Genética del paisaje de Quercus castanea Née (Fagaceae) en la Cuenca de Cuitzeo, Michoacán

• Autores: Libny Ingrid Lara-De La Cruz
• Directores de la Tesis: Antonio González Rodríguez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Nacional Autónoma de México ( México ) en 2020
• Idioma: español
• Número de páginas: 161
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  ru.dgb.unam.mx  repositorio.unam.mx 
• Resumen
  • español

    Los arboles son especies clave en la estructura y funcionamiento de muchos ecosistemas terrestres, por lo que su manejo y conservacion es fundamental debido a la importancia ecológica y económica que tienen. Las especies arbóreas han desarrollado diferentes niveles de tolerancia a condiciones ambientales variables, lo cual se ve reflejado en adaptaciones fenotípicas (con bases genéticas) a gradientes ambientales en diferentes escalas espaciales.

    La genética del paisaje es un área de estudio que tiene como objetivo proporcionar información acerca de la interacción entre las características del paisaje (incluyendo variables ambientales como temperatura o precipitación y accidentes geográficos como montañas, ríos, cuencas, valles) y procesos micro evolutivos (flujo génico, deriva génica, selección natural) y su influencia sobre la cantidad y la distribucion espacial de la variación genética.

    Actualmente, algunos grupos de árboles de bosque templado, en especial los géneros Quercus, Fagus y Castanea, han surgido como "clados modelo" para realizar estudios con un enfoque de genética del paisaje, debido a que muchas especies de estos grupos tienen áreas extensas de distribución en ambientes heterogéneos con diferentes presiones selectivas, lo que influye en su alta variación fenotípica y genética. México es un importante centro de diversificación del género Quercus, con alrededor de más de 160 especies (32-40% de las especies a nivel mundial), de las cuales mas de 100 son endémicas. En el presente trabajo se analizó de qué manera las variables ambientales y las características topográficas afectan la variación en atributos fenotípicos funcionales, en la variación y diferenciación genética neutra y potencialmente adaptativa, así como en la conectividad funcional en el encino rojo mexicano Quercus castanea a una escala de paisaje. El estudio se realizó en la cuenca del lago de Cuitzeo en Michoacán, que tiene un área de 4 026 km2 y que se caracteriza por condiciones ambientales y topográficas altamente heterogéneas. Los resultados mostraron que existe una diferenciación significativa en los atributos funcionales estudiados entre las poblaciones, particularmente en el grosor foliar. Se encontraron niveles altos de diversidad genética y baja estructura genética, lo que sugiere que existen altas tasas de flujo génico entre las poblaciones. Tambien se encontro que la estacionalidad de la precipitación, el intervalo anual de la temperatura y la precipitación anual son variables ambientales que influyen en los patrones de flujo genico, probablemente debido a su efecto sobre la fenologia floral. Se identificaron 8 SNPs que presentaron señal de selección divergente y 194 SNPs asociados con la variación climatica, algunos de estos SNPs se encuentran en genes que estan relacionados con la respuesta al estrés por temperatura, estrés oxidativo, estrés osmótico, germinación y floración. En conjunto los resultados de este trabajo muestran evidencia de adaptación local, tanto a nivel fenotípico como genético a la escala estudiada.

  • English

    Trees are key species in many terrestrial ecosystems and their management and conservation is essential due to their ecological and economic importance. Tree species have developed tolerance to different environmental variables, which can be observed through phenotypic adaptations (with genetic basis) to environmental gradients at various spatial scales.

    Landscape genetics is a research field that aim at providing information about the interaction between landscape characteristics (environmental variables such as temperature and precipitation or geographic accidents such as mountains, rivers, basins, valleys) and micro evolutionary processes (gene flow, genetic drift and natural selection) and their influence on the amount and spatial distribution of genetic variation. Recently, temperate forest trees, particularly tree genera such as Quercus, Fagus and Castanea, have emerged as "model clades" to carry out studies with a landscape genetics and landscape genomics approach. This is because many species have broad geographic distribution ranges with different environmental conditions and therefore, they are subjected to different selective pressures, which leads to a great phenotypic and genetic variation. Mexico is an important diversification center for the oaks (Quercus), with more than 160 species (32-40% of the species worldwide), of which more than 100 are endemic. In this study, it was analyzed how environmental variables and topographic features affect functional trait variation, neutral and potentially adaptive genetic variation, genetic differentiation and functional connectivity in the Mexican red oak Quercus castanea at a landscape scale. This study was carried out in the Cuitzeo lake basin in Michoacan, which has an area of 4 026 km2 and is characterized by highly heterogeneous environmental and topographic conditions. The results showed there is a significant differentiation in the studied functional traits between the populations, particularly in leaf thickness. High levels of genetic diversity and low genetic differentiation were found, suggesting that there are high rates of gene flow between populations. It was also found that precipitation seasonality, temperature annual range and annual precipitation are environmental variables that affect pollen movement and gene flow, probably because of their effect on flowering phenology. Eight Fsr outlier SNPs consistent with divergent selection and 194 SNPs associated with climatic variation were detected, some of these SNPs are found in genes that are associated to response to temperature stress, oxidative stress, osmotic stress, germination and flowering. Overall, the results of this study indicate evidence of local adaptation at both phenotypic and genetic levels at the spatial scale studied.