We investigated how demography, including wildfires, affected the genetic structure of strawberry tree (Arbutus unedo L.) populations. Fifteen natural populations in different ecological conditions were sampled, about 30 trees per stand, representative of the distribution range of the species in the country. Fifteen haplotypes were obtained after screening the individuals with the four chloroplast microsatellites. Our aims were: i) to investigate spatial the genetic structure the species, and ii) to disclose the historical demographic processes shaping the genetic structure. The obtained information will be used in the species improvement and in the design and management of conservation programs. Four clusters were identified by BAPS (Bayesian Analysis of Population Structure) analysis. A “northern” cluster, including populations from the North of the Douro River, a “centre” cluster with populations from the littoral and inland, a “southern” cluster in the Algarve region, and a four cluster with a single population (Serra de S. Mamede: SM). Peneda-Gerês (PG) and Monchique (M) populations were single-haplotyped. They had probably experienced bottlenecks due to wildfires. The hierarchical AMOVA showed a stronger differentiation among BAPS clusters than among populations within clusters: ΦCT = 50%, ΦSC = 10%, respectively. The relatively low among populations within clusters differentiation could be explained by the common postglacial history of nearby populations, which might also be connected through bird-mediated seed flow. The average level of haplotypic variation within populations was 0.40, probably originated during stand foundation. We hypothesize that seeds dispersed by birds, probably from different origins, were the source of natural stands original variability. Some stands had very low haplotypic diversity, the outlier population SM (0.13) and two populations (PG and M) with a value equal to zero.

1. O medronheiro:
da diversidade à ecologia
Maria Margarida Ribeiro1,2*, Luis Quinta-Nova1,3*
1 Unidade Departamental de Silvicultura e Recursos Naturais, Escola Superior Agrária do Instituto Politécnico
de Castelo Branco, Castelo Branco; Centro de Estudos Florestais, ISA-UTL, Lisboa
2 Centro de Estudos Florestais, Tapada da Ajuda, 1349-017 Lisboa. Portugal.
3 Centro de Estudos de Recursos Naturais, Ambiente e Sociedade, Castelo Branco. Portugal.
III Ciclo de Conferências
Conselho Técnico-Científico

2. Enquadramento do trabalho
…o medronheiro é uma espécie autóctone, tolerante ao
stresse hídrico, a solos de baixa fertilidade e com uma
resistência activa a incêndios florestais.
Rebentação de toiça  Sertã-Figueiredo

3. Enquadramento do trabalho
…a vontade dos produtores de, apoiados em financiamento, apostar
em modernas plantações, com recurso a plantas melhoradas…
(conclusões das 1as Jornadas do Medronho, 2012, Coimbra) e a
resultados no âmbito do projeto ARBUTUS
Medronhal natural do proprietário José Simão no
Couzido (Sertã-Figueiredo).
Plantação de medronheiros do proprietário Jorge
Simões no Estreito (Oleiros) com cerca de 9 anos.

4. Nº Tarefas Parceiros Responsável
1 Colheita e preparação de amostras
IPC;IPCB;
INIAV;UC
Filomena
Gomes
2
Propagação e conservação de material
seleccionado
IPC;IPCB;
INIAV;UC
Jorge Canhoto
3 Análise química, física e fenológica dos frutos IPC; UC Justina Franco
4 Análise da qualidade da aguardente
IPC;
INIAV
Goreti Botelho
5 Diversidade genética e sistema de cruzamento IPCB; INIAV
Margarida
Ribeiro
6 O impacto económico para o sector agro-florestal
IPC;
ADPM
Fátima Oliveira
PTDC/AGR-FOR/3746/2012
ARBUTUS: Melhoramento das plantas e da qualidade dos produtos
de Arbutus unedo para o sector agro-forestal

5. Objetivos
tarefa 5
Recolha de
amostras de
plantas
selecionadas
Produção de plântulas por via
seminal para o estudo da
paternidade(30 árvores-mãe)~12
plântulas cada + 103 ‘pais’
Recolha de
amostras de 30
indivíduos em 15
populações
Extração do DNA de todo o
material
Caracterização biofísica e
ecológica dos povoamentos de
medronheiro amostrados em
Portugal usando ferramentas SIG
Relacionar os factores
ecológicos com os padrões de
diversidade genética
Qual a estrutura
genética das
populações?
Qual o sistema de
cruzamento e o fluxo
genético’

