Análisis de la diversidad genética de Liquidambar styraciflua L. (altingiaceae): especie clave del bosque de niebla de San Luis Potosí

Abstract

El bosque de niebla (BN) es uno de los ecosistemas más importantes del mundo, sin embargo, dada su fragilidad y fragmentación son de los más amenazados. En México el BN cubre menos del 1% del territorio, pero resguarda el 10% de sus especies vegetales. En el estado de San Luis Potosí se localizan algunos de sus relictos más importantes. Liquidambar styraciflua es una especie clave del BN por ser una especie pionera y con importantes funciones ecosistémicas. El objetivo de la presente investigación fue conocer la diversidad y estructura genética de poblaciones de L. styraciflua en los relictos de BN en San Luis Potosí. Se estudiaron seis poblaciones en los municipios de Xilitla, Rioverde, Tamasopo, El Rayón, El Naranjo y Alaquines analizando un total de 145 individuos. Se amplificaron regiones microsatélites utilizando 22 primers. Los amplicones de 15 primers mostraron polimorfismo que fue visualizado en geles de acrilamida. Los tamaños de las bandas fueron estimados y normalizados para su análisis que incluyó pruebas de diversidad, estructura genética y flujo genético. Asimismo, se determinó el índice de disturbio crónico en los fragmentos de BN donde se ubican las seis poblaciones de L. styraciflua, con el fin de estudiar su relación con la diversidad y estructura genética de la especie. Se emplearon 14 indicadores de tres agentes de disturbio crónico: 1) las actividades humanas, 2) la ganadería y 3) el deterioro del hábitat. Se recuperó un total de 142.66 alelos diferentes (Na) para los 15 loci SSR, con un numero de alelos efectivos (Ne) promedio de 6.32. La heterocigosis observada (Ho= 0.55) fue menor a la esperada (He= 0.79). Las poblaciones con mayor diversidad genética fueron Copalillos (I= 2.07; He= 0.83), Las Flores (I= 2.02; He= 0.82) y Nueva Reforma (I= 2.00; He= 0.83). El valor de FST= 0.10 indicó un nivel moderado de diferenciación genética entre poblaciones, con mayor variación genética entre individuos (90.36%). Hay un alto grado de correlación (r= 0.81) entre la distancia genética y la distancia geográfica, lo que indica que el aislamiento por distancia podría afectar la estructura genética. Las poblaciones quedaron agrupadas en dos grupos (K= 2). Estos análisis sugieren una baja estructura genética y un alto flujo genético entre algunas de las poblaciones, con una dinámica similar al modelo de metapoblaciones. Los parámetros de disturbio crónico resaltan el efecto de las actividades humanas como la principal causa de disturbio en el BN. Sin embargo, no se encontró una correlación importante entre el IDC y los índices de diversidad y estructura genética. Es posible que la biología reproductiva y la dinámica ecológica de L. styraciflua le confiera resistencia al disturbio, debido a su crecimiento y madurez sexual acelerados y su polinización cruzada anemófila a largas distancias.

The cloud forest (CF) is one of the most important ecosystems in the world, however, given its fragility and fragmentation are one of the most threatened. In Mexico, the CF covers less than 1% of the territory, but holds 10% of its plant species. In the state of San Luis Potosí some of its most important relict are located. Liquidambar styraciflua is a key species of the CF since its important ecosystem functions and as a pioneer. The objective of this research was to analyze the genetic diversity and structure of populations of L. styraciflua in the CF relicts in San Luis Potosi. We studied six populations in the municipalities of Xilitla, Rioverde, Tamasopo, Rayón, El Naranjo and Alaquines, from a sample of 145 individuals. We amplified microsatellite regions using 22 primers. The amplicons of 15 primers showed polymorphism, visualized in polyacrylamide gels. The sizes of the bands were estimated and normalized, the analysis included tests of genetic diversity and structure, as well as gene flow. Additionally, we estimated the chronic disturbance index for the CF fragments where the six populations of L. styraciflua are located, in the order to study the relationship with diversity and genetic structure, using 14 indicators in three agents of disturbance: 1) human activities, 2) livestock and 3) the habitat degradation. We retrieved a total of 142.66 different alleles (Na) for the 15 SSR loci, with a number of allele effective (Ne) average of 6.32. The observed heterozygosity (Ho= 0.55) was lower than expected (He= 0.79). Populations with the greatest genetic diversity were Copalillos (I= 2.07; He= 0.83), Las Flores (I= 2.02; He= 0.82) and La Nueva Reforma (I= 2.00; He= 0.83). The value of FST= 0.10 indicated a moderate level of genetic differentiation between populations, with greater genetic variation among individuals (90.36%). There is a high degree of correlation (r= 0.80) between genetic distance and geographical distance, indicating that distance isolation could affect genetic structure. The populations were grouped into two groups (K= 2). These analyses suggest a low genetic structure and a high genetic flow between some of the populations, similar to the metapopulation model. Chronic disturbance parameters highlight the effect of human activities as the main threat to CF. However, no significant correlation was found between the IDC and the genetic diversity and structure. It is possible that the reproductive biology and ecological dynamics of L. styraciflua confer resistance to disturbance, due to its accelerated growth and sexual maturity, and anemophile cross-pollination over long distances.