendido em 50 μl de água destilada autoclavada e estocado a -20°C.
3.3 Condições de Amplificação e análise em gel de agarose
Os primers para barcode em plantas utilizados foram rbcL, matK, trnG-trnS, trnH-
psbA, rpoB, e rpoC1, para amplificar os espécimes de S. mombin, S. tuberosa, S. purpurea, S.
bahiensis, S. cytherea. As PCRs foram realizadas em termociclador Techne, com protocolo
padrão adaptados para cada marcador. As reações de base para as amplificações feitas
seguiram o seguinte padrão: tampão 2,0 μl [1X final]; MgCl2 1,0 μl [2,5 mM final]; dNTPs
0,8 μl [0,4mM final]; primers forward e reverse 2,0 μl [20 mM final]; Taq polimerase 0,2 μl
[1U final]; DNA 1,0 μl e H2O 14,8 μl, em volume final de 25 μl. As condições de
amplificação, bem como as sequências dos primers podem ser visualizadas nas tabelas 2 e 3.
Para analisar os produtos de PCR obtidos após as amplificações foram aplicados 5,0 μl
de produto de PCR + 1,0 μl de tampão de corrida. As amostras foram submetidas à
eletroforese em gel de agarose 1,5% corado com brometo de etídio e o gel visualizado sob
transiluminador de luz UV.
Tabela 2. Sequências de primers utilizados para amplificações de marcadores barcode
em plantas de Spondias mombim, Spondias tuberosa, Spondias purpurea, Spondias bahiensis
e Spondias cytherea.
Primer Sequência 5’ - 3’
rbcLa_f ATGTCACCACAAACAGAGACTAA
rbcLa_r CTTCTGCTACAAATAAGAAATCG
matK 2,1f CCTATCCATCTGGAAATCTTAG
matK 5r GTTCTAGCACAAGAAAGTCG
trnS GCCGCTTTAGTCCACTCAGC
trnG GAACGAATCACACTTTTACC
trnH-psbA f GTTATGCATGAACGTAATGCTC
trnH-psbA r CGCGCATGGTGGATTCACAATCC
rpoB 2f ATGCAACGTCAAGCAGTTCC
19
Tabela 3. Condições de PCR para amplificações de marcadores barcode em plantas de
Spondias mombim, Spondias tuberosa, Spondias purpurea, Spondias bahiensis e Spondias
cytherea.
rpoB 4r GATCCCAGCATCACAATTCC
rpoC1 3f TGAGAAAACATAAGTAAACGGGC
rpoC1 1r GTGGATACACTTCTTGATATTGG
Primer Desnaturação
inicial
Ciclagem Extensão
Final
rbcL 95°C por 3 min 40X [1’ a 94°C; 30’’ a 45°C; 2’ a 72°C] 10’ a 72°C
matK 95°C por 3 min 1 40X [30” a 94°C; 45’’ a 49°C; 1’ a 72°C] 10’ a 72°C
matK 95°C por 3 min 2 40X [30” a 94°C; 1’ a 47°C; 1’ a 72°C] 10’ a 72°C
matK 95°C por 3 min 3 40X [30” a 94°C; 1’ a 51°C; 1’ a 72°C] 10’ a 72°C
matK 95°C por 3 min 4 40X [30” a 94°C; 1’ a 53°C; 1’ a 72°C] 10’ a 72°C
trnG-
trnS.
94°C por 5 min 30X [1’ a 94°C; 45” a 58°C; 1’ a 72°C] 5’ a 72°C
trnH-
psbA.
95°C por 4 min 35X [30” a 94°C; 1’ a 55°C; 1’ a 72°C] 10’ a 72°C
rpoB. 94°C por 1 min 35X [30” a 94°C; 40’’ a 50°C; 40” a 72°C] 10’ a 72°C
rpoC1. 94°C por 1 min 35X [30” a 94°C; 40’’ a 53°C; 40” a 72°C] 10’ a 72°C
20
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Viabilidade do uso de marcadores barcode universais em Spondias
O objetivo principal deste trabalho foi de contribuir na utilização de marcadores
moleculares barcode num gênero específico em plantas, no caso, no gênero Spondias. Isto
porque, apesar de esforços importantes terem sido feitos nesta área, permanece sem consenso
com relação à qual seria o marcador ideal para espécie de plantas (KRESS, 2017). Neste
sentido, utilizou-se uma estratégia de trabalho que consistiu em testar os principais primers
utilizados em plantas (rbcL, matK, trnG-trnS, trnH-psbA, rpoB, e rpoC1) tendo como foco o
gênero em questão. Isto porque neste grupo de plantas há poucos dados moleculares bem
como dúvidas quanto a identificação de espécies que poderiam mais bem elucidadas.
