3- Convergencia evolutiva transcontinental y genética de la conservación de los ñames enanos (Dioscoreaceae) críticamente amenazados (Borderea, Epipetrum) (BIOCON05/093 project)
funded by Spanish Fundación BBVA (2006-2009)University of Zaragoza (Spain): P. Catalan (PI), J. G. Segarra-Moragues, E. Perez-Collazos, J. Viruel
Pyrenean Institute of Ecology (CSIC, Spain): L. Villar
University of Comahue (Argentina): A. Premoli
Resumen:
Se ha logrado un notable avance en el conocimiento de la composición genética, los modos de herencia poliploide, los procesos de especiación, la estructuración espacial, el flujo génico, las rutas y mecanismos de dispersión, el modelado de nichos genético-ecológicos, y el desarrollo de métodos de análisis genéticos aplicados a la conservación de los ñames enanos (Dioscoreaceae) amenazados (Borderea,Epipetrum).
Los análisis más exhaustivos del mejor conocido género Borderea han permitido corroborar, mediante análisis de pruebas bayesianas de herencia de marcadores microsatélites SSR entre progenitores y progenies, la herencia disómica y la naturaleza alotetraploide de la planta modelo B. pyrenaica. Análisis de paternidad de las progenies y de estimaciones de distancias de flujo génico y de dispersión de semillas enB. pyrenaica han constatado: i) mayores niveles de endogamia en los individuos machos que en las hembras; ii) sorprendentes correlaciones significativas negativas a distancias cortas (< 10 m) en hembras; iii) una disminución significativa de la paternidad al aumentar la distancia espacial (> 20 m); y iv) porcentajes de fecundación espacial de semillas concordantes con el posible efecto de la polinización de B. pyrenaicamediante vectores (hormigas) siguiendo unos determinados patrones de desplazamiento territorial. Estudios genéticos de B. pyrenaica en las poblaciones del Parc National des Pyrenées (Francia), donde está catalogada como especie vulnerable, han facilitado la selección de cinco unidades genéticas de conservación que albergan un elevado porcentaje de alelos comunes (99%) y las mayores probabilidades de representatividad de alelos raros, resultados que serán aplicados en los planes de conservación de esta planta en Francia. Los análisis de detección de estructura genética microespacial y genealogía en B. chouardii, mediante métodos multivariantes y bayesianos y de coalescencia, han permitido detectar dos subnúcleos poblacionales en la única población conocida de esta especie críticamente amenazada. Estimaciones dinámico-poblacionales históricas de los individuos de esta población indican fuertes efectos de deriva genética y de aislamiento ancestral entre los dos grupos, limitados espacialmente por barreras físicas muy reducidas, lo que probablemente ha conducido a su declive genético y poblacional. Estos resultados son de gran importancia para el re-diseño de nuevas actuaciones en el plan de recuperación de esta especie amenazada en Aragón.
El estudio ha aportado los primeros datos sistemáticos, genéticos y filogeográficos del hasta ahora inexplorado género Epipetrum. Los análisis cariológicos han descubierto un nuevo número básico cromosómico para la familia Dioscoreaceae (x=7) y la preponderancia del nivel diploide en todas las especies, aunque con presencia ocasional de individuos tetraploides. Los resultados proporcionan las primeras hipótesis contrastadas de distribución histórica poblacional de plantas en regiones mediterráneo-desérticas de Suramérica y sus relaciones con parámetros climáticos y ecológicos. Los modelos indican la co-existencia de dispersiones a media (< 300 km; E. humile) y larga (> 1000 km; E. bilobum) distancia en plantas con los mismos síndromes de dispersión seminal limitada (postcarpotropismo) pero con distintos niveles de aislamiento. El estudio ha permitido conocer los niveles de diversidad genética y las estimaciones de los tamaños poblacionales y clasificar a tres de los cuatro taxones de Epipetrum (sub Dioscorea s. l.) en las máximas categorías de amenaza (en peligro crítico: D. bilobasubsp. biloba; D. humile subsp. polyanthes; Vulnerable: D. biloba subsp. coquimbana). Estos resultados serán aplicados a las estrategias de conservación de estas plantas en Chile.
Los estudios filogenéticos y biogeográficos de los representantes poblacionales de Borderea y Epipetrum en el marco sistemático de la familia Dioscoreaceae, basados en análisis combinados de genes nucleares y genes plastídicos han proporcionado evidencias concluyentes sobre su distinto origen filético y geográfico. Análisis de dataciones de tiempos de divergencia con métodos de reloj molecular relajado y calibraciones fósiles, y pruebas de hipótesis de distribuciones históricas datan los orígenes de sus respectivos linajes en las transiciones del Mioceno y del Plioceno, Borderea a partir de un clado de Dioscoreáceas mediterráneo-africanas y Epipetrum a partir de un clado de Dioscoreáceas suramericanas, aunque ambos clados muestran relación entre ellos.
Publications:
.- Viruel J, Catalán P, Segarra-Moragues JG. 2014. Latitudinal environmental niches and riverine barriers shaped the phylogeography of the central Chilean endemic Dioscorea humilis (Dioscoreaceae). PlosOne 9(10): e110029. A
.- Viruel J, Catalan P, Segarra-Moragues JG. 2012. Disrupted phylogeographical microsatellite and cpDNA patterns indicate a vicariance rather than long-distance dispersal origin for the disjunct distribution of the Chilean endemic Dioscorea biloba (Dioscoreaceae) around the Atacama Desert. Journal of Biogeography (on-line doi:10.1111/j.1365-2699.2011.02658.x).
.-Viruel J, Catalan P, Segarra-Moragues JG. 2010. New microsatellite loci in the dwarf yams Dioscorea group Epipetrum (Dioscoreaceae). American Journal of Botany, Primer Notes & Protocols in the Plant Sciences: e121-e123,http://www.amjbot.org/, doi:10.3732/ajb.1000304.
.- Segarra-Moragues JG, Catalán P. 2010. The fewer and the better: prioritization of populations for conservation under limited resources, a study with Borderea pyrenaica (Dioscoreaceae) in the Pyrenean National Park. Genetica 138: 363-376.
.- Viruel J, Segarra-Moragues JG, Pérez-Collazos E, Villar L, Catalán P. 2010. Systematic revision of the Epipetrum, Group of Dioscorea (Dioscoreaceae) endemic to Chile. Systematic Botany 35: 40-63.
.- Segarra-Moragues JG, Catalán P. 2008. Glacial survival, phylogeography, and a comparison of microsatellite evolution models for explaining population structure in two species of dwarf yams (Borderea, Dioscoreaceae) endemic to the central Pyrenees. Plant Ecology and Diversity 1 (2) 229-243.
.- Viruel J, Segarra-Moragues JG, Pérez-Collazos E, Villar L, Catalán P. 2008. The diploid nature of the Chilean Epipetrum and a new base number in the Dioscoreaceae. New Zealand Journal of Botany 46: 327-339.
.- Segarra-Moragues JG, Palop-Esteban M, González-Candelas F, Catalán, P. 2007. Nunatak survival versus tabula rasa in the Central Pyrenees, a study on the endemic plant species Borderea pyrenaica (Dioscoreaceae). Journal of Biogeography 34: 1893-1906.