6. Impacto no
melhoramento
e na conservação
dos recursos
genéticos
Quais os
fatores
demográfico
que
determinaram
a estrutura?
Qual a
estrutura
genética das
populações?
Objetivos
específicos
Diversidade

7. Localização das 15 populações e presença de
medronheiro no Inventário Florestal Nacional (2006)
Sigla População Região
HP Herdade Parra Silves
SM São Mamede S. São Mamede
G Gardunha
Serra da
Gardunha
CH Chaves Vila Real
AV
Alvoco da Serra e
Vide
Guarda
ON Oleiros Norte Castelo Branco
PS Pampilhosa da Serra Coimbra
B Bragança Bragança
PG Peneda-Gerês S. Peneda-Gerês
BV Barranco do Velho
Sotavento
Algarvio
M Monchique
Serra de
Monchique
SF Sertã Castelo Branco
A Mata do Solitário S. Arrábida
EC Espinhaço Cão Barrocal Algarvio
V Viseu Viseu

8. Colheita de amostras
Recolha de folhas para extracção de
DNA e posterior genotipagem com
microssatélites e georreferenciação
dos indivíduos amostrados
Recolha de folhas
Arrábida
Recolha de folhas
Oleiros
Recolha de folhas
Oleiros15 povoamentos e 30
indivíduos por
povoamento.
Recolha de folhas
Gardunha
Recolha de folhas na
Sertã-Figueiredo
Georreferenciação,
Serra de S. Mamede

9. Recolha de
amostras de 30
indivíduos na
população da
Gardunha

10. Preparação de amostras e
genotipagem
Extração do DNA de todos os
indivíduos amostrados e
genotipagem com 4 do cloroplasto
Planta amostrada na
Serra da Gardunha
Preparação do produto
PCR para o sequenciador
automático
Preparação das
amostras para extração
do ADN
Análise dos fragmentos do
microssatélite do cloroplasto
AU2
Martínez-Alberola et al. 2013

11. cpSSR
 A diferenciação devido à deriva genética é
mais nítida  fragmentação
 Mais fácil de detetar afunilamentos
genéticos
 O DNA de cloroplasto das angiospérmicas é
de herança maternal  fluxo genético 
através da dispersão da semente
 Estes marcadores tem especial interesse para
estudar padrões de colonização
 O tamanho efetivo da população para o
cpDNA é mais pequeno do que para o nuDNA

12. Material e métodos
 15 populações naturais  ~ 30 ind./pop.
 4 microssatélites do cloroplasto (cpSSRs) polimórficos de
herança maternal  15 haplótipos
 Diferenciação genética entre populações estimada através das
estatísticas de diversidade haplotípica
 Elaboração de uma rede de haplótipos
 Agrupamento das populações usando estatística Baiseiana:
BAPS
 Análise de variância molecular (AMOVA), usando o modelo
hierárquico e não hierárquico.

13. Agrupamento espacial: BAPS*
A análise BAPS indica uma partição dos 15
povoamentos estudados em 4 grupos.
Um grupo a Norte, incluindo populações a
Norte do Rio Douro, um grupo Central, com
as populações do interior e litoral, um grupo a
Sul, na região do Algarve, e um quarto grupo
com uma só população (Serra de S. Mamede:
SM).
Grupo 1: [M, PG, CH, B; estrela vermelha],
Grupo 2: [HP, BV, EC; estrela verde];
Grupo 3: [A, SF, ON, G, AV, PS, V; estrela azul]
Grupo 4: [SM, estrela amarela].
*BAPS: Bayesian Analysis of Population Structure

14. AMOVA
Fonte de variação g.l. SQ
Componentes
da variância
% da
variância
total
Φ P
(a) Todas as populações
Entre pops. 14 3619.38 8.37 54.72 Φst = 0.55 <0.0001
Dentro pops. 436 3018.89 6.92 45.28
Total 450 6638.27 15.29
(b) AMOVA hierárquica
Entre grupos BAPS 3 310.689 0.99534 49.69 Φct = 0.50 <0.005
Entre pops. dentro dos grupos 11 42.920 0.09953 4.97 Φsc = 0.10 <0.0001
Dentro pops. 436 396.005 0.90827 45.34 Φst = 0.55 <0.0001
Total 450 749.614
Análise de variância molecular (AMOVA) das populações de medronheiro considerando todas
as populações (a) e com o agrupamento obtido através de BAPS (b). SQ=soma dos desvios ao
quadrado, g.l.=graus de liberdade, P=probabilidade de se obter um valor mais extremo só
devido ao acaso.