O primeiro resultado a ser considerado diz respeito, especificamente, à amplificação
por PCR do DNA genômico das plantas coletadas. Neste sentido, leva-se em conta a
eficiência dos marcadores barcode quanto à obtenção de bandas únicas e do número de cópias
da região a ser da região amplificada e a intensidade da banda, para que seja possível o seu
sequenciamento. Os resultados obtidos para este parâmetro estão na figura 7 em que se mostra
um gel de eletroforese de DNA com os resultados das amplificações de PCR para os primers
utilizados.
Figura 7. Amplificações de PCR obtidas com os primers rbcL (1-5), trnG-trnS (6-10),
psbA-trnH (11-15), rpoB (16-20), rpoC1 (21-25) e matK (26-30) analisadas em gel de agarose
1,5%. M. marcador 50bp DNA Ladder. Plantas A (S.mombim), J (Spondias sp), M
(S.purpurea), P (S.tuberosa) e R (S.cytherea) da esquerda para a direita, para cada conjunto de
primers. Modificado a partir de Moura (2012).
As amplificações de PCR realizadas com os 6 marcadores moleculares empregados
foram exitosas uma vez que todas elas proporcionaram a obtenção de bandas de tamanho
21
esperado para os primers adicionados às reações. No entanto, observam-se diferenças quanto
a intensidade das bandas obtidas. Os primers rbcL e trnG-trnS apresentaram um padrão de
amplificação mais discreto do que aquele obtido para os marcadores psbA-trnH, rpoB e
rpoC1 com os quais foram obtidas as melhores amplificações do experimento. Já para o gene
matK o padrão de bandas obtido foi o mais heterogêneo entre as plantas bem como na
intensidade das bandas. Com este marcador, especificamente, somente foram obtidas
amplificações com a realização de ajustes nas condições de PCR através da alteração dos
programas de ciclagem conforme tabela 3 já apresentada neste trabalho.
A eficiência dos primers utilizados já foi testada por diversos autores que relatam
resultados muito semelhantes aos aqui obtidos para os marcadores rbcL e trnG-trnS ou rpoB e
rpoC1 (PARVEEN et al, 2017). Para o marcador psbA-trnH, que constitui um dos mais
eficientes barcodes em plantas atualmente (KANG et al, 2017), nossos resultados também se
reproduzem. O gene matK, indicado em 2009 juntamente com o rbcL como os marcadores
universais em plantas (KREES, 2017), se mostrou de difícil amplificação. Ele é, sem dúvida,
segundo a literatura, um bom barcode para a identificação de indivíduos, mas apresenta
recorrente dificuldade de amplificação o que o se observou aqui, bem como em outros
trabalhos (SINGH et al, 2012).
As amplificações de PCR realizadas permitiram o sequenciamento (sequências no
anexo 1) de fragmentos para 5 dos marcadores utilizados com exceção das amplificações
feitas com o gene matK, que gerou bandas múltiplas e de diferentes tamanhos. As sequências
obtidas permitiram a construção de árvores filogenéticas para o grupo em estudo. A figura 8
mostra estas árvores obtidas com as sequências geradas pelos primers rpoC1, rbcL e psbA-
trnH respectivamente. Nas três situações, observa-se que as plantas de Spondias, neste
trabalho, se agrupam em um “cluster” específico confirmando e validando o sequenciamento
obtido. No entanto, há alterações quanto a filogenia dentro do grupo entre as 5 espécies
estudadas em função dos primers utilizados. Por outro lado, a situação da Spondias sp., a
cajarana, que potencialmente poderia ser um híbrido entre S. mombin e S. tuberosa é
interessante. Isto porque, nas três árvores obtidas, ela parece estar, de um ponto de vista da
filogenia, mais próxima à S. tuberosa que, em princípio, poderia ser seu parental.
