Evaluación de la diversidad genética de 4 helechos en ... · Evaluación de la diversidad...
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Evaluación de la diversidad
genética de 4 helechos en
peligro en Andalucía
Marta Nieto Lugilde, Ana González Robles, Inmaculada
López Flores y Víctor N. Suárez-Santiago
Granada, 19 de julio de 2010
Departamento de Botánica, Universidad de Granada
Ley 8/2003 de Flora y Fauna silvestresArtículo 25: Se crea el Catálogo Andaluz de Especies Amenazadas
Artículo 26:
CATEGORÍAS DE AMENAZA
Artículo 27:
OBLIGA A:
Extinto Plan de Reintroducción
Extinto en Estado Silvestre Plan de Reintroducción
En Peligro de Extinción Plan de Recuperación
Sensible a la Alteración del Hábitat Plan de Conservación del hábitat
Vulnerables Plan de Conservación y plan de protección de hábitat
De Interés Especial Plan de Manejo
¿Aspectos genéticos?
Contrato de Asistencia Técnica para la realización
de un estudio genético de algunas especies
vegetales del grupo Pteridófitos en peligro
Diplazium caudatumCulcita macrocarpa
Pteris incompleta Vandenboschia speciosa
Contrato de Asistencia Técnica para la realización
de un estudio genético de algunas especies
vegetales del grupo Pteridófitos en peligro
Objetivo Principal:
• Documentar diversidad genética y su distribución en poblaciones
andaluzas
Caracterización de microsatélites
Estudiar los niveles de variabilidad genética
Detectar y analizar posible estructuración de la variabilidad
genética
Identificación de entidades de interés para la gestión
Material Vegetal y Recolección
Taxon Poblaciones Núcleos Individuos
C. macrocarpa 6 12 429
D. caudatum 2 2 42
P. incompleta 3 3 131
V. speciosa 6 11 181
Recolección de todos los individuos (excepto juveniles e inaccesibles) o
muestra representativa (Culcita)
- Visita a la población natural de la especie.
- Identificación y marcaje (con etiquetas de aluminio) de cada
individuo.
- Toma de datos individuales
- Toma de muestra: 3-5 pinnas
- Envío mediante mensajería
- Registro en Base de datos
- Extracción de ADN
Ref Indiv: UTM: X:
Pobl: Y:
Núcl Pobl:
Dist Indiv Próx: Fecha:
Notas:
Fig. Etiqueta empleada para la
toma de datos de los
individuos muestreados
Aislamiento de Microsatélites
Fig. Esquema de la
estrategia de aislamiento de
loci microsatélites en las 4
especies estudiadas
ADN genómicoDigestión
Selección de tamañoLigación de adaptadores
Ligación vector-inserto
Transformación en bacterias
Selección de colonias
recombinantes
Confirmación y Selección de tamaño
por digestión o PCR
Secuenciación de clones positivos
Diseño de cebadores
Optimización
Aislamiento de Microsatélites
Tabla: Resultados del aislamiento de microsatélites. Se muestra el nº de colonias
seleccionadas y secuenciadas, del total de colonias obtenidas, que incorporaron plásmidos con
insertos, el nº de insertos con loci microsatélites, y el nº de loci microsatélites óptimos para el
diseño de cebadores.
C. macrocarpa D. caudatum P. incompleta V. speciosa
Colonias recombinantes
140 140 176 82
Insertos con SSR 73 77 114 39
SSR útiles 24 25 34 21
Diplazium caudatum (Cav.) Jermy(Woodsiaceae)
Andalucía:
Ley 8/2003: En Peligro de extinción
Lista Roja 2005: En Peligro Crítico
España:
Lista Roja 2008: Vulnerable2x=2n= 82
Recolecta:
-Censo actual: 50 individuos (+19%)
- Recolectados: 35 individuos (no juveniles ni inaccesibles)
Población Nº individuos
esperados
Nº individuos
observados
Nº individuos
colectados Código
Cabecera Río de la Miel 20 28 18 CRM
Canuto de Ojén Quesada 22 22 17 COQ
TOTAL 2 42 50 35 (70%)
Diplazium caudatum (Cav.) Jermy
Microsatélites:
- 6 polimórficos
de 25
-13 alelos (A=2.17)