15. Distribuição e frequência dos haplótipos
Código Haplótipo Número Frequência
H1 306/282/385/370 1 0.002
H2 306/283/385/372 7 0.016
H3 306/285/385/372 6 0.013
H4 306/294/385/372 1 0.002
H5 307/278/385/372 3 0.007
H6 307/279/385/372 70 0.155
H7 307/282/385/372 6 0.013
H8 307/283/383/372 1 0.002
H9 307/283/385/370 2 0.004
H10 307/283/385/372 291 0.645
H11 307/284/385/372 13 0.029
H12 307/285/385/372 3 0.007
H13 307/294/385/372 44 0.098
H14 308/279/385/372 1 0.002
H15 308/283/385/372 2 0.004

16. Frequência dos Haplótipos/População
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0,900
1,000
AV V PS G SF ON A SM CH PG B M BV HP EC
Centro SM Norte Algarve
H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 H10 H11 H12 H13 H14 H15
O H10 é o haplótipo mais frequente em todas as pops, exceto na população SM, G e ON.
Na pop SM não existe H10 e têm 1 haplotipo privado H4.
As populações PG e M só têm um haplótipo H10
A população EC têm o maior nº de haplótipos (6) e um haplótipo privado, H12
A população AV tem tb 2 haplótipo privado: H1 e H8

17. Estimativas de diversidade genética
Pop N Nh Ne He SE N fogos D2
sh D2
sh
ng
HP 30 5 1.42 0.31 0.11 2 2.55 0.37
SM 30 3 1.15 0.13 0.08 0 3.78 0.44
G 30 4 2.24 0.57 0.05 9 5.00 0.83
CH 30 3 1.50 0.34 0.10 8 0.32 0.13
AV 31 5 2.28 0.58 0.08 5 8.52 1.11
ON 30 4 2.60 0.64 0.06 4 14.95 1.78
PS 30 4 2.11 0.54 0.07 6 1.87 0.49
B 30 3 1.59 0.38 0.09 2 10.11 0.78
PG 30 1 1.00 0.00 0.00 10 0.00 0.00
BV 30 3 1.85 0.48 0.09 4 0.44 0.44
M 30 1 1.00 0.00 0.00 3 0.00 0.00
SF 30 3 1.95 0.50 0.06 1 2.03 0.54
A 30 4 1.64 0.40 0.10 2 1.06 0.32
EC 30 6 2.96 0.69 0.08 5 1.11 0.79
V 30 3 1.61 0.39 0.10 4 1.37 0.34
Mean 30.07 3.47 1.79 0.40
SE 0.07 0.35 0.15 0.06

18. Resultados: diversidade genética
 As pops. EC e ON têm valores de diversidade genética (He) > a 64%, embora mais 3 pops.
tenham valores > a 50%: G, AV e PS.
 Existe um núcleo central de populações com diversidade genética > no centro  grupo azul.
Têm o haplótipo comum H6, que não aparece no Algarve
 EC que têm o valores mais elevado dos parâmetros de diversidade genética, inclusa no grupo
verde  as outras pops deste grupo não.
 As pops do Norte (grupo vermelho)  He mais baixo
 M e PG só têm um haplótipo H10, o mais frequente
 SM não tem o haplótipo mais frequente e tem um haplótipo privado . Tem um valor muito
baixo de He (31%), pois o haplótipo H13 > 0.9.

19. Rede de haplótipos e rotas de migração
Algarve
SM, G, ON, B, AV
Centro-Norte
Centro-Norte
Haplótipo
ancestral
SM

20. Hipóteses de colonização
• O Algarve pode ter sido um centro de diversidade da espécie, pois possui a população mais
rica em diversidade: EC. Tem haplótipo privado H11 (exceto M). Foi colonizar pelo menos a
região do Alentejo.
• O Centro pode ter constituído a região de receção de diversidade proveniente do Algarve/ou
um centro de diversidade e de radiação da espécie, pois possui um haplótipo H6 que é comum
a todas as outras pops mas não às do Algarve (e a B e PG no Norte). A herança cp é maternal
e o fluxo de genes mais importante é por semente, através dos pássaros.
•SM é diferenciada de todas as outras  população não sujeita a fogos desde 1975, sofreu
isolamento ou efeito fundador. Possui o H4 (indel)  H13 presente em algumas populações
do C e N.
• As populações do N derivaram das populações do Centro e perderam diversidade devido à
demografia (deriva genética) e/ou fogos. Este último fator pode ter sido determinante na PG.

