Genetic variation and population structure in Fraser fir (Abies fraseri): a microsatellite assessment of young trees

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The island-like populations of Fraser fir (Abies fraseri (Pursh) Poir.) have been isolated since the end of the late-Wisconsinian glaciation on the highest peaks of the Southern Appalachian Mountains and therefore offer an opportunity to investigate the genetic dynamics of a long-fragmented forest tree species. An analysis of eight microsatellite markers isolated from Fraser fir found that the species was out of Hardy–Weinberg equilibrium, with a significant deficiency of heterozygosity and a high degree of inbreeding (FIS = 0.223) relative to other conifers, perhaps associated in part with the young life stage of the trees included in the analysis. The analysis detected a significant but small amount of genetic differentiation among Fraser fir populations (FST = 0.004) and revealed that the geographical and latitudinal distances between populations, but not population area, were significantly correlated with their pairwise genetic differences. Both gene flow and postglacial migration history may have influenced the genetic architecture of the species. The results will be useful in the genetic conservation of Fraser fir, a species experiencing severe mortality following infestation by an exotic insect.

Les populations de type insulaire de sapin de Fraser (Abies fraseri (Pursh) Poir.) sont demeurées isolées sur les plus hauts sommets du sud des Appalaches depuis la fin de la glaciation du Wisconsinien supérieur. Elles représentent donc une occasion d’étudier la dynamique des populations chez une espèce forestière fragmentée depuis longtemps. L’analyse de huit loci de microsatellites isolés chez le sapin de Fraser a permis de mettre en évidence que l’espèce était en déséquilibre d’Hardy–Weinberg, avec une déficience significative en hétérozygotes et un niveau élevé d’endogamie (FIS = 0,223) par rapport aux autres conifères. Ce résultat est possiblement relié en partie au fait que des arbres au stade juvénile ont été inclus dans l’étude. L’analyse a permis de détecter un niveau significatif mais faible de différenciation génétique parmi les populations de sapin de Fraser (FST = 0,004). Les distances géographiques et latitudinales séparant les populations, et non leurs régions d’appartenance, étaient corrélées significativement avec leurs différences génétiques par paire. Le flux génique ainsi que l’histoire migratoire post-glaciaire ont pu avoir une influence sur l’architecture génétique de l’espèce. Les résultats permettront de guider les efforts de conservation chez le sapin de Fraser, une espèce qui connaît une forte mortalité due à une infestation causée par un insecte exotique.

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2008

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