-No desequilibrio
de ligamiento
Diplazium caudatum (Cav.) JermyMarcador Motivo Tipo de SSR (pb) Amplifica Polimórf
DC9 (AG)10(AC)2(TG)36 Compuesto 204 Si Si
DC21 (CA)30 Puro 173 No -
DC27 (GA)23 Puro 172 Si Si
DC40 (TG)26 Puro 179 Si No
DC45 (AC)25 Puro 189 Si ? DC48 (AC)39 Puro 250 Si ? DC57 (GT)30(GA)13 Compuesto 159 Si ? DC66A (AG)21 Puro 234 Si Si DC66B (AG)27 Puro 150 Si No DC77 (AG)25 Puro 182 Si Si DC80 (CT)11+(CT)23 Interrumpido puro 133 Si ? DC86 (AC)60 Puro 236 Si ? DC-AT2 (AG)22 Puro 228 Si No DC-AT12 (CT)15 Puro 164 Si Si DC-AT13 (GT)8 Puro 221 Si No DC-AT14 (AG)50(GT)6(CG)5+(AG)6 Interrumpido compuesto 247 Si No DC-AT17 (AG)18 Puro 225 Si Si DC-AT20 (AC)16+(AG)9 Interrumpido puro 306 Si No DC-AT22 (AG)23 Puro 220 Si No DC-AT25 (AG)13 Puro 170 Si No DC-AT30 (GT)12 Puro 189 Si No DC-AT33 (GT)23 Puro 207 No - DC-AT35 (CT)13 Puro 166 Si No DC-AT36 (AG)24(GT)10 Compuesto 250 No - DC-AT42 (CT)12 Puro 305 Si No
HT: 0.335; A= 2.17
Athyrium distentifolium (8 microsatélites): HT= 0.764, 93 alelos
A. filix-femina (isoenzimas): HE 23 pobl= 0.16-0.446
Diplazium caudatum (Cav.) Jermy
Population Code N Locus K(A) r Priv P95 Ho He F
Cabecera Río
de la Miel
CRM 18 DC9 2 2.000 0 0.000 0.299 1.000***
DC27 2 2.000 0 0.222 0.286 0.227
DC66A 2 1.996 0 0.111 0.203 0.460
DC77 2 1.998 0 0.118 0.214 0.458
DCAT12 1 1.000 0 0.000 0.000 -
DCAT17 1 1.000 0 0.000 0.000 -
Total 10(1.67) 1.667 0 0.67 0.075 0.167 0.558***
Canuto de Ojén
Quesada
COQ 17 DC9 2 2.000 0 0.000 0.254 1.000***
DC27 2 1.950 0 0.000 0.114 1.000*
DC66A 2 2.000 0 0.000 0.371 1.000***
DC77 3 3.000 1 0.063 0.607 0.900***
DCAT12 2 2.000 1 0.059 0.259 0.778*
DCAT17 2 2.000 1 0.077 0.323 0.769*
Total 13(2.17) 2.158 3 1 0.033 0.321 0.900***
Diplazium caudatum (Cav.) Jermy
Population Code N Locus K(A) r Priv P95 Ho He F
Cabecera Río
de la Miel
CRM 18 DC9 2 2.000 0 0.000 0.299 1.000***
DC27 2 2.000 0 0.222 0.286 0.227
DC66A 2 1.996 0 0.111 0.203 0.460
DC77 2 1.998 0 0.118 0.214 0.458
DCAT12 1 1.000 0 0.000 0.000 -
DCAT17 1 1.000 0 0.000 0.000 -
Total 10(1.67) 1.667 0 0.67 0.075 0.167 0.558***
Canuto de Ojén
Quesada
COQ 17 DC9 2 2.000 0 0.000 0.254 1.000***
DC27 2 1.950 0 0.000 0.114 1.000*
DC66A 2 2.000 0 0.000 0.371 1.000***
DC77 3 3.000 1 0.063 0.607 0.900***
DCAT12 2 2.000 1 0.059 0.259 0.778*
DCAT17 2 2.000 1 0.077 0.323 0.769*
Total 13(2.17) 2.158 3 1 0.033 0.321 0.900***
Diversidad: COQ > CRM
- CRM: HE= 0.167, r = 1.67, P95= 0.67
- COQ: HE= 0.321, r = 2.16, P95= 1
Aporte de poblaciones a HT: 0.335[CT(K)= (HT-HT/K)/HT ]
- CRM: 20% vs COQ: 80%
Alelos Privados
- CRM: 0
- COQ: 3
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
250 251 186 188 250 252 201 202 210 162 170 225 227
DC9 DC27 DC66A DC77 DC-AT12 DC-AT17
CRM
COQ
*
*
*
Fig.: Frecuencia y distribución de los alelos en las 2 poblaciones de D. caudatum.
CRM: Cabecera Río de la Miel; COQ: Canuto de Ojén Quesada. : Alelos privados*
Diplazium caudatum (Cav.) Jermy
Diplazium caudatum (Cav.) Jermy
Population Code N Locus K(A) r Priv P95 Ho He F
Cabecera Río
de la Miel
CRM 18 DC9 2 2.000 0 0.000 0.299 1.000***
DC27 2 2.000 0 0.222 0.286 0.227
DC66A 2 1.996 0 0.111 0.203 0.460
DC77 2 1.998 0 0.118 0.214 0.458
DCAT12 1 1.000 0 0.000 0.000 -
DCAT17 1 1.000 0 0.000 0.000 -
Total 10(1.67) 1.667 0 0.67 0.075 0.167 0.558***
Canuto de Ojén
Quesada
COQ 17 DC9 2 2.000 0 0.000 0.254 1.000***
DC27 2 1.950 0 0.000 0.114 1.000*
DC66A 2 2.000 0 0.000 0.371 1.000***
DC77 3 3.000 1 0.063 0.607 0.900***
DCAT12 2 2.000 1 0.059 0.259 0.778*
DCAT17 2 2.000 1 0.077 0.323 0.769*
Total 13(2.17) 2.158 3 1 0.033 0.321 0.900***
Diversidad: COQ > CRM
- CRM: HE= 0.167, r = 1.67, P95= 0.67
