Estructura poblacional y diversidad genética de Dioon holmgrenii.

Abstract

Dioon holmgrenii De Luca, Sabato & Vázq. Torres está en peligro de extinción, es endémica y de distribución restringida en el sur de Oaxaca, México. A pesar de lo anterior no existe información sobre su estructura poblacional y diversidad genética, que permita precisar el nivel de riesgo de extinción de la especie. Los objetivos de este trabajo fueron: 1) conocer la estructura, heterogeneidad de estadios y el patrón de dispersión espacial y 2) determinar la diversidad genética y diferenciación entre poblaciones de D. holmgrenii. Unidades de muestreo se establecieron en sitios sin cambio aparente (SCUS) y con cambio de uso de suelo (CCUS) en 10 poblaciones para obtener la estructura poblacional y la dispersión espacial de los individuos. Foliolos de 285 plantas se recolectaron en nueve poblaciones y seis loci microsatélites se usaron para analizar la diversidad y estructura genética. La densidad promedio de individuos fue mayor en sitios SCUS que CCUS (782 vs. 353 plantas ha-1). Porcentaje alto de plántulas y adultos, con porcentaje bajo de plantas, juveniles y pre-reproductivos se registraron en sitios SCUS; porcentaje alto de adultos con porcentaje bajo de plántulas, juveniles y pre-reproductivos se hallaron en sitios CCUS. La heterogeneidad de estadios fue mayor en sitios SCUS que sitios CCUS (H´ = 1.57 vs. 1.38, p = 0.048). La semejanza dentro de sitios en SCUS (IM-H = 0.93, ISct = 0.81) y CCUS (IM-H = 0.83, ISct = 0.61) fue mayor que entre ambas condiciones (IM-H = 0.70, ISct = 0.53). La dispersión espacial de los individuos fue agregada (65 %). En las poblaciones de D. holmgrenii el número total de alelos varío de 20 a 39. El porcentaje de loci polimórfico varío de 83 a 100 %, la heterocigocidad promedio esperada de 0.496 a 0.790, heterocigocidad promedio observada de 0.610 a 0.978, índice de fijación de -0.601 a -0.091, el número promedio de alelos por locus de 3.3 a 6.5 y el índice de diversidad de Shannon de 0.899 a 1.651. Exceso de individuos heterocigotos se encontró a nivel población (FIS = -0.287) y déficit de individuos heterocigotos (FIT = 0.071) se encontró al considerar las nueve poblaciones juntas. La diferenciación genética entre poblaciones fue alta (FST = 0.287) con un número de migrantes menor a uno. Las distancias genéticas de Nei y los componentes principales (uno y dos) de los parámetros de diversidad genética agruparon a las poblaciones en dos grupos. Los resultados mostraron que las perturbaciones humanas disminuyen la calidad del hábitat para D. holmgrenii, siendo las plántulas y los juveniles los más afectados. La diversidad genética y la diferenciación entre poblaciones de D. holmgrenii fueron altos. _______________ POPULATION STRUCTURE AND GENETIC DEVERSITY OF Dioon holmgrenii. ABSTRACT: Dioon holmgrenii De Luca, Sabato & Vázq. Torres is an endangered and endemic species that grows in the south of Oaxaca, Mexico although there is no information about its population structure and genetic diversity that allows knowing the level of risk of extinction of the species. The aims of the present research were: 1) to know the structure, heterogeneity of stages, and the pattern of spatial dispersion; 2) to determine the genetic diversity and differentiation among populations of D. holmgrenii. Sampling plots were set in conditions without an evident change of land use (SCUS) and with an evident change of land (CCUS) use in ten populations. The DNA was extracted from leaflets of 285 plants from nine populations, and six microsatellite loci were selected d to estimate diversity and genetic structure. The average plant density was higher in SCUS sites than that in CCUS (782 vs. 353 plants ha-1). A high seedling percentage, high mature plant percentage, low pre-reproductive percentage and low juvenile plant percentage grew in SCUS; however, a high mature plant percentage, low seedling percentage, low sapling percentage and low pre-reproductive plant percentage occurred in CCUS. The stage heterogeneity was higher in SCUS than that in CCUS (H’ = 1.57 vs. 1.38). The similarity was higher in SCUS (IM-H = 0.93, ISCT = 0.81) and CCUS (IM-H = 0.83, ISCT = 0.61) than that between both conditions (IM-H = 0.70, ISCT = 0.53). The spatial-dispersion pattern of individuals was aggregate (65 %). D. holmgrenii populations had a number of alleles that varied from 20 to 39. Percentages of polymorphic loci were between 83 and 100 %; expected heterozygosity ranged from 0.496 to 0.790; observed mean heterozygosity fluctuated from 0.610 to 0.978; fixation index ranged between -0.601 and -0.091; the average number of alleles per locus varied from 3.3 to 6.5, and the Shannon diversity index fluctuated from 0.899 to 1.650. An excess of heterozygotes was found in the population level (FIS = -0287), and a deficit of heterozygotes (FIT = 0.071) was noticed by considering the nine populations together. The genetic differentiation among populations was high (FST = 0.287). The number of migrants was less than one. Nei genetic distances and the main component of genetic diversity parameters clustered the D. holmgrenii populations in two groups. The human disturbances decreased the habitat quality for D. holmgrenii. Seedlings and juveniles were the mainly affected. The genetic diversity and differentiation among D. holmgrenii populations were high.