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Selected Abstracts

Susceptibility of Common and Rare Plant Species to the Genetic Consequences of Habitat Fragmentation

CONSERVATION BIOLOGY, Issue 3 2007
OLIVIER HONNAY
diversidad genética; endogamia; fragmentación de hábitat; sistema reproductivo; tamaño poblacional Abstract:,Small plant populations are more prone to extinction due to the loss of genetic variation through random genetic drift, increased selfing, and mating among related individuals. To date, most researchers dealing with genetic erosion in fragmented plant populations have focused on threatened or rare species. We raise the question whether common plant species are as susceptible to habitat fragmentation as rare species. We conducted a formal meta-analysis of habitat fragmentation studies that reported both population size and population genetic diversity. We estimated the overall weighted mean and variance of the correlation coefficients among four different measures of genetic diversity and plant population size. We then tested whether rarity, mating system, and plant longevity are potential moderators of the relationship between population size and genetic diversity. Mean gene diversity, percent polymorphic loci, and allelic richness across studies were positively and highly significantly correlated with population size, whereas no significant relationship was found between population size and the inbreeding coefficient. Genetic diversity of self-compatible species was less affected by decreasing population size than that of obligate outcrossing and self-compatible but mainly outcrossing species. Longevity did not affect the population genetic response to fragmentation. Our most important finding, however, was that common species were as, or more, susceptible to the population genetic consequences of habitat fragmentation than rare species, even when historically or naturally rare species were excluded from the analysis. These results are dramatic in that many more plant species than previously assumed may be vulnerable to genetic erosion and loss of genetic diversity as a result of ongoing fragmentation processes. This implies that many fragmented habitats have become unable to support plant populations that are large enough to maintain a mutation-drift balance and that occupied habitat fragments have become too isolated to allow sufficient gene flow to enable replenishment of lost alleles. Resumen:,Las poblaciones pequeñas de plantas son más propensas a la extinción debido a la pérdida de variación genética por medio de la deriva génica aleatoria, el incremento de autogamia y la reproducción entre individuos emparentados. A la fecha, la mayoría de los investigadores que trabajan con erosión genética en poblaciones fragmentadas de plantas se han enfocado en las especies amenazadas o raras. Cuestionamos si las especies de plantas comunes son tan susceptibles a la fragmentación del hábitat como las especies raras. Realizamos un meta análisis formal de estudios de fragmentación que reportaron tanto tamaño poblacional como diversidad genética. Estimamos la media general ponderada y la varianza de los coeficientes de correlación entre cuatro medidas de diversidad genética y de tamaño poblacional de las plantas. Posteriormente probamos si la rareza, el sistema reproductivo y la longevidad de la planta son moderadores potenciales de la relación entre el tamaño poblacional y la diversidad genética. La diversidad genética promedio, el porcentaje de loci polimórficos y la riqueza alélica en los estudios tuvieron una correlación positiva y altamente significativa con el tamaño poblacional, mientras que no encontramos relación significativa entre el tamaño poblacional y el coeficiente de endogamia. La diversidad genética de especies auto compatibles fue menos afectada por la reducción en el tamaño poblacional que la de especies exogámicas obligadas y especies auto compatibles, pero principalmente exogámicas. La longevidad no afectó la respuesta genética de la población a la fragmentación. Sin embargo, nuestro hallazgo más importante fue que las especies comunes fueron tan, o más, susceptibles a las consecuencias genéticas de la fragmentación del hábitat que las especies raras, aun cuando las especies histórica o naturalmente raras fueron excluidas del análisis. Estos resultados son dramáticos porque muchas especies más pueden ser vulnerables a la erosión genética y a la pérdida de diversidad genética como consecuencia de los procesos de fragmentación que lo se asumía previamente. Esto implica que muchos hábitats fragmentados han perdido la capacidad para soportar poblaciones de plantas lo suficientemente grandes para mantener un equilibrio mutación-deriva y que los fragmentos de hábitat ocupados están tan aislados que el flujo génico es insuficiente para permitir la reposición de alelos perdidos. [source]

Population Size, Genetic Variation, and Reproductive Success in a Rapidly Declining, Self-Incompatible Perennial (Arnica montana) in The Netherlands

