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Allozyme variation, differentiation, and inbreeding in populations of Pinus mugo in Bulgaria

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Abstract:

Genetic variation of 17 populations of Pinus mugo Turra was studied using 10 polymorphic allozyme loci. Polymorphism and gene diversity in these populations were comparable to mean values for gymnosperm species, but slightly lower than in pines with large and continuous ranges. We did not find significant interpopulation differentiation (FST = 0.041) or isolation by distance, suggesting that gene flow might be extensive or that the time elapsed since the species range became fragmented has been too short for genetic differentiation to arise via genetic drift. We detected moderate and statistically significant levels of inbreeding (mean FIS = 0.252) for all loci in all populations. Although there are many possible explanations for this nonequilibrium population structure, we propose that the main reasons for its ubiquity are the peculiar growth form and reproductive biology of P. mugo, which promote excessive near-neighbor pollinations. Populations in Vitosha Mountain and western Stara Planina had the highest levels of inbreeding and the lowest observed heterozygosities. All populations in these mountains are small and isolated, but none of them is under a special regime of protection. Thus, the conservation status of P. mugo populations in Vitosha Mountain and western Stara Planina may deserve reevaluation. Future gene conservation efforts should focus on obtaining information on the genetic variation of adaptive traits in P. mugo.

Les auteurs ont étudié la variation génétique chez 17 populations of Pinus mugo Turra à l'aide de 10 loci polymorphes d'alloenzymes. Les niveaux de polymorphisme et de diversité génétique chez ces populations étaient comparables aux valeurs moyennes rapportées pour les espèces de gymnosperme. Cependant, ils étaient légèrement inférieurs aux valeurs pour les espèces de pin dont l'aire de répartition est vaste et continue. Aucune différenciation de populations significative n'a été observée (FST = 0,041), ni d'isolement significatif par la distance. Ces résultats suggèrent que le flux génique pourrait être important ou encore, que le temps écoulé depuis la fragmentation de la distribution de l'espèce a été trop court pour permettre l'apparition d'une différenciation génétique découlant de la dérive génétique. Des niveaux modérés mais statistiquement significatifs d'endogamie (FIS moyen = 0,252) ont été détectés pour tous les loci chez toutes les populations. Même s'il existe plusieurs raisons pour expliquer le fait que cette structure de population ne soit pas en équilibre, les auteurs avancent que son ubiquité découlerait principalement de la biologie de la reproduction et du mode de croissance particuliers de P. mugo, qui favorisent un excès de pollinisations entre proches voisins. Les populations du mont Vitosha et de l'ouest de la chaîne de montagnes Stara Planina affichaient les plus forts niveaux d'endogamie et les plus faibles niveaux d'hétérozygotie observés. Toutes les populations dans ces montagnes sont petites et isolées, mais aucune ne bénéficie d'un régime particulier de protection. En conséquence, les auteurs proposent que la situation des populations du mont Vitosha et de l'ouest de la chaîne de montagnes Stara Planina soit réévaluée quant à leur conservation. Ils recommandent que les efforts de conservation génétique chez P. mugo soient dorénavant concentrés sur l'obtention d'informations au sujet de la variation génétique des caractères liés à l'adaptation.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2004

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