22
Figura 8. Árvores filogenéticas geradas a partir de sequências de espécimes de
Spondias (S.mombin, Spondias sp, S.purpurea, S.tuberosa, S.cytherea.) coletadas (A, rpoC1;
B, rbcL; C, psbA-trnH) e com demais sequências obtidas em bancos de dados públicos
(genbank).
23
4.2 Abordagem barcode em Spondias bahiensis
A outra abordagem alvo deste trabalho foi a de acessar, através do uso de marcadores
barcode, a possível variabilidade no caso das Spondias sp., a cajarana. Até 2015, quando da
publicação de Machado et al (2015), esta planta, ainda não identificada a nível de espécie, era
considerada um híbrido comumente denominado de umbu-cajá por apresentar características
taxonômicas possivelmente presentes nos seus potênciais genomas parentais, Spondias
tuberosa e Spondias mombin. A planta, que apresenta caraterísticas de uma provável
domesticação no Nordeste brasileiro, uma vez que está sempre presente em agrupamentos
humanos segundos os mesmos autores, foi estudada por este grupo a partir de coletas
realizadas nos estados da Bahia e de Pernambuco. Neste estudo, que envolveu tanto a
abordagem molecular quanto a taxonomia clássica, se chegou a conclusão de que cajarana
seria uma nova espécie e não um híbrido. Isto com base em diferentes parâmetros
taxonômicos e pela análise molecular de reconstituição filogenética realizada. A planta então
recebeu o nome de Spondias bahiensis. Estes resultados foram contestados mais recentemente
por Nobre et al (2018) que utilizaram uma abordagem de sequenciamento de alta performance
dos de fragmentos dos genomas de S. tuberosa, S. bahiensis e de S. mombin. Neste estudo,
que envolveu a identificação de polimorfismos de uma única base (SPNs em inglês) nas três
plantas chegou-se à conclusão que S. bahiensis teria uma origem hibrida com parentais
feminino S. tuberosa e masculino S. dulcis divergindo de Machado (2015) que supõem
possíveis genomas parentais como sendo os de S. tuberosa e S. venulosa.
As cajaranas dos estados da Paraíba e do Rio Grande do Norte não foram analisadas
no trabalho de Machado et al (2015) e constituem, como citado acima, um dos objetivos desta
dissertação. Neste sentido, e aproveitando-se de que na caraterização da Spondias bahiensis
foram geradas sequências para os marcadores barcode psbA-trnH tal como no presente
trabalho, procurou-se aqui estudar a situação das cajaranas presentes nesta região numa
abordagem comparativa. As coletas realizadas permitiram as amplificações da mesma região
com os barcodes psbA-trnH. A sequência aqui obtida é 99.67% idêntica àquele presente no
genoma plastidial de S. tuberosa diferindo apenas em 2 nucleotídeos (957/599 nucleotídeos).
Isso demonstra fortemente a presença, na cajarana, de um possível genitor feminino, a S.
tuberosa, na existência de eventual híbrido dado também observado por Nobre et al (2018),
autores que afirmam o caráter híbrido em S. bahiensis. Quando a mesma sequência aqui
obtida é comparada àquela de S. bahiensis, presente no seu genoma plastidial, a cajarana
apresenta 97.69% de identidade (592/606 nucleotídeos). Isto explica a proximidade e o
24
agrupamento da Spondias sp. com a S. tuberosa também observado aqui neste trabalho com o
uso dos marcadores rpoC1 e rbcL. Por esta razão, a árvore filogenética apresentada na figura
9 mostra a Spondias sp e o genoma plastidial da Spondias tuberosa tendo o mesmo ancestral
comum. Da mesma maneira, a sequência de Spondias tuberosa que obtivemos e que se
ramifica na mesma posição dá suporte a afirmação de que no genoma da cajarana há
provavelmente o caráter híbrido discutido. Na mesma árvore, Spondias bahiensis e Spondias
venulosa apresentam um mesmo ancestral comum confirmando a suposição de Machado et al
(2015) para quem S. venulosa seria um potencial parental de S. bahiensis. S. purpurea e S.
cytherea estão na árvore para compor a filogenia e são mais distantes evolutivamente de
Spondias sp. É interessante observar que S. mombin e S. cytherea dividem um mesmo ponto
de ramificação. A suposição recorrente de que a cajarana que se distribui pelo Rio Grande do
Norte seria um híbrido de S. mombin e S. tuberosa resta a ser investigada com mais
ferramentas moleculares.
