Estructura y diversidad genética de Magnolia cubensis subsp. cubensis (Magnoliaceae)

Jhonny Quintana Delgado, Majela Hernández Rodríguez, Ernesto Testé, Alejandro Palmarola Bejerano, Emily Veltjen, Marlyn Valdés de la Cruz, Pieter Asselman, Isabel Larridon, Marie-Stéphanie Samain, Luis Roberto González-Torres

Resumen


Magnolia cubensis subsp. cubensis, endémica de la Sierra Maestra, Cuba, y categorizada En Peligro de extinción, presenta poblaciones históricamente reducidas por la tala ilegal, la degradación del hábitat y la sobreexplotación. En las poblaciones de plantas amenazadas es importante comprender los efectos de los factores genéticos, porque permiten reforzar los planes de conservación y diseñar estrategias más efectivas que reduzcan su probabilidad de extinción. Por ello, los objetivos de la presente investigación son: describir la estructura y diversidad genética, y comprobar la presencia de endogamia y de eventos de cuello de botella en esta subespecie. Se utilizó ADN extraído de tejido foliar de 173 individuos colectados en cinco localidades, que fueron genotipificados a partir de 21 marcadores microsatélites. La diversidad genética se evaluó mediante la heterocigosidad, la diversidad alélica, el coeficiente de endogamia y el coeficiente de diferenciación. Se comprobó la presencia de aislamiento por distancia y de eventos de cuello de botella. La Bayamesa fue la localidad más diversa y Pico Turquino presentó valores elevados de endogamia. La población se encontró genéticamente estructurada en tres grupos, siendo la localidad Gran Piedra la que mostró los mayores valores para el coeficiente de diferenciación. La población no ha sufrido un evento de cuello de botella reciente, pero sí presenta indicios de aislamiento por distancia. Se recomienda la creación de viveros en las localidades de Gran Piedra y La Bayamesa, así como emplear a los individuos de esta última para reforzar a las localidades Pico Caracas, Turquino y El Gigante, con la finalidad de aumentar la diversidad genética global.

Citación: Quintana, J., Hernández, M., Testé, E., Palmarola, A., Veltjen, E., Valdés, M., Asselman, P., Larridon, I., Samain, M.S. & González-Torres, L.R. 2022. Estructura y diversidad genética de Magnolia cubensis subsp. cubensis (Magnoliaceae). Revista Jard. Bot. Nac. Univ. Habana 43: 33-46.

Recibido: 5 de marzo de 2021. Aceptado: 17 de junio de 2021. Publicado en línea: 20 de abril de 2022. Editor encargado: Gabriela Rijo de Francisco.


Palabras clave


genética de la conservación; magnolias; marcadores microsatélites; variación genética


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Referencias


Abad, M.A. & González, A. 2014. Plan de Manejo de la Reserva Ecoló-gica Pico Caracas. Centro Nacional de Áreas Protegidas (CNAP), Cuba.

Allendorf, F.W. & Luikart, G. 2007. Conservation and the genetics of populations. Blackwell Publishing Ltd., Malden, USA.

Allendorf, F.W., Luikart, G & Aitken, S.N. 2013. Conservation and the genetics of populations. Segunda Edición. Wiley-Blackwell, Oxford.

Borhidi, A. 1996. Phytogeography and vegetation ecology of Cuba. Akademiai Kaidó.

Carraza, M., Salazar, Y., Verdecia, J.L., Hernández, E., Ramón, A.D., Pérez, A., Espinosa, D., Labrada, P., Gonsalez, F. & Labrada, O. 2017. Plan de Manejo 2017-2021 del Parque Nacional La Bayamesa. Centro Nacional de Áreas Protegidas (CNAP), Cuba.