21. Subdivisão da diversidade (CT) e riqueza alélica (CTR) nas
componentes diferenciação e diversidade de cada pop.
1. A população SM é aquela que
tem um peso maior na
diferenciação relativa a CT
2. Só as pop. G e ON têm
contribuições positivas para
ambos os parâmetros
3. As populações que mais
contribuem para a
diversidade total são AV, ON
e EC
4. PG e M contribuem
negativamente para a
diversidade total (têm um só
háplótipo
5. EC é a pop que mais
contribui para a riqueza
alélica total, seguida de BV,
SM e CH.
6. HP e AV contribuem só
positivamente para a
diversidade da riqueza em
alelos

22. 1. Metade da variação genética está entre os grupos e só 10% dentro dos
grupos  elevada diferenciação da espécie  fragmentação da espécie
devido à forma de dispersão por pássaros e abelhas/bombos.
2. A diversidade genética média das pops de 40% não é muito elevada é
provável alguma consanguinidade biparental dentro dos povoamentos 
os afunilamentos genéticos são difíceis de recuperar
3. Há que ter cuidado em programas de melhoramento no uso de poucos
clones para estabelecimento de plantações clonais  apostar no
aumento do número de clones e na propagação por semente
4. Monitorizar a diversidade genética das populações de melhoramento
5. Estabelecer um programa de conservação da espécie  ter em
consideração as pops com haplótipos privados (AV, SM , V, SF, CH e EC),
mais diversas e mais diferenciadas (exº EC, ON, SM).
Conclusões

23. Ecologia do medronheiro
Margarida Ribeiro
Sílvia Ribeiro Alexandra Ricardo
Luís Quinta-Nova
Natália Roque

24. Objetivos
1. Caracterização biofísica e ecológica dos
povoamentos de medronheiro amostrados em
Portugal usando ferramentas SIG.
2. Relacionar os factores ecológicos com os
padrões de diversidade genética.
3. Modelar a distribuição potencial do medro-
nheiro com base na análise espacial multi-
critério.
4. Disponibilizar informação aos stakeholders útil
para a gestão das explorações.

25. Variáveis biofísica estudadas com recurso a um SIG
Amostra de
Medronheiros
Espaçamento de 30 m
entre arvores
Núcleo
1km
Índice
Ombrotérmico
Índice
Termicidade
Exposição das
Encostas
Inclinação das
Encostas
Índice de
Topográfico
Uso do solo
Métricas da
Paisagem
TopografiaBioclima Histórico de
Fogos
Área Ardida
Número de
fogos
Solo
Carta de solos
Cálcio activo,
pH, textura, …
Índice de
Shannon

26. Recolha de
amostras de 30
indivíduos em
15 populações

27. Núcleo = área
envolvente
(1 km)

28. Índice Ombrotérmico (Io)
Monteiro-Henriques,T2010.
FitossociologiaepaisagemdabaciahidrográficadorioPaiva/LandscapeandphytosociologyofthePaivaRiver’shydrographicalbasin.
Ph.D.thesis..InstitutoSuperiordeAgronomia–TULisbon.Lisboa.Portugal

29. 29
Índice de Termicidade (It)
Monteiro-Henriques,T2010.
FitossociologiaepaisagemdabaciahidrográficadorioPaiva/LandscapeandphytosociologyofthePaivaRiver’shydrographicalbasin.
Ph.D.thesis..InstitutoSuperiordeAgronomia–TULisbon.Lisboa.Portugal

30. 30
Topografia - Exposição das Encostas

31. Topografia – Declive das Encostas

32. Índice de Topográfico (TPI)

33. Histórico de Áreas Ardidas (HA)

34. 34
Métricas da Paisagem

35. 35
Carta de Solos
Solos de Portugal, sua Classificação, Caracterização e Génese, a Sul
do Rio Tejo" - José Carvalho Cardoso et al.
FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION OF THE UNITED NATIONS
Version 3.6, completed January 2003

