From biochemistry to breeding: biochemical and genetic variability of Acrocomia aculeata seeds for selection strategies
DOI:
https://doi.org/10.34188/bjaerv8n4-025Palavras-chave:
degraded área, macauba, biochemical traits, palm treeResumo
Acrocomia aculeata is a species widely found in the Brazilian Cerrado, with significant economic and environmental potential. It is used for biofuels, construction, human and animal nutrition, and recovery of degraded areas. Evaluating the genetic variability of natural populations is crucial for characterizing A. aculeata seeds through the selection and correlation of their chemical compounds, such as starch, carbohydrates, lipids, micronutrients (N, P, K, Ca, Mg, and S), and reserve proteins. Seeds were collected from 30 open-pollinated matrix trees in a degraded area of the former “Engenheiro Sergio Motta” Hydroelectric Power Plant construction site in Rosana, São Paulo, Brazil. Statistical analyses, based on a randomized block design with 30 progenies and four replications, examined 13 characteristics by mean, variance, and standard deviation. Genetic correlations, divergence by the Generalized Mahalanobis Distance (D²), grouping by the Tocher Optimization Method, and the Mulamba & Mock index were estimated, revealing five distinct groups of individuals (84% in the first group, 7% in the second, and 3% in each of the three subsequent groups). The Mulamba & Mock index indicated satisfactory results for selection aimed at increasing biochemical compounds, highlighting the genetic variability of the population and potential sources for future breeding and conservation programs.
Referências
Abdala L, Moraes MLT, Rechia CGV, Giorgini JF, Sá ME, Polizeli MLTM (2002) Biochemical traits useful for the determination of genetic variation in a natural population of Myracrodrum urundeuva. Pesqui Agropecu Bras 37 (7):909-916. https://doi.org/10.1590/S0100-204X2002000700003
Ahmed S, Shah P, Ahmed O (2022) Biochemistry, Lipids. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing. https://doi.org/10.1053/BC004569
Alfaro-Solís JD, Montoya-Arroyo A, Jiménez VM, et al. (2020) Acrocomia aculeata fruits from three regions in Costa Rica: an assessment of biometric parameters, oil content and oil fatty acid composition to evaluate industrial potential. Agroforest Syst 94:1913-1927. https://doi.org/10.1007/s10457-020-00511-8
Amaral FP (2007) Estudo das características físico-químicas dos óleos da amêndoa e polpa da macaúba [Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. ex Mart]. Dissertação, Faculdade de Ciências Agronómicas da Unesp - Campus de Botucatu. Botucatu, 66p. http://hdl.handle.net/11449/90468
Amaral FP, Broetto F, Batistella CB, Jorge SMA (2011) Extração e caracterização qualitativa do óleo da polpa e amendoas de frutos de macaúba [Acrocomia aculeata] (Jacq) [Lodd. ex Mart] coletada na região de Botucatu, SP. Rev Energ Agric 26 (1):12-20. https://doi.org/10.17224/EnergAgric.2011v26n1p12-20
Andrade MHC, Vieira AS, Aguiar HF, et al. (2006) Óleo do fruto da palmeira macaúba - parte i: uma aplicação potencial para indústrias de alimentos, fármacos e cosméticos. In: I TECNIQ Seminário sobre Tecnologia na Indústria Química, anais 3º seminario ALBIQUIM de tecnologia. Rio de Janeiro, 11p.
Anthonisen DG, Schirmer M, Silva SDAE, Freire EC (2006) Teor de óleo em sementes de mamona de variedades introduzidas na zona sul do Rio Grande do Sul. In: II Congresso Brasileiro de Mamona, Sergipe. Resumos. Sergipe, p.15-22.
Antoniassi R, Freitas SC, Silva TS, Santiago MCPA, Wilhelm AE, Junqueira NTV (2020) Impact of genotype on fatty acid profile, oil content and nutritional value of the sweet fruits of Acrocomia aculeata. Rev Bras Frutic 42 (6). https://doi.org/10.1590/0100-29452020796
Apriyanto A, Compart C, Fettke J (2022) A review of starch, a unique biopolymer – structure, metabolism and in planta modifications. Plant Sci 318. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2022.111223
Araujo AM (1996) Tamanho populacional e tamanho amostral: a minimização dos riscos. Rev Bras Genet 19 (4):1-5.