- COQ: HE= 0.321, r = 2.16, P95= 1
Aporte de poblaciones a HT: 0.335[CT(K)= (HT-HT/K)/HT ]
- CRM: 20% vs COQ: 80%
Déficit de Heterocigotos
- CRM: F= 0.558***
- COQ: F= 0.900***
Diplazium caudatum (Cav.) Jermy
Population Code N Locus K(A) r Priv P95 Ho He F
Cabecera Río
de la Miel
CRM 18 DC9 2 2.000 0 0.000 0.299 1.000***
DC27 2 2.000 0 0.222 0.286 0.227
DC66A 2 1.996 0 0.111 0.203 0.460
DC77 2 1.998 0 0.118 0.214 0.458
DCAT12 1 1.000 0 0.000 0.000 -
DCAT17 1 1.000 0 0.000 0.000 -
Total 10(1.67) 1.667 0 0.67 0.075 0.167 0.558***
Canuto de Ojén
Quesada
COQ 17 DC9 2 2.000 0 0.000 0.254 1.000***
DC27 2 1.950 0 0.000 0.114 1.000*
DC66A 2 2.000 0 0.000 0.371 1.000***
DC77 3 3.000 1 0.063 0.607 0.900***
DCAT12 2 2.000 1 0.059 0.259 0.778*
DCAT17 2 2.000 1 0.077 0.323 0.769*
Total 13(2.17) 2.158 3 1 0.033 0.321 0.900***
Análisis de Identidad
- CRM:
indivs.: 1, 17
indivs.: 4, 5, 8, 9, 14, 16
indivs.: 6, 10, 18
indivs.: 12, 13
- COQ:
indivs.: 28, 31, 33, 34
indivs.: 24, 25
indivs.: 26, 27
- CRM-COQ:
indivs.: CRM3, CRM7, COQ21
First ID Loci typed Second ID Loci typed Matching loci
DC-COQ21 5 DC-CRM3 3 3
DC-COQ21 5 DC-CRM7 5 5
DC-COQ24 6 DC-COQ25 6 6
DC-COQ26 5 DC-COQ27 6 5
DC-COQ28 6 DC-COQ31 6 6
DC-COQ28 6 DC-COQ33 6 6
DC-COQ28 6 DC-COQ34 6 6
DC-COQ31 6 DC-COQ33 6 6
DC-COQ31 6 DC-COQ34 6 6
DC-COQ33 6 DC-COQ34 6 6
DC-CRM1 6 DC-CRM17 6 6
DC-CRM10 6 DC-CRM18 6 6
DC-CRM10 6 DC-CRM6 6 6
DC-CRM12 6 DC-CRM13 6 6
DC-CRM14 6 DC-CRM16 6 6
DC-CRM14 6 DC-CRM4 6 6
DC-CRM14 6 DC-CRM5 6 6
DC-CRM14 6 DC-CRM8 6 6
DC-CRM14 6 DC-CRM9 6 6
DC-CRM16 6 DC-CRM4 6 6
DC-CRM16 6 DC-CRM5 6 6
DC-CRM16 6 DC-CRM8 6 6
DC-CRM16 6 DC-CRM9 6 6
DC-CRM18 6 DC-CRM6 6 6
DC-CRM3 3 DC-CRM7 5 3
DC-CRM4 6 DC-CRM5 6 6
DC-CRM4 6 DC-CRM8 6 6
DC-CRM4 6 DC-CRM9 6 6
DC-CRM5 6 DC-CRM8 6 6
DC-CRM5 6 DC-CRM9 6 6
DC-CRM8 6 DC-CRM9 6 6
Diplazium caudatum (Cav.) Jermy
ESTRUCTURACIÓN DE LA DIVERSIDAD GENÉTICA
- FST= 0.426***; RST= 0.690***
- Nm (Wright, 1969)= 0.34; Nm (Barton & Slatkins, 1986)= 0.025
Partitioning Variance (%) F-statistic P
Among populations 46.1 FST = 0.461 < 0.001
Within populations 53.9
- AMOVA
Diplazium caudatum (Cav.) Jermy
ESTRUCTURACIÓN DE LA DIVERSIDAD GENÉTICA
- Asignación Poblacional
- K= 2
Clusters
Pop 1 2
CRM: 0.026 0.974
COQ: 0.713 0.287
Label Pop: Clusters
Cl1 Cl2
DCCRM1 1 : 0.025 0.975
DCCRM2 1 : 0.055 0.945
DCCRM3 1 : 0.041 0.959
DCCRM4 1 : 0.019 0.981
DCCRM5 1 : 0.019 0.981
DCCRM6 1 : 0.016 0.984
DCCRM7 1 : 0.049 0.951
DCCRM8 1 : 0.018 0.982
DCCRM9 1 : 0.018 0.982
DCCRM10 1 : 0.015 0.985
DCCRM11 1 : 0.033 0.967
DCCRM12 1 : 0.026 0.974
DCCRM13 1 : 0.026 0.974
DCCRM14 1 : 0.019 0.981
DCCRM15 1 : 0.035 0.965
DCCRM16 1 : 0.019 0.981
DCCRM17 1 : 0.025 0.975
DCCRM18 1 : 0.016 0.984
Label Pop: Clusters
Cl1 Cl2
DCCOQ19 2 : 0.273 0.727
DCCOQ20 2 : 0.275 0.725
DCCOQ21 2 : 0.046 0.954
DCCOQ22 2 : 0.923 0.077
DCCOQ23 2 : 0.081 0.919
DCCOQ24 2 : 0.394 0.606
DCCOQ25 2 : 0.392 0.608
DCCOQ26 2 : 0.984 0.016
DCCOQ27 2 : 0.983 0.017
DCCOQ28 2 : 0.973 0.027
DCCOQ29 2 : 0.984 0.016
DCCOQ30 2 : 0.934 0.066
DCCOQ31 2 : 0.972 0.028
DCCOQ32 2 : 0.983 0.017
DCCOQ33 2 : 0.971 0.029
DCCOQ34 2 : 0.973 0.027
DCCOQ35 2 : 0.984 0.016
Clusters
Pop 1 2
CRM: 0.085 0.915
COQ: 0.970 0.030
Indiv 19, 20, 21, 23, 24 y
25 como pertenecientes a
CRM
Diplazium caudatum (Cav.) Jermy
ESTRUCTURACIÓN DE LA DIVERSIDAD GENÉTICA
Diferenciación Genética CRM-COQ
6Km
Asignación Poblacional: 6 individuos de
COQ mejor explicados como de CRM
Nm CRM-COQ Aislamiento?
ENDOGAMIA (FIS= 0.558***, 0.90***)
Diplazium caudatum (Cav.) Jermy
ESTRUCTURACIÓN DE LA DIVERSIDAD GENÉTICA
Diferenciación Genética CRM-COQ
Efecto Fundador en CRM?