Figura 9. Árvore filogenética gerada com pacote MEGA a partir de sequências
obtidas com 4 espécies de Spondias (nome acrescido de PSB) e com sequências de bancos de
dados públicos (genbank).
25
5. CONCLUSÕES
As abordagens aqui desenvolvidas que visavam testar seis tipos de marcadores de
DNA barcode em plantas de Spondias bem como aportar informações adicionais à questão da
classificação da cajarana, Spondias bahiensis, foram exitosas sob diferentes aspectos.
Com relação a capacidade de utilização dos primers barcode rbcL, trnG-trnS, psbA-
trnH, rpoB, rpoC1 e matK conclui-se que todos, com exceção do gene matk, são capazes de
gerar boas amplificações de PCR, sequenciáveis, e passíveis de serem utilizadas na obtenção
de arvoes filogenéticas. Neste estudo, observou-se para três destes marcadores, rpoC, psbA-
trnH e rbcl que o grupo de Spondias se enraíza nas árvores num grupo monofilético
caraterístico. O gene matK mostrou-se de difícil amplificação em todos as plantas testadas,
requerendo ajustes nos programas de PCR e não se constitui num bom marcador para
Spondias.
A abordagem visando acessar a possível variabilidade observada na cajarana presente
nos estados da Rio Grande do Norte e Paraíba em comparação àquela da Spondias bahiensis
permitiu se chegar a conclusão, com o uso do marcador psbA-trnH, a partir das plantas
coletadas neste estudo, que não se pode afirmar que a cajarana (Spondias sp.) seja a mesma
que a Spondias bahiensis. Neste estudo conclui-se, no entanto, que a comparação de
sequência realizada entre o genoma plastidial de S. tuberosa e a sequência obtida neste
trabalho com os primers psbA-trn é idêntica reforçando a hipótese já citada na literatura que
S. tuberosa é o potencial genitor feminino de Spondias sp e de S. bahiensis.
26
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35
ANEXO 1 – Alinhamento de sequência entre fragmento de sequência gerada por
primers psbA-trnH em Spondias sp do Rio Grande do Norte e genoma plastidial de
S.tuberosa.
-
__________________________________________________________________________
36
ANEXO 2 – Alinhamento de sequência entre fragmento de sequência gerada por
primers psbA-trnH em Spondias sp do Rio Grande do Norte e genoma plastidial de S.
bahiensis
37
ANEXO 3 – Alinhamento de sequência entre fragmento de sequência gerada por
primers psbA-trnH em Spondias sp do Rio Grande do Norte em comparação com a
mesma região em de S.tuberosa
ANEXO 4 – Sequências geradas para Spondias sp. com primers psbA-trnH-