Baltar VT, Sousa CA, Westphal MF (2014) Mahalanobis’ distance and propensity score to construct a controlled matched group in a Brazilian study of health promotion and social determinants. Rev Bras Epidemiol 17 (3):668-679. https://doi.org/10.1590/1809-4503201400030008
Bremmer JN (1960) Determination of nitrogen in soil by the Kjeldahl method. J Agric Sci 55:11-33. https://doi.org/10.1017/S0021859600021572
Canuto DSO (2005) Variação genética entre e dentro de populações Naturais de Dipteryx alata vog. Por caracteres fisiológicos e Bioquímicos de sementes. Tese de Doutorado, Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Universidade Estadual Paulista, 88p.
Carpita NC, Gibeaut DM (1993) Structural models of primary cell walls in flowering plants: consistency of molecular structure with the physical properties of the walls during growth. Plant J 3 (1):1-30. https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.1993.tb00007.x
Chuba CAM, Argandona EJS, Homem GR, Tommaselli MAG (2010) Modelo de viabilização da produção do consorcio: macaúba (Acrocomia acuelata) e cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) XXX Encontro Nacional de Energia e Produção ENEGEP. São Carlos, SP, Brasil, 11p.
Ciconini G, Favaro SP, Roscoe R (2012) Caracterização de frutos e óleo de polpa de macaúba dos biomas Cerrado e Pantanal do estado de Mato Grosso do Sul, Brasil. Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, 105p.
Cruz CD (2001) Programa Genes: aplicativo computacional em genética e estatística: versão Windows. Viçosa: Editora UFV, 648p.
Cruz CD, Regazzi AJ (2001) Modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. 2.ed.rev. Viçosa, Editora UFV, 390p.
Cho YG, Kang KK (2020) Functional analysis of starch metabolism in plants. Plants 9:1152. doi:10.3390/plants9091152
Dalbosco ED, Krause W, Neves LG, Araújo DV, Hiega KMR, Silva CG (2018) Parametric and non-parametric indexes applied in the selection of sour passion fruit progenies. Rev Bras Frutic 40(1) https://doi.org/10.1590/0100-29452018282
Dias LAS, Kageyama PY (1991) Variação genética em espécies arbóreas e consequências para o melhoramento florestal. Agrotrópica 3(3):119-127
Dubois M, Gilles KA, Hamilton JK, Rebers PA, Smith F (1956) Colorimetric method for determination of sugar and related substances. Anal Chem 28:350-356 https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ac60111a017
Embrapa (2007) Agencia de informação Embrapa: Bioma cerrado. Disponível em: http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/Agencia16/AG01/Abertura.html Brasil, Ministério da agricultura, Pecuaria e Abastecimento.
