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Spatial genetic structure of lowbush blueberry, Vaccinium angustifolium, in four fields in Maine

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Abstract:

Expressed sequence tag – polymerase chain reaction (EST-PCR) molecular markers were used to infer spatial genetic structure of four lowbush blueberry (Vaccinium angustifolium Ait.) fields in Maine. Genetic structure was quantified at three spatial scales: (1) within apparent clones (intrapatch), (2) among clones within a field, and (3) among fields separated by as much as 65km. Of five “clones” or putative individuals examined in the intrapatch study, two showed complete genetic homogeneity within the patch, while three showed some band differences at their edges compared with their interiors. These differences at the edges, however, matched adjacent clones (so-called “intruders”), from which it was concluded that lowbush blueberry exhibits a fairly tight, phalanx clonal architecture with no evidence of invasive seedling establishment within clones. No significant correlation between genetic and physical distance was found among clones within fields via several statistical approaches. Significant among-field genetic differentiation was found via AMOVA (φPT = 8.4%; p ≤ 0.01) based upon transect samples across four fields ranging from 12.5 to 65km apart. Principal component analysis and spatial autocorrelation (SA) corroborated these findings. Significant positive SA was found at the within-field distance class of<350m, but SA decreased to an insignificant value by the first interfield distance of 12.5km. A special form of SA analysis was employed to detect “hotspots” of genetic similarity between pairs of adjacent clones in two fields. Results indicated that 5 of 23 pairs of clones (21.7%) were genetically similar to each other, while the majority of pairs (18 of 23; 78.3%) showed random, decreasing patterns of genetic similarity. Results are discussed in terms of clonal dynamics including architecture, seedling recruitment, and inferred pollen or seed dispersal distances.

Les auteurs ont utilisé des marqueurs moléculaires EST-PCR (étiquette de séquence exprimeé – réaction en chaîne de la polymérase) pour déduire la structure génétique spatiale de quatre champs de bleuets (Vaccinium angustifolium Ait.), du Maine, aux États-Unis. Ils ont quantifié la structure génétique à trois échelles spatiales: (1) dans les clones apparents (dans les talles), (2) entre les clones d’un même champ et (3) entre des champs séparés jusqu’à 65 km. Dans l’étude, sur cinq « clones » apparents ou présumés individus examinés, deux montrent une complète homogénéité génétique dans la talle, alors que trois montrent quelques différences de bandes à leur pourtour comparativement à leurs centres. Cependant, ces différences aux pourtours correspondent à des clones adjacents nommés « intrus », ce qui permet de conclure que le bleuet nain montre une architecture clonale de type phalanx assez serrée, sans trace d’établissement de plantules invasives dans les clones. On ne trouve aucune corrélation significative pour les distances génétiques et géographiques entre les clones d’un même champ, selon plusieurs approches statistiques. Le test AMOVA indique des différenciations génétiques significatives (φPT = 8,4 %; p ≤ 0.01) entre champs, sur la base de transects échantillonnés dans quatre champs séparés de 12,5 à 65 km. L’analyse en coordonnées principales et l’autocorrélation spatiale (SA) corroborent ces constatations. On observe une SA positive pour la classe de distance intra champ <350 m, mais qui diminue pour atteindre une valeur non significative à partir de la première distance entre champs de 12,5 km. Les auteurs ont utilisé une forme spéciale d’analyse SA, pour détecter des « régions sensibles » de similarité génétique entre des paires de clones adjacents dans deux champs. Les résultats indiquent que 5 des 23 paires de clones (21,7 %) sont génétiquement similaires entre elles, alors que la majorité des paires (18 de 23; 78,3 %) montrent un patron aléatoire de diminution de la similarité génétique. On discute les résultats en termes de dynamique clonale incluant l’architecture, de recrutement de plantules et de déduction des distances de dispersion des pollens et des graines.

Document Type: Research Article

Publication date: 2009-10-01

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  • Published since 1929, this monthly journal features comprehensive research articles and notes in all segments of plant sciences, including cell and molecular biology, ecology, mycology and plant-microbe interactions, phycology, physiology and biochemistry, structure and development, genetics, systematics, and phytogeography. It also publishes commentary and review articles on topics of current interest, contributed by internationally recognized scientists.

    Previously published as the Canadian Journal of Botany
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