Genetic diversity and genetic structure of Puya raimondii (Bromeliaceae) for its conservation in the Peruvian Andes

Resumen Puya raimondii es una especie endémica de los altos Andes de Perú y Bolivia. En el Perú se distribuye desde 8.068501°S, 16.170280°W hasta 16.180580° S, 70.658873° W, entre los 3600 y 4800 m de altitud, viviendo en condiciones climáticas extremas propias de la Puna, donde juega un papel ecológico importante. Pese a la amplia distribución de las poblaciones de P. raimondii en el Perú, aparentemente son bastante uniformes morfológicamente; por lo que surgen las siguientes preguntas: ¿Podrán las actuales herramientas moleculares mostrar diferencias entre las numerosas poblaciones? ¿Son suficientes las áreas de conservación establecidas para P. raimondii ya que albergan la variabilidad existente? Para responder a estas interrogantes, este trabajo tuvo como objetivo evaluar la diversidad genética y estructura genética en una población del norte del país, Pachapaqui (departamento de Ancash), una población del centro, Yanacancha (Junín), y una población del sur, Lampa - sector Choconchaca (Puno), utilizando marcadores microsatélites (SSR) específicos para la especie. Los parámetros de diversidad genética utilizados incluyeron número de alelos (A), alelos exclusivos (RA), heterocigosidad observada (Ho), heterocigosidad esperada (He) e índice de contenido polimórfico (PIC). Los resultados mostraron que el número total de A varió de 2 ‒ 13, los valores de He fueron 0 ‒ 0.723 y Ho 0 ‒ 0.929, con un He promedio de 0.217, indicando una diversidad genética moderada a alta, siendo la población de Lampa-sector Choconchaca, la que presentó mayor diversidad alélica y mayor diversidad genética. La prueba de Hardy-Weinberg mostró que las poblaciones se encuentran en desequilibrio HW, el análisis estadístico indica un 65% de variación genética a nivel poblacional y valores de FST (0.426) y RST (0.650) que indican alta diferenciación genética entre poblaciones, con dos grupos genéticos (K=2) que corresponden a las poblaciones del centro-norte y sur del Perú. Los resultados brindan información útil para establecer estrategias de conservación para P. raimondii, que conduzcan a la creación de una área de conservación adicional para proteger a las poblaciones del sur del Perú.

Abstract Puya raimondii is an endemic species from the high Andes of Peru and Bolivia. In Peru it is distributed from 8.068501°S, 16.170280°W to 16.180580°S, 70.658873°W, between 3600 and 4800 m, living in extreme climatic conditions typical of the Puna, where it plays an important ecological role. Despite the wide distribution of P. raimondii populations in Peru, they appear to be fairly uniform morphologically. The following questions arise: Will the current molecular tools be able to show differences between the numerous populations? Are the conservation areas established for P. raimondii sufficient since they harbor the existing variability? To answer these questions, this work aimed to evaluate the genetic diversity and genetic structure in a northern population, Pachapaqui (Ancash department), a central population, Yanacancha (Junin), and a southern population, Lampa - Choconchaca sector (Puno), using microsatellite markers (SSR) specific for the species. The genetic diversity parameters used included number of alleles (A), exclusive alleles (RA), observed heterozygosity (Ho), expected heterozygosity (He), and polymorphic content index (PIC). The results showed that the total number of A varied from 2 - 13, the He values were 0 ‒ 0.723 and Ho 0 ‒ 0.929, with an average He of 0.217, indicating a moderate to high genetic diversity, being the population of Lampa-Choconchaca sector, the one that presented the greatest allelic diversity and the greatest genetic diversity. The Hardy-Weinberg test showed that the populations are in HW disequilibrium, the statistical analysis indicates 65% of the genetic variation at the population level and values of FST (0.426) and RST (0.650) that indicate high genetic differentiation among populations, with two genetic groups (K=2) that correspond to the populations of northern-central and southern Peru. The results provide useful information to establish conservation strategies for P. raimondii, which lead to the creation of an additional conservation area to protect the populations in southern Peru.

Nuevos registros de Puya (Bromeliaceae) en el departamento de Lambayeque, Perú / New records of Puya (Bromeliaceae) in the department of Lambayeque, Peru

Resumen Este estudio proporciona una lista comentada de las especies de Puya (Bromeliaceae) registradas en el departamento de Lambayeque, Perú. Se reportan un total de cinco especies, de las cuales cuatro se registran por primera vez y una de ellas se confirma como endemismo de los Andes del Departamento. Las ecorregiones donde se encuentran corresponden al Bosque Seco estacional (BSe), la transición Matorral Desértico-Bosque Seco (MD-BS) y Jalca (JA). Se presenta una clave para las especies reportadas y se discuten las razones de los endemismos, amenazas y sus criterios de categorización.