CONSERVATION BIOLOGY, Issue 6 2000
Sheila H. Luijten
In 26 populations in The Netherlands we investigated the relationship between population size and genetic variation using allozyme markers. Genetic variation was low in A. montana ( He = 0.088). There were positive correlations between population size and the proportion of polymorphic loci, the number of effective alleles, and expected heterozygosity, but not with observed heterozygosity. There was a significantly positive correlation between population size and the inbreeding coefficient. Generally, small populations showed heterozygote excess, which decreased with increasing population size. Possibly, the heterozygous individuals in small populations are survivors from the formerly larger populations with relatively high fitness. The F statistics showed a moderately high level of differentiation among populations ( FST = 0.140 ± 0.02), implying a low level of gene flow. For three out of four allozyme loci, we found significant inbreeding ( FIS = 0.104 ± 0.03). Only 14 of 26 populations were in Hardy-Weinberg equilibrium at all four polymorphic loci. In a subset of 14 populations of various size, we investigated natural seed production and offspring fitness. Population size was positively correlated with seed set, seedling size, number of flowering stems and flowerheads, adult survival, and total relative fitness, but not with the number of florets per flowerhead, germination rate, or the proportion of germination. Offspring performance in the greenhouse was not associated with genetic diversity measured on their mothers in the field. We conclude that the fitness of small populations is significantly reduced, but that there is as yet no evidence that this was caused by inbreeding. Possibly, the self-incompatibility system of A. montana has been effective in reducing selfing rates and inbreeding depression. Resumen:Arnica montana es una especie de planta rara, en declinación rápida y autoincompatible. En 26 poblaciones de los Países Bajos investigamos la relación entre el tamaño poblacional y la variación genética mediante el uso de alozimas marcadoras. La variación genética fue baja en A. montana ( He = 0.088). Existió una correlación positiva entre el tamaño poblacional y la proporción de emplazamientos polimórficos, el número de alelos efectivos y la heterocigocidad esperada, pero no con la heterocigocidad observada. Existió una correlación positiva significativa entre el tamaño poblacional y el coeficiente de endogamia. Generalmente, las poblaciones pequeñas mostraron una heterocigocidad excesiva con disminuciones en el tamaño poblacional. Posiblemente, los individuos heterocigóticos de poblaciones pequeñas son sobrevivientes de poblaciones anteriormente grandes con una adaptabilidad relativamente alta. Las pruebas de F mostraron un nivel de diferenciación moderadamente alto entre poblaciones ( FST = 0.140 ± 0.02) lo que implica un nivel bajo de flujo de genes. Para tres de cuatro de los emplazamientos de alozimas encontramos una endogamia significativa ( FIS = 0.104 ± 0.03). Solamente 14 de las 26 poblaciones estuvieron en equilibrio Hardy-Weinberg para los cuatro emplazamientos polimórficos. En un subconjunto de 14 poblaciones de varios tamaños, investigamos la producción natural de semillas y la adaptabilidad de la descendencia. El tamaño poblacional estuvo positivamente correlacionado con el juego de semillas, el tamaño del almácigo, el número de tallos en flor y de inflorescencias, la supervivencia de adultos y la adaptabilidad total relativa, pero no con el número de flores por inflorescencia, la tasa de germinación ni la proporción de la germinación. El rendimiento de la descendencia en invernaderos no estuvo asociado con la diversidad genética medida en sus madres en el campo. Concluimos que la adaptabilidad de poblaciones pequeñas está significativamente reducida, pero no existe aún evidencia de que esto sea ocasionado por endogamia. Es posible que el sistema de autoincompatibilidad de A. montana haya sido efectivo en la reducción de tasas de autofecundación y depresión de la endogamia. [source]

Inner-crown Microenvironments of Two Emergent Tree Species in a Lowland Wet Forest,