__________________________________________________________________________
>Spondias sp_trn-PSB
GCATGGTGGATTCACAATCCACTGCCTTGATCCACTTGGCTACATCCGCCCC
TNCCCTATTTCAAAAATTATACAAAAAACAAAGATTCCAATTTCTGATCATTATTTTT
TATCATTATTCTTTCCTTTCTCTTTTTTTCTTTTATATTAAAAAAACTGTAAAATAATA
ATTATTAAATTGGAATTAAAATAATTTATTAGATTTTTCTCTTTTTTTTATCTAATAGAA
TATAGATTCTATTTTCTATATTCTTCTATATATATTTGATTAATATTCTATCGATTCTAAT
ATATATTAGAATATTTTTCTCTATTATTAAATAGATAGAAATTAATTATTTCTATTTATA
CAAATGAAATCTATATTAATTAATTCTAATTAAATTATTAGTACATAAGTAAAACACG
AAATCAAATGCATAAAAATACTTGTGTTTTGGTAAAAAGTAAACAAAAAAATGTAT
GGAAATAAAAAAATACTAAAGAAAAACTACTAAATAACGGAGCAATACCAATTTAT
TGCAAGAGGGTCGGTATTACTCCGTTATTTTAAAAACTCGTATACACAAAGACCGA
AATCTTATCCATTTGTGGATGGA
>Spondias cytherea trn_PSB
38
TTCACAATCCACTGCCTTGATCCACTTGGCTACATCCGCCCCTCCACTATTTC
AAAAATTATACAAAAAACAAAGATTGCAATTTCTGATCATTATTTTTTATCATTATTC
TTTCCTTTCTCTTTTTTTTCTTTTATATTAAATTAACTGTAAAATAATAATTATTAAATT
GGAAATTGGAATTCAAATAATTTGTTAGATTTTTTGTTAGATTTTTATCTTTTTTTATC
TAATAGAATATAGATTCTATTCTCTTATCTAAGAAAATAGAGATTCTATTTTCTATATT
CTTCTATATATATTAGATATATTAGATTAATATTTTATCGATTCTAATATATATTAGAATA
TTTTTCTCTATTATTAAATAGATAGAAATTCATTTTTTCAATTTATACAAACGAAATCT
ATATTAATTAATTCTAATTAAATTATTAGTACATAAGTAAAACACTAAATCAAATGCAT
AAAAATACTTGTGTTTTGGTAAAAAGTAAACAAAAAAATGTATGGAAATAAAAAA
ATACTAAAAAAAAACTACTAAATAACGGAGCAATACCAATTTATTGCAAATTTATTG
CAAGAGGGTCGGTATTACTCCGTTATTTTAAAAACTCGTATACACAAAGACCGAAA
TCTTATCCATTTGTGGATGGAGCT
>Spondias purpúrea trn_PSB
ATTATACAAAAAACAAAGATTCCAATTTCCAAAATTGGAATTCAAATAATTT
GTTAGATTTTTTGTTAGATTTTTATCTTTTTTTTTTATCTAATAGAATATAGATTCTATT
TTCTATATTCTTCTATATATATATTAGATTAATATTCTATCGATTCTAATATATATTAGAAT
ATTTTTCTCTATTATTAAATAGATAGAAATTAATTATTTCTATTTATACAAATGAAATCT
ATATTAATTAATTCTAATAAAATTATTAGTACATAAGTAAAACACTAAATCAAATGCA
TCAAAATACTTGTGTTTTGGTAAAAAGTAAACAAAAAAATGTATGGAAATAAAAAA
ATACTAAAGAAAAACTACTAAATAACGGAGCAATACCAATTTATTGCAAATTTATTG
CAAGAGGGTTGGTATTACTCCGTTATTTTAAAAACTCGTATACACAAAGACCGAAA
TCTTATCCATTTGTGGATGGAGCTTCAA
>Spondias tuberosa trn_PSB
GATTCACAATCCACTGCCAAGATCCACTTGGCTACATCCGCCCCTCCACTAT
TTCAAAAATTATACAAAAAACAAAGATTCCAATTTCTGATCATTATTTTTTATCATTA
TTCTTTCCTTTCTCTTTTTTTCTTTTATATTAAAAAAACTGTAAAATAATAATTATTAA
ATTGGAATTAAAATAATTTATTAGATTTTTCTCTTTTTTTTATCTAATAGAATATAGATT
CTATTTTCTATATTCTTCTATATATATTTGATTAATATTCTATCGATTCTAATATATATTAG
AATATTTTTCTCTATTATTAAATAGATAGAAATTAATTATTTCTATTTATACAAATGAAA
TCTATATTAATTAATTCTAATTAAATTATTAGTACATAAGTAAAACACGAAATCAAAT
GCATAAAAATACTTGTGTTTTGGTAAAAAGTAAACAAAAAAATGTATGGAAATAAA
AAAATACTAAAGAAAAACTACTAAATAACGGAGCAATACCAATTTATTGCAAGAGG
GTCGGTATTACTCCGTTATTTTAAAAACTCGTATACACAAAGACCGAAATCTTATCC
ATTTGTGGATGGA