RESUMO
In tropical trees, forest fragmentation has been shown to affect mating and gene flow patterns. Mobile dispersal vectors should be less sensitive to fragmented landscapes and may ameliorate the genetic effects of forest fragmentation on plant populations. To test this hypothesis, we analyzed gene flow patterns in Symphonia globulifera, a tropical tree species with highly mobile pollinators and seed dispersers in the Osa Peninsula in southern Costa Rica. We used microsatellites to study genetic diversity and realized gene flow patterns between a continuous forest and a forest fragment. We found high levels of genetic diversity in adults and seedlings at both sites. Parentage analyses suggest near-neighbor matings and frequent long-distance gene flow events. Half the progeny beneath an adult was not sired by that tree and the majority of established seedlings were the result of long-distance gene dispersal. Gene flow from the forest into the fragment was more common than from the fragment into the continuous forests. Despite long distance gene flow events, seedling spatial genetic structure was stronger and extended further in the forest fragment likely due to limited seed dispersal. We conclude that fragmentation affects gene flow in this tropical tree and may compromise its genetic diversity in forest fragments even for a species with mobile pollen and seed vectors.
En árboles tropicales se ha demostrado que la fragmentación del bosque afecta los patrones de apareamiento y reduce el flujo génico. Las especies forestales cuyos dispersores y polinizadores son capaces de moverse largas distancias sobre ambientes alterados, serán menos sensibles a los efectos de la fragmentación y podrán intercambiar genes regularmente entre fragmentos. Para probar esta hipótesis, en la Península de Osa en el sur de Costa Rica, estudiamos los patrones de flujo génico de Symphonia globulifera, una especie de árbol tropical con polinizadores y dispersores de semillas altamente móviles. Utilizamos microsatélites para estudiar la diversidad genética y los patrones de flujo génico entre un bosque continuo y un fragmento de bosque. Encontramos altos niveles de diversidad genética tanto en adultos como en plántulas. Los análisis de parentesco indican apareamiento entre vecinos cercanos, sin embargo el flujo génico a larga distancia es frecuente. La mitad de la progenie debajo de un adulto no es engendrada por ese árbol y la mayoría de las plántulas establecidas son el resultado del flujo génico a larga distancia. El flujo de genes desde el bosque continuo hacia el fragmento era más frecuente que el movimiento inverso. A pesar del flujo génico a larga distancia, hay diferencias en frecuencias alélicas entre plántulas y la estructura espacial era más fuerte y se extendía a mayor distancia en el fragmento, probablemente por una dispersión limitada de semillas. Concluimos que la fragmentación afecta los patrones de flujo génico en esta especie de árbol tropical y puede afectar su diversidad genética en paisajes fragmentados, inclusive para una especies con polinizadores y dispersores con alta movilidad.
RESUMO
Pollen and seed dispersal patterns greatly influence the spatial distribution of plant genetic diversity. Microsatellite-based parentage analysis provides accurate estimates of contemporary gene dispersal. Although most tropical trees have been shown to exhibit widespread pollen dispersal, few studies have estimated contemporary gene dispersal after seedling establishment. Bertholletia excelsa (Lecythidaceae) is pollinated by large-bodied bees, while previous seed-tracking experiments suggest their seeds are mainly dispersed across very short distances by scatter-hoarding rodents, who primarily act as seed predators. Here we used parentage analysis to provide contemporary estimates of pollen and seed dispersal in B. excelsa recruits. We examined six 25-ha plots located in two natural stands in the Acre River valley, in the southwestern Brazilian Amazon. We used 11 microsatellite markers to estimate genetic diversity and fixation index parameters in adults, seedlings and saplings. Genetic diversity was moderate and did not differ across size classes or sampling locations. We assigned pollen and seed parents for < 20% of the recruits, indicating that most events of realized gene flow occurred beyond our 25-ha plots. Only 10 parentage assignments were confirmed with 80% confidence. Pollen distance ranged from 33 to 372 m and seed dispersal from 58 to 655 m. Actual seed-dispersal distances were far greater than the estimates obtained in previous seed-tracking experiments. Thus, studies encompassing larger sampling areas are necessary to determine a more representative spatial scale of B. excelsas pollen and seed dispersal capacity in natural stands.
Os padrões de dispersão de pólen e sementes influenciam a distribuição espacial da diversidade genética. Muitas espécies arbóreas tropicais apresentam ampla dispersão de pólen, mas poucos estudos avaliaram fluxo gênico a partir de plântulas. Bertholletia excelsa (Lecythidaceae) é polinizada por abelhas e as sementes são dispersas por roedores do tipo scatter-hoarders (que estocam recursos em diferentes pontos de sua área de vida), que atuam primariamente como predadores de sementes. Experimentos de remoção de sementes tem mostrado que a dispersão de sementes por esses roedores é espacialmente limitada. Nosso objetivo foi obter estimativas de dispersão de pólen e sementes em B. excelsa a partir da análise de parentesco de regenerantes. Nós estudamos seis parcelas de 25 ha, em duas áreas de floresta nativa no vale do Rio Acre, no sudoeste da Amazônia brasileira. Parâmetros de diversidade genética e índice de fixação foram estimados em adultos, varetas e plântulas com 11 marcadores microssatélites. A diversidade genética foi moderada e não diferiu entre classes de tamanho ou entre localidades. A paternidade foi determinada em menos de 20% dos regenerantes, indicando que a maioria dos eventos de fluxo gênico ocorreu em distâncias maiores que as encontradas nas parcelas de 25 ha. As distâncias de pólen variaram de 33 a 372 m e as de dispersão de sementes variaram de 58 a 655 m. As distâncias de dispersão obtidas neste estudo excedem em muito as estimativas obtidas em experimentos de remoção de sementes. Estudos envolvendo áreas maiores são necessários para que possamos aprofundar nosso conhecimento sobre capacidade de dispersão de pólen e sementes em populações naturais de B. excelsa.