Loci monomórficos
Diversidad genética (HE CRM < ½ HE COQ)
Diplazium caudatum (Cav.) Jermy
TEST PARA CUELLOS DE BOTELLA RECIENTES
IAM SMM TPM
CRM 0.156 0.906 0.906
COQ 0.055 0.500 0.344
Probabilidades del Test de Wilcoxon para el exceso de heterocigosidad
NO CUELLO DE BOTELLA RECIENTE
Diplazium caudatum (Cav.) Jermy
Culcita macrocarpa C. Presl(Dicksoniaceae)
Andalucía:
- Ley 8/2003: En Peligro de extinción
-Lista Roja 2005: En Peligro Crítico
España:
- Lista Roja 2008: En Peligro
de extinción
Europa:
- Directiva Hábitats 92/43/CCE2x=2n= c.136
Población Núcleo
Intrapoblacional
Nº Individuos
esperados
Nº individuos
observados
Nº individuos
colectados Código
Almoraima 8810703 7 8 6 ALM8810703
Cabecera Río de la Miel 8856 5 4 3 CRM8856
88153 41 27 27 CRM88153
8814 15 11 4 CRM8814
889 200 120 45 CRM889
total 4 261 162 79
Canuto de Ojén Quesada 8828 2 0 0 COQ8828
Laja del Pinarejo 8830 46 46 30 PIN8830
8812000 10 25 20 PIN8812000
total 2 56 71 50
Río de la Miel 88146 30 15 14 RM88146
88118 15 15 15 RM88118
total 2 45 30 29
Sierra del Niño 8812002 15 15 11 SDN8812002
8812017 43 43 33 SDN8812017
total 2 58 58 44
TOTAL 5 12 429 327 208 (66.63%)
Recolecta:
-Censo actual: 327 indiv. (-23.8%)
- Pobl COQ extinta
- Recolectados: 208 indiv. (5 pobl, 11 núcl)
Culcita macrocarpa C. PreslMarcador Motivo Tipo de SSR (pb) Amplifica Polimórfico
CM1’A (GT)8 Puro 181 Si Si
CM8’A (GA)25 Puro 172 Si No
CM10 (CA)15 Puro 218 No -
CM20 (CA)23 Puro 181 No -
CM21A (TG)7 Puro 160 Si No
CM21B (GT)7 Puro 182 Si Si
CM23 (GA)26 Puro 194 Si No
CM25 (AG)11 Puro 219 Si No
CM29A (CT)29 Puro 224 Si No
CM33 (TG)27(AG)23 Compuesto 190 No -
CM35 (AG)17 Puro 92 Si Si
CM37’ (GA)14 Puro 244 Si No
CM42 (CA)12 Puro 317 Si No
CM60 (CA)95 Puro 328 No -
CM96’A (AG)31 Puro 117 Si NO
CM-AT1 (AG)15(GT)17(AG)2 Compuesto 170 Si Si
CM-AT8 (AG)26 Puro 186 Si No
CM-AT9 (CT)26 Puro 236 Si No
CM-AT11 (GT)18(AG)9 Compuesto 154 Si No
CM-AT12 (AG)26 Puro 315 Si No
CM-AT16 (AG)18 Puro 167 Si No
CM-AT19 (CT)9CG(CT)22 Compuesto 151 Si No
CM-AT30 (AG)15 Puro 130 Si ?
CM-AT45 (AG)22(AC)16 Compuesto 165 Si ?
Microsatélites:
- 4 polimórficos
de 24
-Desequilibrio
de ligamiento:
CM1’a-CM35
(pobl CRM; p= 0.014)
Culcita macrocarpa C. Presl
HT: 0.1805; 9 alelos, A= 2.25
C. macrocarpa Galicia (isoenzimas): HT= 0 (Quintanilla et al., 2007)
Sistema reproductor: Autogamia (incl. Automixis); reproducción vegetativa
Population Code N K(A) r Priv P99 Ho He F
Almoraima ALM 8 4(1) 1 0 0 0 0 -
Cabecera Río de la Miel CRM 79 6(1,5) 1.061 0 0.25 0.0035 0.0104 0.6667**
Laja del Pinarejo PIN 50 6(1,5) 1.093 1 0.5 0.0162 0.0161 -0.0075
Río de la Miel RM 29 5(1,25) 1.127 0 0.25 0.0086 0.0250 0.6585*
Sierra del Niño SDN 44 6(1,5) 1.351 1 0.5 0.0358 0.0897 0.60424***
Culcita macrocarpa C. Presl
Population Code N K(A) r Priv P99 Ho He F
Almoraima ALM 8 4(1) 1 0 0 0 0 -
Cabecera Río de la Miel CRM 79 6(1,5) 1.061 0 0.25 0.0035 0.0104 0.6667**
Laja del Pinarejo PIN 50 6(1,5) 1.093 1 0.5 0.0162 0.0161 -0.0075
Río de la Miel RM 29 5(1,25) 1.127 0 0.25 0.0086 0.0250 0.6585*
Sierra del Niño SDN 44 6(1,5) 1.351 1 0.5 0.0358 0.0897 0.60424***
Diversidad: SDN > RM > PIN > CRM > ALM
- SDN: HE= 0.0897, r = 1.351, P99= 0.5
- RM: HE= 0.0250, r = 1.127, P99= 0.25Déficit de Heterocigotos
Culcita macrocarpa C. Presl
Análisis de Identidad: 18145 comparaciones
11425 relación total de genotipos multilocus
Pobl Genot-I Genot-II Genot-III Genot-IV Genot-V Genot-VI Genot-VII Genot-VIII
ALM 8 - - - - - - -
CRM 72 - - - - 1 - -
PIN 44 - 1 - 2 - - -
RM - 27 - - - 1 1 -
SDN 27 - 4 4 - - - 1
149 27 5 4 2 2 1 1
Nº individuos por población compartiendo genotipos multilocus
Culcita macrocarpa C. Presl
ESTRUCTURACIÓN DE LA DIVERSIDAD GENÉTICA
- FST= 0.859***; RST= 0.8615***
- Nm (Barton & Slatkins, 1986)= 0.808
FST
Nm ALM CRM PIN RM SDN
ALM - -0,07431 -0,03832 0,95684*** -0,00195
CRM inf - 0,00167 0,96947*** 0,13707***
PIN inf 149,22 - 0,95983*** 0,09857***
RM 0,01 0,01 0,01 - 0,8899***
SDN inf 1,57 2,29 0,03 -
Culcita macrocarpa C. Presl
ESTRUCTURACIÓN DE LA DIVERSIDAD GENÉTICA
- Asignación Poblacional
- K= 2
Indiv. Cl-I Cl-IICRM889-074 0.163 0.837
Infered Clusters Given Pop
1 2
Number of individuals
ALM 0.992 0.008 6
CRM8814 0.990 0.010 4
CRM88153 0.992 0.008 27
CRM8856 0.992 0.008 3
CRM889 0.971 0.029 39
PIN8812000 0.992 0.008 20
PIN8830 0.992 0.008 27
RM88118 0.008 0.992 15
RM88146 0.049 0.951 14
SDN8812002 0.992 0.008 11
SDN8812017 0.993 0.007 25
Culcita macrocarpa C. Presl
ESTRUCTURACIÓN DE LA DIVERSIDAD GENÉTICA
- AMOVA
Partitioning
1 grupo: 5 poblaciones