Cires, E., De Smet, Y., Cuesta, C., Goetghebeur, P., Sharrock, S. Gibbs D., Oldfield, S., Kramer, A. & Samain, M.S. 2013. Gap analyses to support ex situ conservation of genetic diversity in Magnolia, a flagship group. Biodivers. Conserv. 22(3):567–590. https://doi.org/10.1007/s10531-013-0450-3

Cogollo, A., Calderón, E., Castaño, A., Devia, W., García, H., Toro, J.L. & Uribe, J. 2001. Plan de acción para la conservación de la familia Magnoliaceae en Colombia- Proyecto piloto. Boletín Informativo Instituto Humboldt 29: 1-4.

Cornuet, J.M. & Luikart, G. 1996. Description of power analysis of two tests for detecting recent population bottlenecks from allele frequency data. Genetics 144: 2001-2014.

Doyle, J.J. & Doyle, J.L. 1990. Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus 12: 13-15.

Earl, D.A. & von Holdt, B.M. 2012. Structure Harvester: a website and program for visualizing Structure output and implementing the Evanno method. Conserv. Genet. Resour 4(2): 359-361. https://doi.org/10.1007/s12686-011-9548-7

Edmands, S. 2007. Between a rock and a hard place: evaluating the relative risks of inbreeding and outbreeding for conservation and management. Mol. Ecol. 16: 463-475.

Eguiarte, L.E., Aguirre-Liguori, A.J., Jardón-Barbolla, L., Aguirre-Planter, E. & Souza, V. 2013. Genómica de poblaciones: nada en evolución va a tener sentido si no es a la luz de la genómica, y nada en genómica tendrá sentido si no es a la luz de la evolución, México. Revista Espec. Cienc. Quim. Biol. 16(1): 42-56.

Eguiarte, L.E., Souza, V. & Aguirre, X. 2006. Molecular Ecology. Instituto Nacional de Ecología, Semarnat, D.F., México.

Ellegren, H. & Galtier, N. 2016. Determinants of genetic diversity. Revista Natural Genetica 17: 422-433.

Evanno, G., Regnaut, S. & Goudet, J. 2005. Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: a simulation study. Mol. Ecol. 14: 2611-2620. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2005.02553.x

Frankham R., Ballou, J.D. & Briscoe, D.A. 2002. Introduction to conservation genetics. Cambridge. Editorial de la Universidad de Cambridge, Reino Unido.

Garner, B.A., Hoban, S. & Luikart, G. 2020. IUCN Red List and the value of integrating genetics. Conservation Genet 21(5): 795-801.

Godoy, J.A. 2009. La genética, los marcadores moleculares y la conservación de especies. Ecosistemas 18(1): 23-33.

González-Torres, L. R., Palmarola, A., González-Oliva, L., Bécquer, E. R., Testé, E., Castañeda, M., Colomé, A., Barrios, D., Gómez Hechevarría, J. L., García Beltrán, J. A., Granado, L., Berazaín, R. & Regalado, L. (Comp.). 2016. Lista Roja de la flora de Cuba. Bissea 10 (número especial 1): 33-283.

Greuter, W. & Rankin, R. 2017. Plantas vasculares de Cuba: inventario preliminar. Segunda edición, actualizada, de Espermatófitos de Cuba con inclusión de los Pteridófitos. Berlin: Botanischer Garten & Botanisches Museum Berlin; La Habana: Jardín Botánico Nacional, Universidad de La Habana.

Guo, S. & Thompson, E. 1992. Performing the exact test of Hardy–Weinberg proportion for multiple alleles. Biometrics 48: 361-371. https://doi.org/10.2307/2532296

Hartl, D.L., & Clark, A.G. 1997. Principles of Population Genetics, 3rd edn. Sinauer, Sunderland, MA.

Hernández, M. 2014. Identificación de las subespecies de Magnolia cubensis (Magnoliaceae) mediante análisis digital de imágenes de las hojas. Revista Cub. Cienc. Biol.3(2): 53-60.

