Ecological and association genetics in two Mediterranean pine species

Autor: Rodríguez Quilón, Isabel
Přispěvatelé: Alía Miranda, Ricardo, González Martínez, Santiago César
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Archivo Digital UPM
Universidad Politécnica de Madrid
Popis: Los bosques poseen un gran valor ecológico, económico y social, además de jugar un papel estratégico en el mantenimiento de la biodiversidad y como sumideros de dióxido de carbono. Sin embargo, durante las últimas décadas, el cambio climático está modificado la distribución geográfica de los bosques naturales y el funcionamiento de estos ecosistemas. Los bosques mediterráneos son especialmente sensibles al cambio climático, ya que se espera que su efecto sea más notable en regiones secas y templadas. En estos lugares muchas especies de árboles se encuentran además en su límite adaptativo. Como respuesta, los árboles tienen tres opciones: adaptarse, migrar o extinguirse. La capacidad de hacer frente a condiciones ambientales futuras en los rangos de distribución actuales podría lograrse mediante procesos de adaptación o a través de respuestas plásticas. La adaptación local, por su parte, implica una respuesta genética a las presiones de selección, mientras que la plasticidad podría permitir la aparición de fenotipos adaptados sin que exista un cambio genético subyacente. En general, las poblaciones de árboles forestales son genéticamente muy diversas, y se espera que la adaptación local surja de esta variabilidad genética dentro y entre poblaciones. Es fundamental comprender los procesos adaptativos actuales y pasados, y conocer los agentes ecológicos que han dado forma a la diversidad genética dentro de cada especie, para poder predecir el futuro de nuestros bosques e implementar estrategias efectivas de conservación. Sin embargo, seguimos sin conocer la base genética de la adaptación local, a pesar de su vital importancia en la persistencia de las especies y sus posibles cambios de distribución ante el cambio climático. Esta tesis se enmarca dentro del campo de la genética ecológica. Está estructurada en cuatro capítulos, que corresponden a artículos científicos ya publicados o manuscritos en preparación. Incluye también tres anexos, con información adicional y artículos complementarios ya publicados. El objetivo principal de la tesis es evaluar los procesos evolutivos y ecológicos, pasados y actuales, que han dado lugar a la adaptación local de los árboles forestales. Se pretende desentrañar la compleja interacción entre genotipo, fenotipo y ambiente, avanzando en el conocimiento de las bases genéticas de los caracteres adaptativos. Estas preguntas de investigación se relacionan a continuación con cuestiones prácticas para la conservación dinámica de los recursos genéticos forestales. Pinus pinaster Ait. (pino rodeno o negral) y P. halepensis Mill. (pino carrasco) son dos especies alógamas de pinos mediterráneos de gran importancia ecológica y económica, con diferentes historias demográficas y niveles de diversidad genética intraespecífica. Ofrecen así la oportunidad de integrar información respecto a la diferenciación poblacional, su arquitectura genética, plasticidad y tendencias ecotípicas, proporcionando numerosas ventajas para el estudio de la adaptación local. Para ello se han utilizado datos genéticos de microsatélites nucleares (12 nuSSRs) y polimorfismos de un único nucleótido (384 y 6.100 SNPs), y datos fenotípicos, medidos en ensayos de ambiente común replicados en múltiples condiciones ambientales. Los datos procedentes de los ensayos de ambiente común permitieron estimar en qué medida la expresión fenotípica tiene base genética. Su replicación bajo ambientes contrastantes ayudó a estimar si esta expresión también está condicionada por una respuesta plástica. La genética cuantitativa, la genética de poblaciones y los estudios de asociación genotipo-fenotipo se utilizan de forma complementaria en los cuatro capítulos de la tesis para avanzar en la comprensión de la base genética de los caracteres adaptativos en los pinos rodeno y carrasco. En general, a lo largo de los diferentes estudios incluidos en esta tesis, se encontró evidencia de variación genética intraespecífica y de procesos de adaptación local en ambas especies. Los rasgos adaptativos mostraron un control genético moderado y estructurado entre poblaciones. La diferenciación genética cuantitativa entre poblaciones fue consistentemente superior a la diferenciación en marcadores moleculares para todos los caracteres y ambientes de ensayo, a diferentes niveles jerárquicos, sugiriendo la existencia de adaptación local (Capítulos 3 y 4). También se identificaron loci presumiblemente adaptativos, subyacentes a importantes caracteres de aptitud biológica (Capítulos 2 y 3). Los factores ambientales influyeron en la variabilidad genética y en la arquitectura genética detectada de los caracteres adaptativos estudiados (Capítulos 2, 3 y 4). En lo que respecta al estudio de la relación entre genotipo y fenotipo, en primer lugar, se abordó una cuestión evolutiva clásica: la correlación entre la heterocigosidad y la aptitud biológica (Capítulo 1). El objetivo era averiguar si episodios de endogamia, debidos a un aumento del apareamiento entre familiares o a la deriva genética después de un cuello de botella, conducen a una disminución de la aptitud biológica en el pino rodeno. Se vio que la heterocigosidad genómica tiene poco impacto en la aptitud biológica del pino marítimo, aunque la variación en la endogamia parece estar asociada con la supervivencia. Esto podría explicarse por el sistema reproductivo de la especie y su historia evolutiva. Sin embargo, la heterocigosidad en marcadores presumiblemente adaptativos parece jugar un papel crítico bajo fuertes presiones selectivas, como las que podrían derivarse del cambio climático. Los estudios de asociación genotipo-fenotipo permitieron identificar loci concretos subyacentes a diferentes caracteres adaptativos en ambas especies de pino (Capítulos 2 y 3). Para el pino carrasco se encontraron 15 SNPs significativamente asociados con caracteres de crecimiento, extractivos de madera, contenido en lignina y floración, explicando una variación moderada a nivel fenotípico (
Databáze: OpenAIRE
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