Variance (%) F-statistic P
Among populations 85.7 0.857 < 0.001
Within populations 14.3
Partitioning
2 grupos: (ALM-CRM-PIN-SDN)(RM)
Variance (%) F-statistic P
Among groups 93.45 0.934 0.19
Among populations within groups 0.93 0.141 < 0.001
Within populations 5.63 0.944 < 0.001
Partitioning Núcleos
1 grupo: 11 núcleos
Variance (%) F-statistic P
Among populations 85.14 0.85138 < 0.001
Within populations 14.16
Partitioning Núcleos
2 grupos (RM) (Resto)
Variance (%) F-statistic P
Among groups 94.17 0.9417 0.013
Among populations within groups 0.84 0.144 < 0.001
Within populations 4.19 0.95 < 0.001
Partitioning Núcleos
3 grupos (RM) (SDN) (Resto)
Variance (%) F-statistic P
Among groups 90.41 0.904 0.0167
Among populations within groups 0.38 0.0399 0.123
Within populations 9.21 0.908 < 0.001
Partitioning Núcleos
3 grupos (RM) (SDN8812017) (Resto)
Variance (%) F-statistic P
Among groups 91.88 0.9188 0.0225
Among populations within groups -0.05 -0.0059 0.3597
Within populations 8.17 0.9183 < 0.001
Culcita macrocarpa C. Presl
ESTRUCTURACIÓN DE LA DIVERSIDAD GENÉTICA
- AMOVA
Culcita macrocarpa C. Presl
ESTRUCTURACIÓN DE LA DIVERSIDAD GENÉTICA
- 3 GRUPOS DE DIVERSIDAD
CRM+PIN+SDN12002+ALM
SDN12017
RM
+
+
Culcita macrocarpa C. Presl
Autogamia/
Rep. Vegetativa
ESTRUCTURACIÓN DE LA DIVERSIDAD GENÉTICA
Rep. Sexualvs.
C. macrocarpa:
- Poblaciones reducidas
- Baja diversidad genética intrapoblacional
- Elevado coeficiente de endogamia
- Elevada diferenciación interpoblacional
Culcita macrocarpa C. Presl
Diferenciación entre agrupaciones suprapoblacionales
CRM-ALM: 20.1 km
CRM-PIN: 11.1 km
CRM-SDN: 12 km
PIN-ALM: 11.9 km
PIN-SDN: 2.5 km
SDN-ALM: 13.7 km
¿Poblaciones aisladas?
- Homogeneidad
- Test de Mantel:
NO aislamiento por distancia
Diferenciación
CRM-RM: 2 km
Culcita macrocarpa C. Presl
Dispersión
Dinámica Poblacional:
Colonización-Desaparición
- Pocos individuos
- Monomórficas o casi
- 1 genotipo multilocus
fijado, el mayoritario
Población COQ
desaparecida
Uso comparativo de isoenzimas
y microsatélites en Dryopteris
aemula
Ares Jiménez
Departamento de Biología y Geología, Universidad Rey Juan Carlos, Madrid.
Diversidad genética
Introducción
- Capacidad de colonización y origen de poblaciones.
* Viabilidad de poblaciones para conservación in situ.
* Muestreo genético para conservación ex situ.
- Control de plagas.
- Explotación para uso humano.
Sistema reproductivo
Especies amenazadas Conservación y gestión
- ...
Diversidad genética potencial evolutivo
+ = –Mutación Flujo génico Endogamia
Deriva
Cuellos de botella
–
Introducción
Diversidad genética potencial evolutivo
Fragmentación diversidad genética
+ = –Mutación Flujo génico Endogamia
Deriva
Cuellos de botella
–
Introducción
Diversidad genética potencial evolutivo
Fragmentación diversidad genética
+ = –Mutación Flujo génico Endogamia
Deriva
Cuellos de botella
–
Introducción
Tipos de fecundación en helechos homósporos
a) Fecundación cruzada
b) Autofecundación intergametofítica
c) Autofecundación intragametofítica
Esporófito homozigoto
Introducción
Tipos de fecundación en helechos homósporos
a) Fecundación cruzada
b) Autofecundación intergametofítica
c) Autofecundación intragametofítica
Introducción
Endogamia Diversidad genética
- Diversidad genética
- Sistema reproductivo
Marcadores moleculares codominantes}Introducción
Locus 1
Locus 2
aa
aa
bb
bb
Locus 1
Locus 2
ab
ab
Dryopteris aemula
* Bosques de ribera.Diploide (2n = 2x = 82).
* 0 – 900 m.
* S y SO Europa, Macaronesia.
* O Galicia, costa cantábrica.
Introducción
Dryopteris aemula
Diploide (2n = 2x = 82).
Introducción
¿Diversidad genética?
¿Sistema reproductivo?
Dryopteris aemula
Poblaciones
fragmentadas
Introducción
Dryopteris aemula
Poblaciones
fragmentadas
Introducción
- Flujo interpoblacional abundante por dispersión eólica
30 – 50 μm
Dryopteris aemula
Poblaciones
fragmentadas
- Heterozigosis moderada (anteridiógeno fecundación cruzada)
Introducción
- Flujo interpoblacional abundante por dispersión eólica
- Diversidad genética moderada (dispersión vs. fragmentación)
Isoenzimas – Jiménez et al. 2009. Am. J. Bot. 96: 1880-1886
10 enzimas: AAT, HEX, IDH, LAP, MDH, ME, 6-PGD, PGI, PGM,
SKDH.
3 poblaciones
Isoenzimas
31 22: Santianes del Agua, N = 41
3: Mutriku, N = 41
1: Fragas del Eume, N = 41
31 2
13 loci monomórficos. Variación genética nula.
Isoenzimas – Jiménez et al. 2009. Am. J. Bot. 96: 1880-1886
Isoenzimas – Jiménez et al. 2009. Am. J. Bot. 96: 1880-1886
Acorde con otros relictos macaronésicos.
13 loci monomórficos. Variación genética nula.