Hernández, M., Palmarola, A., Veltjen, E., Asselman, P., Testé, E., Larridon, I., Samain M.S. & Gonzáles-Torres, R. 2020a. Population structure and genetic diversity of Magnolia cubensis subsp. Acunae (Magnoliaceae): effects of habitat fragmentation and implications for conservation. Oryx 54: 451-459 https://doi:10.1017/S003060 531900053X

Hernández, M., Testé, E. Simón, R., Palmarola Bejerano, A., Gonzáles-Torres, R., & Molina, Y. 2020b. Magnolia cubensis subsp. cubensis – Hoja de taxón. Bissea 114 (NE 1): En prensa.

Hernández, P., Pérez, O., Labrada, P., López, P., Ramón, A. & Hernández, P. 2017. Plan de Manejo 2017- 2021 de Parque Nacional Pico Turquino. Centro Nacional de Áreas Protegidas (CNAP), Cuba.

Holleley, C.E. & Geerts, P.G. 2009. Multiplex Manager 1.0: a crossplatform computer program that plans and optimizes multiplex PCR. Biotech. 46(7): 511-517. https://doi.org/10.2144/000113156

Hubisz, M., Falush, D., Stephens, M. & Pritchard, J. 2009. Inferring weak population Structure with the assistance of sample group information. Mol. Ecol. Resour 9(5): 1322-1332.

Imchanitzkaja, N.N. 1991. Rod Magnolia L. (Magnoliaceae) vo flore Kuby. Novosti Sist. Vissh. Rast. 28: 58-77.

International Union for Conservation of Nature (IUCN). 2001. Categorías y criterios de la Lista Roja de la UICN: versión 3.1. Comisión de Supervivencia de Especies de la UICN. UICN, Gland, Switzerland y Cambridge, UJ.

Jenkins, D.G., Care, M., Czerniewska, J., Fletcher, J., Hether, T. & Jones, A. 2010. A meta-analysis of isolation by distance: relic or reference standard for landscape genetics? Ecography 33: 315-320.

Kearse, M., Moir, R., Wilson, A., Stones-Havas, S., Cheung, M.,Sturrock, S., Buxton, S., Cooper, A., Markowitz, S., Duran, C., Thierer, T., Ashton, B., Meintjes, P. & Drummond, A. 2012. Geneious Basic: An integrated and extendable desktop software platform for the organization and analysis of sequence data. Bioinformatics 28, 1647–1649. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bts199

Kikuchi, S. & Isagi, Y. 2002. Microsatellite genetic variation in small and isolated populations of Magnolia sieboldii ssp. japonica. Heredity 88: 313-321. https://doi.org/10.1038/sj/hdy/6800047

Larridon, I., Walter, H.E., Guerrero, P.C., Duarte, M., Cisternas, M.A., Hernández, C.P. & Samain, M.S. 2015. An integrative approach to understanding the evolution and diversity of Copiapoa (Cactaceae), a threatened endemic Chilean genus from the Atacama Desert. Amer. J. Bot. 102(9): 1506-1520. https://doi.org/10.3732/ajb.1500168

Luikart, G., Allendorf, F.M., Sherwin, B. & Cornuet, J.M. 1998. Distortion of allele frequency distribution provides a test for recent population bottlenecks. Heredity 89: 238-247.

Molina-Pelegrín, Y., Santos-Chacón, W., Sosa-López, A., Arcia-Chávez, M., Hechevarría-Kindelán, O. & Rosales-Rodríguez, M. 2014. Estructura poblacional de Magnolia cubensis subsp. cubensis en la Reserva Ecológica El Gigante. Baracoa 34(1): 1-9.

Newton, A.C., Allnutt, T.R., Gillies, A.C.M., Lowe, A.J. & Ennos, R.A. 2009. Molecular phylogeography, intraspecific variation and the conservation of tree species. Tree 14(4): 140-145

Palmarola, A., González-Torres, L.R., Barrios, D., Albelo, N. & León, L. 2012. Proyecto de Conservación integral del “mantequero” en Guamuhaya. Bissea 6(2): 2.

Palmarola, A., González-Torres, L.R., Hernández, M., Molina, Y., Gordillo, M., Granado, L. & Cruz, D. 2015. Magnolia cubensis subsp. cubensis. Bissea 9 (número especial 4): 406-407.