Fahy E, Cotter D, Sud M, Subramaniam S (2011) Lipid classification, structures and tools. Biochim Biophys Acta 1811(11):637-647. https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2011.06.009
Fortes ICP, Baugh PJ (1999) Study of Analytical On-line Pyrolysis of Oils from Macauba Fruit (Acrocomia sclerocarpa M) via GC/MS. J Braz Chem Soc 10(6):469-477. https://doi.org/10.1590/S0103-50531999000600009
Garcia-Agustin P, Primo-Millo E (1989) Ultrastructural and biochemical changes in cotyledon reserve tissues during germination of citrus seeds. J Exp Bot 40:383-390. https://doi.org/10.1093/jxb/40.3.383
Gonçalves JLM, Stape JL, Benedetti V, Fessel VAG, Gava JL (2000) Reflexo do cultivo mínimo e intenso do solo em sua fertilidade e na nutrição das árvores. In: Nutrição e fertilização florestal. Piracicaba: IPEF, pp 1-57
Guedes JS, Lima DC, Castanha N, Matta Junior MD, Augusto PDE (2021) Physicochemical and functional properties of a novel starch from uvaia (Eugenia pyriformis) seed, a native fruit from Brazil. J Food Process Preserv 45. https://doi.org/10.1111/jfpp.15845
Gupta RB, MacRitchie F (1994) Allelic variation at glutenin subunit and gliadin loci, Glu-1, Glu-3 and Gli-1, of common wheats. II. Biochemical basis of the allelic effects on dough properties. J Cereal Sci 19(1):19-29. https://doi.org/10.1006/jcrs.1994.1004
Hiane PA, Baldasso PA, Marangoni S, Macedo MLR (2006) Chemical and nutritional evaluation of kernels of bocaiuva. Cienc Tecnol Campinas 26(3):683-689. https://doi.org/10.1590/S0101-20612006000300031
Hostettler C, Kölling K, Santelia D, Streb S, Kötting O, Zeeman SC (2011) Analysis of Starch Metabolism in Chloroplasts. In: Jarvis R (ed) Chloroplast Research in Arabidopsis. Methods Mol Biol 775. https://doi.org/10.1007/978-1-61779-237-3_21
Kurihara DL, Encinas JI, Paula JE (2005) Levantamento da arborização do campus da Universidade de Brasília. Cerne 11(2). https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=74411203
Leitão AC, Silva OA (2004) Variação sazonal de macronutrientes em uma espécie arbórea de cerrado, na Reserva Biológica e Estação Experimental de Mogi-Guaçu, estado de São Paulo, Brasil. Rodriguésia 55(84). https://doi.org/10.1590/2175-78602004558408
Lewis PO (2001) A Likelihood Approach to Estimating Phylogeny from Discrete Morphological Character Data. Syst Biol 50(6):913-925. https://doi.org/10.1080/106351501753462876
Li-Beisson Y, Shorrosh B, Beisson F, et al. (2013) Acyl-Lipid Metabolism. The Arabidopsis Book 11. https://doi.org/10.1199%2Ftab.0161
Liberal OHT, Coelho RC (1980) Manual do laboratório de análise de sementes. Niterói: Empresa de Pesquisa Agropecuária do Estado do Rio de Janeiro, 95p
Lima MM, Pedrozo EA, Junqueira NTV (2008) Análise diagnóstica da filière de biodiesel da macaúba, no Cerrado brasileiro. In: 9º Simpósio nacional sobre o cerrado, 2º simpósio internacional sobre savanas tropicais, Brasília, 2008
Lorenzi GMA (2006) Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. ex Mart. - Arecaceae: bases para o extrativismo sustentável. Tese. Programa de Pós-graduação em Agronomia, Universidade Federal do Paraná, 172p.
Lorenzi H (2010) Flora Brasileira: Arecaceae (Palmeiras). Instituto Plantarum de Estudos da Flora LTDA, Nova Odessa – SP, Brasil. https://repositorio.inpa.gov.br/handle/1/35944
Lowry OH, Rosebrough NJ, Farr AL, Randall RJ (1951) Protein measurement with the folin phenol reagent. J Biol Chem 193:265-275.
Machado C (2016) Manejo e conservação genética, Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. ex Mart. no Pontal do Paranapanema. Tese de Mestrado. Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Universidade Estadual Paulista, 67p. http://hdl.handle.net/11449/137948
MacNeill GJ, Mehrpouyan S, Minow MAA, et al. (2017) Starch as a source, starch as a sink: the bifunctional role of starch in carbon allocation. J Exp Bot 68(16):4433-4453. https://doi.org/10.1093/jxb/erx291
Malavolta E, Vitti GC, Oliveira SA (1989) Avaliação do estado nutricional das plantas: princípios e aplicações. 2nd ed. Piracicaba: POTAFOS, 319p
Manfio CE, Motoike SY, Santos CEMD, et al. (2011) Repeatability in biometric characteristics of macaw palm fruit. Ciência Rural, Santa Maria 41(1):70-76. https://doi.org/10.1590/S0103-84782011000100012
Mantovani JE, Pereira A (1998) Estimativa da integridade da cobertura vegetal de Cerrado através de dados TM/Landsat. In: Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto.