Abstract This study provides an annotated checklist of the Puya (Bromeliaceae) species registered from Lambayeque Department; Peru. A total of five species are reported, four are registered for the first time and one of them is confirmed as endemism of Lambayeque Andes. Species were from the seasonal Dry Forest (BSe), Desert Scrub-Dry Forest transition (MD-BS) and Jalca (JA) ecoregions. A key for the Puya reported species is presented and the reasons for endemisms, threats and their categorization criteria are discussed.

Flora y vegetación asociada a los rodales de Puya raimondii de Huarochirí, Lima, Perú / Flora and vegetation associated with the stands of Puya raimondii from Huarochiri, Lima, Peru

La Puya raimondii Harms es endémica de los Andes de Perú y Bolivia, forma poblaciones conocidas como rodales, distribuidas entre los 3500 y 4800 m de altitud, teniendo preferencia por terrenos rocosos con pendientes moderadas a muy fuertes. En este trabajo se estudia la flora y vegetación asociada a P. raimondii. Se realizaron colectas botánicas intensivas en los rodales de Huarochirí, durante la época húmeda y seca de los años 2016 y 2017. Se registraron en total 172 especies agrupadas en 114 géneros y 51 familias. Las familias más diversas fueron Asteraceae (44 spp.), Poaceae (23), Brassicaceae (8) y Fabaceae (8). Las formas de vida dominantes fueron las hierbas con el 81.4% y los arbustos con el 17.4%. El rodal de Cerro piño-Huaquinanchi albergó el 74% de la flora total, le siguió Huajlasana con el 67.5% y el rodal de Pacchapuquio con el 61%. Se registraron 16 especies endémicas de Perú, además de nueve especies categorizadas por la legislación peruana y tres por la UICN. Por último, se registraron 45 nuevos registros para la región de Lima, evidenciándose así la carencia de inventarios botánicos en regiones alto andinas y la necesidad de seguir realizando estudios en ecosistemas de alta montaña.

Puya raimondii Harms is endemic of Peru and Bolivia Andes, their populations are distributed between 3500 and 4800 m of altitude; living on rocky soils with moderate to very strong slopes. In this paper, we present a inventory of the flora and vegetation associated Puya raimondii stands. Intensive botanical collections were carried out in Huarochirí, during wet and dry seasons of 2016 and 2017 years. A total of 172 species grouped in 114 genera and 51 families were registered. The families most diverse were Asteraceae (44 species), Poaceae (23), Brassicaceae (8) and Fabaceae (8). Growth habits dominant were herbs (81.4%) and bushes (17.4%). Cerro Piño-Huaquinanchi stand had 74% of the total flora, Huajlasana 67.5% and the Pacchapuquio stand 61%. There were 16 endemic species of Peru; additionally, nine species were categorized by Peruvian legislation and three by IUCN. Finally, 45 new records were registered for Lima region, evidencing the lack of botanical inventories in the high Andean regions and the need to continue carrying out studies in high mountain ecosystems.

Evaluación de sustratos para el establecimiento en laboratorio de plántulas de Puya raimondii Harms (Bromeliaceae)

Puya raimondii Harms (Bromeliaceae) es una planta monocárpica que puede producir entre 6 y 12 millones de semillas, sin embargo es muy raro encontrar plántulas en su hábitat natural, lo que significaría la existencia de factores limitantes en el proceso de establecimiento. En el presente trabajo muestra los resultados de experimentos para determinar el sustrato más adecuado para el establecimiento de P. raimondii bajo condiciones de laboratorio. Se comparó la sobrevivencia y vigor de plántulas de P. raimondii en los substratos de turba, musgo, turba-tierra y musgo-tierra. El sustrato turba presentó la mayor supervivencia, mostrando que es el más adecuado para el establecimiento de las plántulas, porque mantiene una humedad adecuada y pH estable lo que permitiría que las plántulas presenten un mayor vigor; los sustratos con muy poca (caso turbatierra) o demasiada (caso musgo) retención de humedad afectan negativamente su vigor y desarrollo.

Puya raimondii Harms (Bromeliaceae) is a monocarpic plant, that can produce about 6 to 12 million seeds, nevertheless is very rare to find seedlings in their natural habitat, indicating difficulties for its establishment. In this work, the conditions for establishment of P. raimondii under laboratory conditions were determined carrying out experiments to determine the better substrate. It was compared the survival and vigour of P. raimondii seedling that were transplanted in peat, moss, peat-soil and moss-soil substrates. The peat substrate showed high survival and was better for establishment of seedlings because it maintains steady and suitable humidity and pH conditions, this allowed that seedlings presents a good vigour. Substrates with very little (case peat-earth) or too much (case moss) humidity retention had a negative effect over vigour and development.