36. Abordagem estatística multivariada exploratória  caracterização das
variáveis biofísicas associadas aos núcleos  correlação entre variáveis
biofísicas (habitat) e entre núcleos, com base nas matrizes de correlação
A matriz usada (ACP) contém as variáveis biofísicas associadas aos 15
núcleos 
Ocupação do solo: índice de Shannon (SDI)
Fogos: n.º de incêndio e área ardida,
Topografia: altitude, declive, exposição e TPI (topographic position index
= índice de rugosidade)
Solos: % areia, % limo, % argila, pH, % matéria orgânica (MO), % Ca
activo (CaCO3), densidade aparente (DA), relação C/N.
Clima: índice de termicidade (It) e índice ombrotérmico (Io).
ACP (Análise de Componentes Principais )

37. Altitude
SDI
n_incendio
Area_Ardidadeclive
Exposição
TPI
% areia
% limo
% argila
pH
MO
% CaCO3
DA
C/N
It
Io
-1
-0,75
-0,5
-0,25
0
0,25
0,5
0,75
1
-1 -0,75 -0,5 -0,25 0 0,25 0,5 0,75 1
F2(19,58%)
F1 (36,47 %)
Variáveis biofísicas (56,05 %)

38. Análise preliminar dos resultados
• A variáveis biofísicas mais explicativas correspondem aos parâmetros
do solo: % areia, % limo, % argila, pH, % matéria orgânica (MO), % Ca
activo (CaCO3), densidade aparente (DA).
• O TPI também é uma variável explicativa
• O índice de termicidade também é uma variável explicativa
• A índice de Shannon (variedade de ocupação do solo) é pouco
explicativa

39. Alvoco
Arrabida
Barrocal Algarvio
Braganca
Chaves
Gardunha
Mata da
Albergaria
Monchique
Oleiros Norte
Pampilhosa
Sao Mamede
Serra Caldeirao
Serta
Silves
Viseu
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5
F2(19,58%)
F1 (36,47 %)
Povoamentos
2
3
1

40. Análise dos grupos
Grupo 1 (Arrábida)  é explicado por uma mais elevada razão C/N do solo.
Conjuntamente com elevados valores de TPI e de índice de termicidade.
Grupo 2 (serras do Algarve)  elevado índice de termicidade, baixo índice
ombrotérmico e presença de CaCO3 no solo.
Grupo 3 (Pinhal interior)  têm uma elevada quantidade de MO no solo e
elevados valores de materiais finos no solo. Estes povoamentos são
caracterizados por valores intermédios de SDI, predominância de
povoamentos monoespecíficos (se de coberto fechado, antagonizam o
medronheiro).
Ardeu desde 1975  Mata de Albergaria > 10 vezes
São Mamede = 0 vezes.
Mata da Albergaria é o povoamento com o índice ombrotérmico mais elevado
(com mais de 12 pontos de diferença).
A Gardunha apresenta um solo com elevadas percentagens de limo e argila.

41. 41
Análise multicritério
Classificação das variáveis em três níveis de aptidão
Adaptado de Correia e Oliveira (1999 e 2003), Dias et al. (2008) e Silva e Neto (2013)
Superior à referencia (3) Referencia (2) Inferior à referencia (1)
Carateristicas-
dignóstico
Armazenamento de água
Profundidade expansível
Sem Limitações
Calcário ativo
Características vérticas
Descontinuidade textural
Drenagem externa
Drenagem interna
Espessura efetiva
Afloramento rochoso
Áreas improdutivas
Salinidade
Bioclima
Halo-mediterrânica
Ibero-mediterrânea
Oro-atlântica
Atlante-mediterrânea
Aluvio-mediterrânea
Subatlântica
Submediterrânea
Mediterrâneo-atlântica
Declives 0 a 15 % 15% a 35% > 35 %

42. Análise multicritério
Aptidão elevada
Aptidão média
Aptidão reduzida ou nula
Ocorrências de Arbutus unedo

43. Agradecimentos
Doutor Andrea Piotti
Doutora Illaria Spanu
Doutor Beppe Vendramin
Engenheira Natália Roque
Engenheira Ângela Antunes
Engenheiro Tiago Caldeira
Engenheiro Carlos Grácio
Engenheiro Luís Manso
Engenheira Graça Diogo
Engenheira Teresa Coelho
Aluno Mayller Correia Viegas
Aluna Cláudia Isabel Facundo
Engº. João Gama
Proprietário José Simão
Engenheiro José Mata
Senhora Ana dos
Viveiros Aliança Florestal

44. Obrigada pela vossa
atenção