Marschner P (2012) Marschner's Mineral Nutrition of Higher Plants. 3rd ed. London: Academic Press. 621p. ISBN: 0123849063, 9780123849069
McLachlan GJ (1999) Mahalanobis Distance. Resonance 26. https://www.ias.ac.in/article/fulltext/reso/004/06/0020-0026
Mendes JA (1996) Distribuição espacial, fenologia e compartimentação de três espécies de Qualea (Vochysiaceae) na Reserva Biológica de Mogi-Guaçu - SP. Tese de Doutorado, Instituto de Biociências, UNESP, Rio Claro, 201p.
Militão FT, Morais GA (2023) Mudanças Multitemporiais no uso do solo e o efeito na distribuição das Arecaceae e na nidificação de Amazona aestiva em propriedades rurais de Ivinhema – MS, Brasil: Multi-temporal Land Use Changes and their Effects on the Distribution of Arecaceae and Nesting of Amazona aestiva in Rural Properties of Ivinhema - MS, Brazil. Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, 6(3), 2364–2380. https://doi.org/10.34188/bjaerv6n3-033
Mooz ED, Castelucci ACL, Spoto MHF (2012) Potencial tecnológico e alimentício de frutos de macaúba Acrocomia aculeata (jacq.) Lodd. Revista Brasileira de Pesquisa em Alimentos, Campo Mourão 3(2):86-89.
Morais RA, Teixeira GL, Ferreira SRS, Cifuentes A, Block JM (2022) Nutritional Composition and Bioactive Compounds of Native Brazilian Fruits of the Arecaceae Family and Its Potential Applications for Health Promotion. Nutrients 14:4009. https://doi.org/10.3390/nu14194009
Morais RA, Teixeira GL, Martins GAS, Ferreira SRS, Block JM (2024) Comprehensive evaluation of the chemical profile and antioxidant potential of buritirana (Mauritiella armata) an underexplored fruit from Brazilian Cerrado. Food Research International 179. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2024.113945
Mota JC, Almeida MM, Alencar VC, Curi WF (2009) Impactos e benefícios ambientais, econômicos e sociais dos biocombustíveis: uma visão global. Engenharia Ambiental, Espírito Santo do Pinhal 6(3):220-242.
Motta PEF, Curi N, Oliveira-Filho AT, Gomes JBV (2002) Ocorrência da macaúba em minas gerais: relação com atributos climáticos, pedológicos e vegetacionais. Pesquisa Agropecuária Brasileira. Brasília 37(7):1023-1031. https://doi.org/10.1590/S0100-204X2002000700017
Mulamba NN, Mock JJ (1978) Improvement of yield potential of the Eto Blanco maize (Zea mays L.) population by breeding for plant traits. Egypt Journal of Genetics and Cytology, Alexandria 7:40-51. cabidigitallibrary.org/doi/full/10.5555/19791677302
Nadarajapillai N, Wijewantha RT (1967) Productivity potentials of rubber seed. Rubber Research Bulletin of Ceylon, Dartonfield 2:8-17.
Pires MB, Amante ER, Lopes AL, Rodrigues AMC, Silva LHM (2019) Peach palm flour (Bactris gasipae KUNTH): potential application in the food industry. Food Sci Technol 39(3):613-619. https://doi.org/10.1590/fst.34617
Piza MR, Luz SROT, Andrade VT, et al. (2023) Multiple Traits Selection Strategies: A Proposal for Coffee Plant Breeding. Agronomy 13:2033. https://doi.org/10.3390/agronomy13082033
Pfister B, Zeeman SC (2016) Formation of starch in plant cells. Cell Mol Life Sci 73:2781-2807. https://doi.org/10.1007/s00018-016-2250-x
Pregnolato W, Pregnolato NP (1985) Normas analíticas do Instituto Adolfo Lutz: métodos químicos e físicos para análise de alimentos. 3rd ed. São Paulo: Secretaria Estadual e Saúde. 533p.