Peakall, R. & Smouse, P. E. 2012. GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research – an update. Bioinformatics 28: 2537-2539. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bts460

Poudel, R.C., Moller, M., Li, D.Z., Shah, A. & Gao, L.M. 2014. Genetic diversity, demographical history and conservation aspects of the endangered yew tree Taxus contorta (syn. Taxus fuana) in Pakistan. Tree Genet. Genomes 10: 653–665.

Putman, A.I. & Carbone, I. 2014. Challenges in analysis and interpretation of microsatellite data for population genetic studies. Ecol. Evol. 4(22): 4399-4428. https://doi.org/10.1002/ece3.1305

Raymond, M. & Rousset, F. 1995. An exact test for population differentiation. Evol. 1280-1283.

Rivers, M., Beech, E., Murphy, L. & Oldfield, S. 2016. The red list of Magnoliaceae. Revised and extended. Richmond (UK): Botanic Gardens Conservation International.

Rousset, F. 2008. Genepop’007: a complete re-implementation of the genepop software for Windows and Linux. Molecular Ecology Resources 8: 103-106. https://doi.org/10.1111/j.1471-50088286.2007.01931.x

Ruiz-García, M., Castillo, M.l., Álvarez, D., Gardeazabal, J., Borrero, L.M, Ramírez, D.M., Carrillo, L., Nassar F. & Gálvez, H. 2007. Estudio de 14 especies de primates platirrinos (Cebus, Saimiri, Aotus, Saguinus, Lagothrix, Alouatta y Ateles), utilizando 10 loci microsatélites: análisis de la diversidad génica y de la detección de cuellos de botella con propósitos conservacionistas. Orinoquia 11(2): 19-37.

Ruiz, I. 2017. Las Áreas Protegidas de Cuba. Centro Nacional de Áreas Protegidas (CNAP), La Habana, Cuba.

Sanfiel, M., Abad, A., Acosta, G., González, A., Salmerón, A., Silot, M., Fagilde, M.C. & Álvarez, L.O. 2017. Plan de manejo del Paisaje Natural Protegido Gran Piedra 2017 – 2021. Centro Nacional de Áreas Protegidas (CNAP), Cuba.

Santos, W., Molina, Y., Arcia, M. & Sosa, A. 2014. Plan de manejo de 2014-2018 de Reserva Ecológica El Gigante. Centro Nacional de Áreas Protegidas (CNAP), Cuba.

Simón, R. 2020. Ánalisis de la distribución y del nicho ecológico de Magnolia sect. Talauma en Cuba. Tesis de Diploma. Universidad de La Habana. Cuba.

Testé, E., Gordillo, M., Palmarola, A., Hernández, M. & González-Torres, L.R. 2019. Estructura poblacional de Magnolia cubensis subsp. cubensis (Magnoliaceae) en el Paisaje Natural Protegido Gran Piedra. Revista Jard. Bot. Nac. Univ. Habana 40: 19-2.

Turchetto, C. Segatto, L.A., Mader G., Rodrigues, D.M., Bonatto, S. & Freitas, L.B. 2016. High levels of genetic diversity and population structure in an endemic and rare species: implications for conservation. AoB Plants 8: 002.

Veltjen, E., Asselman, P., Hernández, M., Palmarola, A., Testé, E., González, L.R., Goetghebeur, P., Larridon, I. & Samain, M.S. 2019. Genetic patterns in Neotropical Magnolias (Magnoliaceae) using de novo developed microsatellite markers. Heredity 122: 485-500. https://doi.org/10.1038/s41437-018-0151-5

Vergeer, P., Rengelink, R., Copal, A. & Ouborg, N.J. 2003. The interacting effects of genetic variation, habitat quality and population size on performance of Succisa pratensis. J. Ecol. 91: 18-26.

Waples, R.S. 2015. Testing for Hardy-Weinberg proportions: have we lost the plot? J. Heredity 106(1):1-19. https://doi.org/10.1093/jhered/esu062


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