Woodwardia radicans
Culcita macrocarpa
Vandenboschia speciosa
Microsatélites: repeticiones en tándem de 2-6 nucleótidos
encontrados en todos los genomas nucleares.
GATTATCTCTCTCTCTCTCTCTCGAACATATTG: (TC)9
AGTCTCAAGGAAGAAGAAGAAGAAGAATTA: (GAA)6
Microsatélites – Jiménez et al. 2010. Ann. Bot. 106: 149-155.
Microsatélites: repeticiones en tándem de 2-6 nucleótidos
encontrados en todos los genomas nucleares.
Hipervariabilidad + codominancia.
GATTATCTCTCTCTCTCTCTCTCGAACATATTG: (TC)9
AGTCTCAAGGAAGAAGAAGAAGAAGAATTA: (GAA)6
ab
c
d
efg
h
i
j
Microsatélites – Jiménez et al. 2010. Ann. Bot. 106: 149-155.
Cálculo de A, HT, FST , RST, Nm, Ho, He, y coeficiente de
endogamia F.
Cuatro poblaciones
4
3 1
2
1: Santianes del
Agua (SAN), N = 49
2: Mutriku (MUT),
N = 50
3: Embalse del Eume
(EUM), N = 74
4: Isla de San Miguel
(AZO), N = 56
Microsatélites
5 loci polimórficos
Microsatélites – Jiménez et al. 2010. Ann. Bot. 106: 149-155.
HT = 0.447. Comparativamente baja.
Variación genética
A Alelos privados
AZO 5.0 13
EUM 2.6 1
MUT 2.2 3
SAN 2.0 2
Macaronesia: refugio glacial.
Microsatélites – Jiménez et al. 2010. Ann. Bot. 106: 149-155.
Interglacial
Variación genética
Microsatélites – Jiménez et al. 2010. Ann. Bot. 106: 149-155.
Glacial? ?
GlacialInterglacial? ?
Variación genética
Microsatélites – Jiménez et al. 2010. Ann. Bot. 106: 149-155.
Interglacial
Interglacial Glacial? ?
Glacial? ?
Variación genética
Microsatélites – Jiménez et al. 2010. Ann. Bot. 106: 149-155.
GlacialInterglacial
Actual
Actual Interglacial
? ?
Variación genética
Microsatélites – Jiménez et al. 2010. Ann. Bot. 106: 149-155.
FST = 0.520; RST = 0.409.
Diferenciación interpoblacional
!~ 50% reparto genético entre poblaciones.
Microsatélites – Jiménez et al. 2010. Ann. Bot. 106: 149-155.
FST = 0.520; RST = 0.409.
Diferenciación interpoblacional
Nm = 0.25.
!~ 50% reparto genético entre poblaciones.
x
xx
x
Deriva.
¿Endogamia?
Microsatélites – Jiménez et al. 2010. Ann. Bot. 106: 149-155.
POP. LOCUS Ho He F POP. LOCUS Ho He F
SAN Dae06 0 0 — EUM Dae06 0.027 0.153 0.824***
Dae07 0 0 — Dae07 0.014 0.040 0.650***
Dae09-2 0.122 0.595 0.795*** Dae09-2 0 0 —
Dae11 0.061 0.414 0.853*** Dae11 0 0.027 1.000***
Dae15 0.102 0.484 0.789*** Dae15 0.054 0.581 0.907***
MUT Dae06 0 0 — AZO Dae06 0.071 0.385 0.816***
Dae07 0 0.040 1.000*** Dae07 0.089 0.604 0.853***
Dae09-2 0 0 — Dae09-2 0.054 0.444 0.878***
Dae11 0.020 0.134 0.851*** Dae11 0.089 0.400 0.778***
Dae15 0.020 0.170 0.882*** Dae15 0.018 0.336 0.946***
F = 1 – Ho/He
1 Endogamia
0 Azar
-1 Exogamia{
Microsatélites – Jiménez et al. 2010. Ann. Bot. 106: 149-155.
Sistema reproductivo
POP. LOCUS Ho He F POP. LOCUS Ho He F
SAN Dae06 0 0 — EUM Dae06 0.027 0.153 0.824***
Dae07 0 0 — Dae07 0.014 0.040 0.650***
Dae09-2 0.122 0.595 0.795*** Dae09-2 0 0 —
Dae11 0.061 0.414 0.853*** Dae11 0 0.027 1.000***
Dae15 0.102 0.484 0.789*** Dae15 0.054 0.581 0.907***
MUT Dae06 0 0 — AZO Dae06 0.071 0.385 0.816***
Dae07 0 0.040 1.000*** Dae07 0.089 0.604 0.853***
Dae09-2 0 0 — Dae09-2 0.054 0.444 0.878***
Dae11 0.020 0.134 0.851*** Dae11 0.089 0.400 0.778***
Dae15 0.020 0.170 0.882*** Dae15 0.018 0.336 0.946***
F = 1 – Ho/He
1 Endogamia
0 Azar
-1 Exogamia{
Microsatélites – Jiménez et al. 2010. Ann. Bot. 106: 149-155.
Sistema reproductivo
!
Comparativa en D. aemula
Isoenzimas
Diversidad genética
Flujo génico
Sistema reproductivo
Microsatélites
?
?
?
Comparativa isoenzimas-microsatélites
Comparativa isoenzimas-microsatélites
Isoenzimas Microsatélites
Coste
Comparativa isoenzimas-microsatélites
Isoenzimas Microsatélites
Coste
Dificultad
Comparativa isoenzimas-microsatélites
Isoenzimas Microsatélites
Coste
Dificultad
Requerimientos
técnicos
Comparativa isoenzimas-microsatélites
Isoenzimas
Sensibilidad
Microsatélites
Coste
Dificultad
Requerimientos
técnicos
Microsatélites para estudiar genética de poblaciones y sistema
reproductivo en especies con escasa diversidad.
¡Gracias!
II Taller de Conservación de Pteridófitos de AndalucíaGranada. Sierra Nevada, 19, 20 y 21 de julio de 2010
CONSERVACIÓN DE PTERIDÓFITOS EN CANARIAS: SITUACIÓN ACTUAL Y PROPUESTAS DE CONSERVACIÓN.