Primack RB, Rodrigues E (2001) Biologia da conservação. Londrina: E. Rodrigues. 328p.
Queiroz FA (2009) Impactos de sojicultura de exportação sobre a biodiversidade do Cerrado. Sociedade & Natureza 21(1):193-209. https://doi.org/10.1590/S1982-45132009000200013
Quintana LG, Carvalho AM, Coser TR, Souza AM, Malaquias JV, Ferreira EA (2013) Liberação de nutrientes durante a decomposição de resíduos vegetais de macaúba em áreas com variações de lençol freático. 8° Congresso Internacional de Bioenergia, São Paulo. http://www.alice.cnptia.embrapa.br/alice/handle/doc/1001912
Resende MDV (2002) Genética biométrica e estatística no melhoramento de plantas perenes. Brasília: EMBRAPA Informação Tecnológica. 975p.
Resende MDV (2007a) Matemática e estatística na análise de experimentos e no melhoramento genético. Colombo: Embrapa Florestal. 561p.
Resende MDV (2007b) SELEGEN REML/BLUP: sistema estatístico e seleção genética computadorizada via modelos lineares mistos. Colombo: Embrapa Florestas.
Ribeiro AJM (2014) Proteína. Revista de Ciência Elementar 2(3):1-5.
Rodwell VW, Bender DA, Botham KM, Kennelly PJ, Weil PA (2021) Bioquímica ilustrada de Harper. 31st ed. Porto Alegre: AMGH. ISBN: 6558040034, 9786558040033
Santos AP, Nunes ACP, Garuzzo MSPB, Corrêa RX, Marques FG (2022) Genetic variability and predicted gain in progeny tests of native Atlantic Forest timber species: Cariniana legalis, Cordia trichotoma, and Zeyheria tuberculosa. Ann For Res 65(1):85-96. https://doi.org/10.15287/afr.2022.2106
Santos MFG, Alves RE, Brito ES, Silva SM, Silveira MRS (2017) Quality characteristics of fruits and oils of palms native to the Brazilian Amazon. Rev Bras Frutic 39(Spe). https://doi.org/10.1590/0100-29452017305
Santos W, Araújo EG, Souza DCL, Silva JR, Recco CRSB, Moraes MLT, Aguar AV (2016) Divergência genética entre progênies de polinização aberta de Pinus caribaea var. hondurensis a partir de caracteres quantitativos. Pesq Flor Bras 36(86):127-133. https://doi.org/10.4336/2016.pfb.36.86.920
Santos W, Souza BM, Zulian DF, Alves GTR, Moraes MLT, Sousa VA, Aguiar AV (2021) Divergencia genética entre progenies de Cordia trichotoma en una plantación mixta con Dalbergia nigra. Madera y Bosques 27(2). https://doi.org/10.21829/myb.2021.2722188
Sarmento MB, Villela FA (2010) Sementes de espécies florestais nativas do sul do Brasil. Informativo Abrates, Londrina 20(1-2):39-44.
Shewry PR, Halford NG (2002) Cereal seed storage proteins: structures, properties and role in grain utilization. J Exp Bot 53(370):947-958. https://doi.org/10.1093/jexbot/53.370.947
Showalter AM (1993) Structure and function of plant cell wall proteins. The Plant Cell 5(1):9. https://doi.org/10.1105%2Ftpc.5.1.9
Silva AR, Dias CTS (2013) A cophenetic correlation coefficient for Tocher’s method. Pesq Agropec Bras 48(6):589-596. https://doi.org/10.1590/S0100-204X2013000600003
Silva MR, Lacerda DBCL, Santos GG, Martins DMO (2008b) Caracterização química de frutos nativos do cerrado. Ciência Rural, Santa Maria 38(6):1790-1793. https://doi.org/10.1590/S0103-84782008000600051
Silva ND, Silva Júnior AG, Perez R, Ávila MBR (2008a) Avaliação da produção agrícola da macaúba. Bioenergia, Universidade Federal de Viçosa.