BIOTROPICA, Issue 2 2005
Catherine L. Cardelús
ABSTRACT Vascular epiphyte communities, comprising up to 25 percent of tropical forest flora, contribute to plant diversity and thus ecosystem-level processes; however, one of the proximal determinants of those communities, microclimate, is little studied. Here we present the first comprehensive study of microclimates in the inner crowns of two emergent tree species, Hyeronima alchorneoides and Lecythis ampla, at La Selva Biological Station, Costa Rica. We examined photon flux density, temperature, vapor pressure, and humidity in inner-crown branches during the wet and dry seasons and during the wet-season leafless phase of Lecythis. In both seasons, the percentage daily PFD in foliated Lecythis crowns (9%, wet season; 11%, dry season) was significantly higher than in Hyeronima crowns (5%, both seasons), with the leafless wet-season PFD of Lecythis reaching 23 percent of full sun. Temperature and vapor pressure varied less in Hyeronima than in Lecythis crowns during the dry season. Microenvironmental conditions for epiphytes within Hyeronima crowns were more spatially and temporally homogeneous and were more buffered from ambient conditions than within Lecythis crowns. Growing conditions within the crowns of the same trees and among different trees were measurably different and are likely to affect the structure and composition of the resident epiphyte communities. RESUMEN Las epífitas vasculares representan el 25 por ciento de la flora vascular en bosques tropicales. Sin embargo, existe poca información sobre el microclima en que estas plantas habitan. Comparamos flujo fotosintético (PFD), temperatura, presión de vapor y humedad en las ramas interiores de dos especies de árboles emergentes, Hyeronima alchorneoides y Lecythis ampla, en la Estación Biológica La Selva, Costa Rica. En cada estación, se encontró una diferencia significativa entre el por ciento PFD en el dosel de Lecythis (9%, estación lluviosa; 11%, estación seca) y el por ciento PFD registrado en Hyeronima (5.6%, los dos estaciones), con por ciento PFD de Lecythis en la época sin hojas llegando a 23 por ciento. Las copas de Hyeronima mostraron menos variación en temperatura y presión de vapor que las copas de Lecythis durante la época seca. El microclima en el dosel de Hyeronima fue más homogéneo espacialmente y temporalmente y más regulado en comparación con el microclima en Lecythis. Las condiciones de crecer en el dosel de un árbol y entre diferentes árboles son diferentes, y probablemente afectan la estructura y composición de las comunidades de epífitas. [source]

Lack of Genetic Structuring among Tropical Brazilian Wood Stork Populations and Low Genetic Differentiation from North American Populations

BIOTROPICA, Issue 2 2004
Cristiano Dosualdo Rocha
ABSTRACT The Wood Stork (Mycteria americana) is a wading bird inhabiting subtropical and tropical regions of the American continent. This species is considered endangered in the United States. We compared variability and genetic structuring of nine Brazilian Pantanal subpopulations with an North American population using eight allozyme loci data (MPI, ICD, NSP, EST-D, LDH, PGM, 6PGD, and PEP-A) and four microsatellite loci data (WS1, WS2, WS4, and WS6). Average expected heterozygosity of Pantanal population was similar (0.198 ± 0.065) to that expected for the North American population (0.231 ± 0.066). No significant genetic differentiation was found among Pantanal subpopulations (Fst= 0.012) and low differentiation was detected between Pantanal and North American populations (Fst= 0.023). Lack of differentiation among Pantanal subpopulations may have been due to high gene flow level among birds of neighbor breeding colonies and low natal philopatry. We propose that low differentiation between North and South American populations has arisen either because these populations occupied neighboring regions during late glaciation or because there is a continuous gene flow between them, via Central American or northern South American populations. RESUMO O Cabeça-seca (Mycteria americana) é uma ave aquática habitante das regiões tropicais e subtropicais do continente americano. Essa espécie está ameaçada de extinção nos Estados Unidos. Nós comparamos a variabilidade e a estruturação genética de nove subpopulações brasileiras do Pantanal com as da população norte americana, baseando-se em dados de oito locos alozímicos (MPI, ICD, NSP, EST-D, LDH, PGM, 6PGD, e PEP-A) e em dados de quatro locos de microssatélites (WS1, WS2, WS4, e WS6). A heterozigosidade média esperada para a população do Pantanal (0.198 ± 0.065) foi semelhante á esperada para a população norte americana (0.231 ± 0.066). Não foi encontrada diferenciação genética significativa entre as subpopulaçóes do Pantanal (Fst= 0.012) e baixa diferenciação genética foi detectada entre as populações do Pantanal e a norte americana (.Fst= 0.023). A não diferenciação entre subpopulações do Pantanal pode ser resultante de um alto nível do fluxo génico entre aves de colónias reprodutivas vizinhas e da baixa filopatria natal. Nós propomos que a baixa diferenciação entre as populações norte e sul americanas seja decorrente da ocupaçaTo de regiões vizinhas por essas populações durante a última glaciação ou devido á existéncia de fluxo contínue entre elas, via populações da América Central ou do norte da América do Sul. [source]