Elizabeth Ojeda LandServicio de Biodiversidad
Viceconsejeria de Medio Ambiente
1. INTRODUCCIÓN
Factores Geográficos
•Latitud subtropical
•Cercanía al continente africano
•Corriente marina fría oceánica
•Relieve (orientación y altitud)
Factores Climáticos
•Vientos cálidos africanos
•Vientos Alisios (Anticliclón de
las Azores)
400
600
1000
2000
Alisios
Mar de nubes
Cinturón costero
Cardonal-tabaibal
Bosque termófilo
Monteverde
Pinar
Montaña
Alta Montaña
NE
SE
Esquema de los pisos de vegetación/ecosistemas sobre una isla tipo de Canarias
Islas Occidentales / Islas Orientales
2. PTERIDÓFITOS EN CANARIAS
• Canarias alberga una relativa biodiversidad pteridológina pero
inferior a Madeira (más de 80 taxones descritos) o Azores (78
taxones), no siendo los bosques de laurisilva Canarios tan
ricos como los de aquellas islas
• La flora pteridológica de Canarias incluye unos 66 taxones de
los que 52 podrían considerarse nativos y 14 considerarse
introducidos.
• Se consideran inicialmente endémicos: Asplenium filare ssp.
canariense, Asplenium terorense y Dryopteris oligodonta.
Categorías de origen de los pteridófitos de Canarias
IS; 14
N0; 3
NP; 6NS; 40
E; 3
Según el Banco de Datos de Biodiversidad de Canarias (2008),
existen unas 22 familias silvestres en canarias, de las que al
menos, 4 son introducidas.
Familas presentes en Canarias
4
17
42
7
2 3 3
11
53 4
02468
1012141618
Adia
ntace
ae
Asp
lenia
ceae
Ath
yria
ceae
Ble
chnacea
e
Dry
opteridac
eae
Hem
ioniti
dac
eae
Hym
enophyl
lace
ae
Ophio
glo
ssac
eae
Otras
Pte
ridac
eae
Sel
agin
ellacea
e
Sin
opte
ridace
ae
Nº
de
tá
xo
ne
s
Familia Especie CAT
Azollaceae Azolla filiculoides II
Davalliaceae Davallia canariensis NS
Dicksoniaceae Culcita macrocarpa NS
Equisetaceae Equisetum ramosissimum NP
Grammitidaceae Grammitis quaerenda NO
Hypolepidaceae Pteridium aquilinum NP
Marsileaceae Marsilea quadrifolia IS
Oleandraceae Nephrolepis exaltata II
Polypodiaceae Polypodium macaronesicum NS
Salviniaceae Salvinia natans IS
Thelypteridaceae Christella dentata NS
Familias con un solo representante
Riqueza insular
38 37
31
42
37
17
11
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
La Pal
ma
Gom
era
Hie
rro
Tener
ife
Gra
n Can
aria
Lanza
rote
Fuerte
vent
ura
Tax nativos
P
H
GT
CF
L
3.PTERIDOFITOS
AMENAZADOS/PROTEGIDOS
1996 1999
2004 20082000
Listas Rojas
Aspleniacea Asplenium aethiopicum ssp.
braithwaitii CR B2ab(i;ii,iv);D
Asplenium anceps VU D1+2
Asplenium filare ssp. canariense EN B2ab (iii;iv)
Asplenium monanthes EN B2ab (iii;iv)
Diksoniaceae Culcita macrocarpa EN A2ce;B1b(i;ii;iii)c(i;ii)
Dryopteridaceae Dryopteris aemula VU B2ab (iii)D2
Dryopteris guanchica VU B2ab (iii)D2
Pteris incompleta VU C2a(i)
Theliptheridaceae Christella dentata EN B1ab(i,ii,iii,v) +
2ab(i,ii,iii,v)
Woodsiaceae Diplazium caudatum VU A2;B2ab(ii;iii;iv)
Lista Roja 2008 de la Flora vascular española
Directiva de Hábitats
Convenio de Berna
Catálogo Nacional de Especies Amenazadas (Orden 9 de
junio de 1998 y correcciones)
Convenios internacionales y normativa europea, estatal y autonómica
PTERIDÓFITOS PROTEGIDOS
Decreto 151/2001 por el que se crea el Catálogo de
Especies Amenazadas de Canarias. (CEAC)
Ley 4/2010, de 4 de junio, del Catálogo de Especies
Protegidas. (CEP)
Berna DH CNEA CEAC
2001
Ley
4/2010
LR
2003
Asplenium aethiopicum ssp.
braithwaitii
IE IEC CR
Asplenium anceps SH IEC R
Asplenium hemionitis I IV R
Asplenium septentrionale IE IEC EN
Asplenium terorense IE PE I
Asplenium trichomanes ssp.
quadrivalens
SH IEC R
Athyrium filix-femina SH IEC R
Ceterach aureum var.
aureum
SH IEC R
Christella dentata E - -
Culcita macrocarpa I II/IV E IEC EN
Dryopteris guanchica IE - EN
Diplazium caudatum SH SH V (V) R
Hymenophyllum wilsonii V CR
Ophioglossum polyphyllum I II/IV IE IEC EN
Pteris incompleta E SH IEC (V) VU
Vandenboschia speciosa I IE IEC EN
Woodwardia radicans I II/IV - - NT
Decreto 151/2001 por el que se crea el Catálogo de Especies
Amenazadas de Canarias. (CEAC)
Christella dentata
Culcita macrocarpa
En peligro de extinción (2)
Sensibles a la alteración de su hábitat (6)
Asplenium anceps
Asplenium trichomanes
ssp. quadrivalens
Athyrium filix-femina
Ceterach aureum var.
aureum
Diplazium caudatum
Pteris incompleta
De interés especial (6)
Asplenium aethiopicum ssp. braithwaitii
Asplenium septentrionale
Asplenium terorense
Dryopteris guanchica
Ophioglossum polyphyllum
Trichomanes speciosum (Vandenboschia speciosa)
Se han establecido una Orden de criterios técnicos que permite
sistematizar la evaluación de los estados de conservación de las
especies amenazadas
Evaluación continua del catálogo
• Conocer periódicamente el grado de amenaza real de cada
taxon
• Poder priorizar las actuaciones de conservación
CULMAC_12/2008 IE
La información como base fundamental de la Conservación
Programa de Seguimiento de Poblaciones de Especies
Amenazadas de Canarias (Proyecto SEGA)
Banco de Datos de Biodiversidad de Canarias (Proyecto Biota)
Esta base de datos creada en
1998 por el Gobierno de
Canarias, se encuentra
anclada a un banco
documental y bibliográfico
supervisado por especialistas.