Smith AM (2017) Starch in the Arabidopsis plant. The Arabidopsis Book 15. https://doi.org/10.1002/star.201100163
Soares SD, Dos Santos OV, Da Conceição LRV, et al. (2023) Nutritional and technological properties of Albino Peach Palm (Bactris gasipaes) from the Amazon: influence of cooking and drying. Foods 12:4344. https://doi.org/10.3390/foods12234344
Sousa LA, Maciel GM, Juliatti FC, Beloti IF, Cardoso DBO, Siquieroli ACS (2021) Genetic parameters and selection of biofortified lettuce genotypes based on selection indices. Braz J Agric Environ Eng 25(11):772-778. https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v25n11p772-778
Sturgis FE, Miears RJ, Walker RK (1952) Protein in rice as influenced by variety and fertilizer levels. Louisiana Exp Stn Tech Bull, Louisiana, pp.1-466. https://repository.lsu.edu/agexp/94
Teixeira DHL, Oliveira MSP, Gonçalves FMA, Nunes JAR (2012) Índices de seleção no aprimoramento simultâneo dos componentes da produção de frutos em açaizeiro. Pesq agropec bras, Brasília 47(2):237-243. https://doi.org/10.1590/S0100-204X2012000200012
Teles HDF, Pires LL, Garcia J, Rosa JQS, Farias JG, Naves RV (2011) Ambientes de ocorrência natural de macaúba. Pesq Agropec Trop, Goiânia 41(4):595-601. https://doi.org/10.5216/pat.v41i4.11851
Terres LR, Lenz E, Castro CM, Pereira AS (2015) Estimativas de ganhos genéticos por diferentes índices de seleção em três populações híbridas de batata. Hortic Bras 33:305-310. https://doi.org/10.1590/S0102-053620150000300005
Tetlow IJ, Morell MK, Emes MJ (2004) Recent developments in understanding the regulation of starch metabolism in higher plants. J Exp Bot 55(406):2131-2145. https://doi.org/10.1093/jxb/erh248
Usman MG, Rafii MY, Ismail MR, Malek MA, Latif MA, Oladosu Y (2014) Heat shock proteins: functions and response against heat stress in plants. Int J Sci Technol Res 3(11):107-114.
Vale AC (2007) Estudo Laboratorial da Viabilidade do Uso de Fibras de Coco em Misturas Asfálticas do Tipo SMA. Dissertação de Mestrado, Programa de Mestrado em Engenharia de Transportes, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 125p. http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/1445
Yamaguchi N, Winter CM, Wellmer F, Wagner D (2015) Identification of direct targets of plant transcription factors using the GR fusion technique. In: Alonso J, Stepanova A (eds) Plant Functional Genomics. Methods in Molecular Biology, vol 1284. Humana Press, New York, pp. 171-185. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-2444-8_6
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
- O conteúdo dos artigos é de responsabilidade exclusiva dos autores.
- É permitida a reprodução total ou parcial do conteúdo dos artigos, desde que citada a fonte.
- Artigos com plágio serão recusados, e o autor do plágio perderá o direito de publicar nesta revista.
- Os nomes e endereços informados nesta revista serão utilizados exclusivamente para os serviços prestados por esta publicação e não estão disponíveis para outros fins ou a terceiros.
- Depois de enviar os artigos, os autores cedem os direitos autorais de seus artigos ao BJAER. Se você se arrepender da submissão, o autor tem o direito de solicitar ao BJAER que não publique seu artigo. Porém, essa solicitação deve ocorrer até dois meses antes da divulgação do número que o artigo será publicado.
- O BJAER usa a licença Creative Commons CC BY. Informações sobre esta licença podem ser encontradas em: https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
Brazilian Journal of Animal and Environmental Research (BJAER) se reserva o direito de efetuar nos originais alterações de ordem normativa, ortográfica e gramatical, com vistas a manter o padrão culto da língua, respeitando, porém, o estilo dos autores. Os trabalhos finais não serão enviadas aos autores.