Diversidad genética y sistema de cruzamiento en poblaciones de Pinus patula con diferentes densidades

Abstract

Las estimaciones de la diversidad genética, patrones del sistema de cruzamiento y características reproductivas proporcionan evidencia de los procesos genéticos en una población, y son indicadores para conocer la viabilidad de poblaciones. Aunque el sistema de polinización cruzada predomina en la mayoría de las especies forestales con polinización anemófila, factores como la densidad de plantas pueden afectar y modificar el patrón de cruzamiento entre árboles en las poblaciones. El sistema de cruzamiento determina la estructura genética de la población e influye en la calidad de las semillas que se recolecta para los programas de conservación de recursos genéticos y plantaciones forestales. Bajo este contexto, los objetivos en el presente estudio fueron: a) analizar la variación en características reproductivas de los árboles de Pinus patula en densidades arbóreas diferentes en dos poblaciones; b) evaluar la calidad germinativa de las semillas de árboles P. patula en densidades arbóreas diferentes en dos poblaciones; c) estimar la diversidad y estructura genética de Pinus patula en dos poblaciones naturales; d) conocer la tasa de cruzamiento y autofecundación de árboles de P. patula en dos densidad arbórea. La densidad poblacional varío de 50 a un número mayor de 500 árboles ha-1. El peso seco de cono, potencial productivo, porcentaje de óvulos abortados, porcentaje de semillas llenas, vanas y dañadas, índice de endogamia, peso de semillas y eficiencia reproductiva se evaluaron para 40 árboles en cada una las dos poblaciones. Doscientas semillas de cada uno de 20 y 40 árboles de Villa Cuauhtémoc y La Selva, respectivamente, se colocaron en un diseño de bloques al azar. La germinación se registraron diariamente por 30 días para calcular capacidad germinativa, valor pico y valor germinativo. El número promedio de alelos por locus (A), la heterocigosidad esperada (He) y observada (Ho), el índice de fijación (F), los estadísticos F de Wright y el número de migrantes por generación (Nm) se estimaron para ambas poblaciones. La tasa de cruzamiento multilocus (tm), la tasa de un locus simple (ts) y la correlación de paternidad (rp) se calcularon para 12 árboles de La Selva. Diferencias significativas (p < 0.05) se encontraron entre poblaciones, densidades e interacción densidad x población para indicadores reproductivos. El porcentaje mayor (37.6 %) de semillas llenas se encontró en la densidad arbórea mayor en La Selva. El índice menor de endogamia se registró en la densidad arbórea mayor en ambas poblaciones. La capacidad germinativa mayor y el valor germinativo mayor se encontraron en las densidades arbóreas menores en ambas poblaciones. En general, las dos poblaciones de P. patula tuvieron un nivel alto de diversidad genética (A = 8.5; He = 0.693) y un índice de fijación moderado (F = 0.137). Un déficit de heterocigotos se encontró cuando ambos poblaciones se analizaron en conjunto (FIT = 0.239) y separadas cada una (FIS = 0.124). La diferenciación (FST =0.131) entre poblaciones fue moderada. El número de migrantes (Nm = 1.7) por generación fue mayor a 1. La tasa multilocus de cruzamiento (tm = 0.596) fue baja en rodales con la densidad poblacional mayor. La tasa single locus de cruzamiento fue 1.0 en rodales con densidad poblacional menor. La endogamia biparental fue cero en rodales con la densidad poblacional menor. La correlación mayor de paternidad se encontró en la densidad poblacional mayor. _______________ GENETIC DIVERSITY AND MATING SYSTEM IN Pinus patula POPULATIONS UNDER DIFFERENT DENSITIES. ABSTRACT: The estimation of genetic diversity, mating system and reproductive indicators give evidences of the genetic process in a population and are indicators to know the population viability. However, the mating system is common in most of conifers, factors like plant density can affect and modify the pattern of mating among trees in populations. The mating system determines the genetic structure in a population e influence in the quality of the seeds that are collected for the programs of genetic conservation and forest plantations. In this context, the objectives of the present study were: a) to analyze the variation in reproductive traits of Pinus patula trees in different-tree density in two populations; b) to evaluate the germinative quality of seeds of P. patula trees in different-tree density in two population; c) To estimate the genetic diversity and genetic structure of P. patula in two natural populations; to know the crossing rate and autofecundity rate of P. patula trees in two tree density. The tree density varied from 50 to > 500 tree ha-1. The dry weight of the cone, productive potential, percentage of abortive ovules, percentage of filled seeds, percentage of empty seeds, percentage of damaged seeds, endogamy index, seed weight and seed efficiency were evaluated for 40 trees in each of both populations. Two hundred seeds from each of 20 and 40 trees from Villa Cuauhtémoc and La Selva, respectively were set in a randomized block design. The germination was recorded daily for 30 days to calculate germinative capacity, pick value and germinative value. The average number of alleles per locus (A), expected heterocigozity (He), observe heterocigozyty (Ho), fix index (F), Wright F statistics and number of migrants per generation were estimated for both populations. The multilocus crossing rate, the singlelocus crossing rate and the paternal correlation were calculated for 12 trees from La Selva. Significant differences (p < 0.05) were found between populations, among density and density x population interaction for reproductive indicators. The highest percentage (36 %) of filled seeds was found in the highest tree density in La Selva. The lowest endogamy index was recorded in the highest tree density in both populations. The highest germinative capacity and the highest peak value were found in the lowest tree density in both populations. In general, both populations had a high level of genetic diversity (A = 8.5 and He = 0.693) and a moderate fixed index (F = 0.137). A heterocigotes deficit was found when both populations were analyzed together (FIT = 0.239) and each other (FIS = 0.124). The differentiation ((FST = 0.131) was moderate between populations. The number of migrants (Nm = 1.7) per generation was higher than one. The multilocus crossing rate (tm = 0.596) was low in stands with the highest tree density. The singlelocus crossing rate was 1.0 in stand with the lowest tree density. The biparental crossing was zero in stands with the lowest tree density. The highest paternal correlation was found in the highest tree density.