adaptative value of marginal populations ad apta project_2014

¿Cuál es el valor adaptativo de las poblaciones marginales de Silene ciliata?

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• Ecosistemas de montaña entre los más amenazados por el cambio climático.

• Para muchas spps. “alpinas” las poblaciones de los pastos de alta montaña de la P. Ibérica son el límite meridional de distribución.

– Hábitats marginales amenazadas debido al cambio global.

• Borde distribución Abundancia Diversidad

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¿CONSERVACIÓN?

Cuestión abierta!!!

• Importantes debido a su potencial poder adaptativo y evolutivo al ocupar hábitat marginales potencialmente selectivos rescatar poblaciones centro sin capacidad de adaptarse al nuevo clima

• IMPORTANTE La adaptación es una de las principales respuestas de las plantas ante la aparición de nuevas condiciones ambientales.

• Debate:

– ¿Cuál es el valor en términos adaptativos de las poblaciones marginales de una especie?

– ¿Poseen elevada capacidad adaptativa por encontrarse bajo condiciones ambientales límite (selectivas) para la especie?

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+ FITNESSAdaptaciónDiversidad Genética

Flujo genético

Tamaño pob. Efectivo (Ne)

SelecciónNatural

Deriva genética

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¿De qué depende la intensidad de la adaptación local?

+ FITNESSAdaptación

localDiversidad Genética

PERIFERIA

Flujo genéticoCENTRO

Tamaño pob. Efectivo (Ne)

SelecciónNatural

Deriva genética

Flujo genéticoPERIFERIA

?

?

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¿Qué sucede en los bordes de distribución de una especie?

Selección natural divergente entre localidades promueve (selecciona) caracteres que proporcionan ventaja en términos de eficacia biológica bajo condiciones locales.

Genotipos locales tienen eficacia biológica superior en sus hábitat locales que los foráneos

Interés desde el punto de vista de la conservación y gestión de la biodiversidad

¿Cuál es el efecto del tamaño de la población sobre los procesos de adaptación local? ¿Podemos hablar de un tamaño crítico de la población por debajo del cual una población marginal carece de valor adaptativo?

¿Merece la pena implementar actuaciones de conservación in situ y preservación de germoplasma en condiciones ex situ para mantener la viabilidad de las poblaciones marginales?

¿Puede resultar útil aprovechar el valor adaptativo de las poblaciones marginales para utilizarlo en poblaciones de distribución más central que a medio plazo se encuentran amenazadas por el cambio global?

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Experimentos para evaluar el valor adaptativo de las poblaciones situadas en el límite ecológico

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Experimento centro vs periferia

• Realizar 2 experimentos para identificar en Silene ciliata el patrón de adaptación local entre poblaciones del centro y la periferia, el papel que juega el tamaño de las poblaciones y su aislamiento genético.

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¿Qué sabemos de S. ciliata?

• Silene ciliata Poiret (Caryophyllaceae) : caméfito de porte almohadillado que habita en prados de cumbres.

• Distribuida las principales regiones montañosas del sur de Europa (Distribución circunmediterránea).

• Bibliografía Poblaciones poliploides en Europa y diploides en P. Ibérica con Pirineos situada en la transición

• Sistema Central es límite de distribución meridional. Aislado de las poblaciones del norte.

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• Sierra de Guadarrama se produce estrés ambiental asociado al gradiente altitudinal (1.900 a 2.450 m.)

• Escasa disponibilidad de agua en el suelo durante el verano es crítica para la supervivencia de adultos y plántulas (+).

• Poblaciones situadas en límite inferiorMenor fitness y menor tasa de crecimiento poblacional. Tasas negativas para las poblaciones más bajas.

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En el límite sur de distribución (S. Guadarrama) hay evidencias de adaptación local en plántulas y de procesos de aislamiento genético (endogamia)

– Experimentos de cruzamientos depresión endogámica afecta a la fitness de plántulas

– Experimentos de siembras cruzadas adaptación local a lo largo del gradiente en la supervivencia y crecimiento de plántulas.

– Experimentos de germinación en cámara Pob. Baja presentan menores necesidades frío.

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Experimento 1. Ensayos de jardín común mediante siembras cruzadas con semillas procedentes de poblaciones de diferente tamaño del centro y de la periferia.

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Comprobar si las poblaciones periféricas muestranadaptación local y si existe un valor umbral de tamañoefectivo poblacional que condiciona su aparición.

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Experimento 2. Ensayos de jardín común en localidades periféricas con semillas procedentes de diferentes cruzamientos inter e intrapoblacionales(centro x periferica y periferia x periferia)


Experimento 2.

Comparar el efecto de los flujos genéticos centro-periferia vs. periferia-periferia sobre la eficacia biológica de individuos de poblaciones marginales de Silene ciliata y valorar el efecto del tamaño efectivo poblacional.

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•SELECCIÓN DE POBLACIONES CENTRO Y PERIFERIA

Un Paso crítico para nuestro estudio es definir qué es una población central y qué una población marginal

¿Cómo determinar el “centro” del área de distribución?

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Centro desde un punto de vista ambiental

Estudio de las distribuciones de frecuencias de las variables ambientales que explican la distribución de la especie.

1. Seleccionando como centro las situadas próximas a la mediana (Q1-Q3)

2. Periféricas Q1, Q4.

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¿Evaluar la adaptación local y los efectos derivados del flujo y el Ne en poblaciones que procedan de una historia evolutiva común?

Aislar los efectos históricos (presiones selectivas antiguas) que puedan ocultar los procesos adaptativos puramente debidos al ambiente.

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Rivas-Martinez Pob. Diploides de S. Central, S. Ibérico yCordillera Cantábrica forma una subespecie Silene ciliataelegans en base a diferencias morfológicas.

Rivas Martinez. Anales Jard. Bot. Madrid 36: 308 (1980)

¿Deberíamos de trabajar sólo con las poblaciones que Rivas-Martinez describe como S. ciliata elegans?

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Experimento centro vs periferia•SELECCIÓN DE POBLACIONES CENTRO Y PERIFERIA

Cuantificación del tamaño del genoma en cada población y caracterización del genoma con marcadores cloroplásticos

* Conocer mejor la estructura filogeográfica de la especie y escoger poblaciones de centro y periferia que procedan de una historia evolutiva común Pob. Diploides próximas filogenéticamente.

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PROBLEMA: ¡Tiempo y dinero!

• ¿Estáis de acuerdo con nuestra definición de centro vs periferia?

• ¿Qué opináis respecto a la necesidad de trabajar solo con poblaciones próximas filogenéticamente para aislar los efectos históricos que nos puedan enmascarar los procesos adaptativos debidos al ambiente?

• En caso de no poder hacer estudio previo…¿Qué opináis si directamente nos centramos en S. ciliata elegans?

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