Programa de monitoreo periódico de las
poblaciones de los taxones amenazados
del archipiélago.
Las aportaciones del proyecto SEGA en el
proceso de redacción de planes de
especies es fundamental, dado que suelen
constituir los datos más actuales y precisos
que existen de la localización y estado de
conservación de las poblaciones de taxones
amenazados
Culcita macrocarpa C. Presl
Banco de Datos de Biodiversidad de Canarias (Proyecto Biota)
Athyrium filix-femina (L.) Roth
Consulta de especie histórica. Nivel de confianza 1.
Niveles de precisión 1-2
1
2
Consulta de análisis. Nivel de
confianza 1. Niveles de precisión 1-2.
(1980-2008) (últimos 28 años)
3
DocumentosF00045 Athyrium filix-femina (L.) Roth
(F01148 - Ojeda Land, E. - 2002
Consulta de análisis. Nivel de confianza 1.
Niveles de precisión 1. (1990-2008) (últimos18
años)
Programa de Seguimiento de Poblaciones de Especies
Amenazadas de Canarias (Proyecto SEGA)
Contenidos
Antecedentes de las citas histórica
Localización en cartografía 1:5000
Censo de ejemplares
Planeamiento del territorio
Descripción del hábitat
Valoración de amenazas
Propuestas de mejora de las
localidades y del conjunto de la
población insular del taxon
Athyrium filix-femina (L.) Roth
Especie/subespecie Distribución 2002 2003 2008 2009 2010 CAT
Asplenium aethiopicum ssp.
braithwaitiiHPGT
IE
Asplenium anceps HPGT HPGT SH
Asplenium septentrionale PT IE
Asplenium hemionitis HPGTCFL -
Asplenium terorense Ce+ C IE
Asplenium trichomanes ssp.
quadrivalensHPGTC
HC
PGT SH
Athyrium filix-femina HPGTC G HC PGT SH
Ceterach aureum var. aureum HPGTC SH
Culcita macrocarpa T T T E
Christella dentata PGTC PG E
Diplazium caudatum PGTC C C PGT SH
Dryopteris guanchica GT
Hymenophyllum wilsonii GC GC -
Ophioglossum polyphyllum HPTCFL IE
Pteris incompleta PGTC C PGT SH
Vandenboschia speciosa HPGTC IE
Woodwardia radicans HPGTC -
SEGAS realizados
Los Planes de Pteridófitos protegidos en Canarias
Asplenium trichomanes ssp. quadrivalens
Athyrium filix-femina
Culcita macrocarpa
Pteris incompleta
Diplazium caudatum*
Los planes de estos helechos incluyen actuaciones de
conservación “ex situ” (almacenamiento de esporas,
cultivo en viveros, etc.) inspiradas en las experiencias
de conservación puestas en práctica en Andalucía.
Ley 4/2010, de 4 de junio, del Catálogo de Especies
Protegidas. (CEP)
Ley canaria anclada en la Ley 42/2007 del Patrimonio Natural y la
Biodiversidad.
Establece anexos:
Anexo I: Especies E
Anexo II: Especies V
Anexo III: Especies IEC (nueva categoría “De interés para los
ecosistemas Canarios”)
Anexo IV: PE
Anexo V: Categoría supletoria respecto del CNEA
Anexo VI: Especies IE en el CNEA
Ley política elaborada por un equipo externo al Departamento
competente en esta materia en la Administración y que ha sido
y es muy polémica.
El nuevo marco de la conservación en Canarias
Berna DH CNEA CEAC
2001
Ley
4/2010
LR
2003
IP
Asplenium aethiopicum ssp.
braithwaitii
IE IEC CR 4
Asplenium anceps SH IEC R 4
Asplenium hemionitis I IV - - R 7
Asplenium septentrionale IE IEC EN 2
Asplenium terorense IE PE I 1
Asplenium trichomanes ssp.
quadrivalens
SH IEC R 5
Athyrium filix-femina SH IEC R 5
Ceterach aureum var.
aureum
SH IEC R
Christella dentata E - -
Culcita macrocarpa I II/IV E IEC EN 1
Dryopteris guanchica IE - EN
Diplazium caudatum SH SH V (V) R 4
Hymenophyllum wilsonii - V CR
Ophioglossum polyphyllum I II/IV IE IEC EN 6
Pteris incompleta E SH IEC (V) VU 4
Vandenboschia speciosa I IE IEC EN 5
Woodwardia radicans I II/IV - - NT 5
Esta categoría no protege táxones si no subpoblaciones, de manera
que cuando una localidad se encuentre fuera de EENN o Red
Natura, no estará protegida
Esta categoría no contempla la necesidad de redacción de Planes.
Anexo III: Especies IEC (nueva categoría “De interés para los
ecosistemas Canarios”)
Asplenium anceps Ophioglossum polyphyllum
PROPUESTAS DE CONSERVACIÓN
1. Promover los estudios necesarios que aclaren las
incertidumbres taxónomicas y de origen de algunos de
los pteridófitos de Canarias.
2. Generar la información necesaria para poder evaluar
los verdaderos estados de conservación de los táxones
canarios (amenazados o raros), incluyendo las
localidades externas a EENN donde los riesgos
actuales de desaparición han aumentado.
3. Intentar avanzar en el conocimiento de las técnicas de
conservación “ex situ” de los pteridófitos, como
mecanismo fundamental de la recuperación de taxones
y de la conservación genética de subpoblaciones.
4. Redactar e incluir en los instrumentos de planeamiento
de los EENN (Red Canaria y Red Natura 2000) con
presencia de Pteridófitos, las líneas activas de
conservación que garanticen la mejora de sus status
actuales .