From biochemistry to breeding: biochemical and genetic variability of Acrocomia aculeata seeds for selection strategies

Autores

  • Marcelo Augusto Mendes Alcantara
  • Marcela Aparecida de Moraes Silvestre
  • Ana Carolina Souza Friia
  • Alef Carvalho Batista
  • Bruno César Rossini
  • Silvelise Pupin
  • Patricia Ferreira Alves
  • Mario Luiz Teixeira de Moraes
  • Celso Luis Marino
  • Miguel Luiz Menezes Freitas

DOI:

https://doi.org/10.34188/bjaerv8n4-025

Palavras-chave:

degraded área, macauba, biochemical traits, palm tree

Resumo

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.

     

Biografia do Autor

Marcelo Augusto Mendes Alcantara

Marcela Aparecida de Moraes Silvestre

Ana Carolina Souza Friia

Alef Carvalho Batista

Bruno César Rossini

Silvelise Pupin

Patricia Ferreira Alves

Mario Luiz Teixeira de Moraes

Celso Luis Marino

Miguel Luiz Menezes Freitas

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

2025-10-21

Como Citar

Alcantara, M. A. M., Silvestre, M. A. de M., Friia, A. C. S., Batista, A. C., Rossini, B. C., Pupin, S., Alves, P. F., Moraes, M. L. T. de, Marino , C. L., & Freitas, M. L. M. (2025). From biochemistry to breeding: biochemical and genetic variability of Acrocomia aculeata seeds for selection strategies. Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, 8(4), e82986. https://doi.org/10.34188/bjaerv8n4-025

Edição

Seção

Artigos originais