Microsatellites as a Tool for the Study of Microevolutionary Process in Native Forest Trees

The main aim of this work is an attempt to help researchers that use microsatellite markers to analyze microevolutionary forces in natural populations of native forest species. This kind of studies drives the researchers to make decisions regarding management or conservation of such species. This chapter pays attention to the entire process—from development of microsatellite markers, going through data analysis and ending with interpretation of these results. This work helps to researchers that are not familiarizing with methods and population genetics theories to analyze nuclear and chloroplast microsatellite data. These methods allow quantification of genetic variation and genetic structure in native forest species, and theoretical content allows knowledge about the past and the present genetic states of populations for making inferences about the future of these populations

From the classroom to an opinion note: complementary analysis of the genetic structure of the neotropical tree manilkara zapota (L) P. Royen (Sapotaceae)

Here, we describe a learning strategy that results an excellent choice for a first approach of students to produce scientific knowledge that can be confronted in the scientific field as well as recognize in this knowledge the transferability to the natural resources management. Nowadays, the availability of several Population Genetics software together with public molecular database represents a valuable tool of great assistance for teachers of this discipline. In this way, we implemented a lecture where the students worked with empirical data set from a recent published article. The students joined theoretical concepts learned, computational software free available and empirical data set. The development of the activity comprised four steps: i) estimate population genetics parameters using software recommended by teachers, ii) understand results in a biological sense, iii) read the original manuscript from dataset authors and iv) compare both results in a comprehensive way. The students assumed the challenge under a reflective look and they kept a very fruitful discussion playing a role of population geneticists. Their exchange of ideas allowed them arrive to the conclusion that Manilkara zapota populations keep high levels of genetic diversity, although Ancient Maya left traces in the genetic makeup of these non-native populations with different management histories.Fil: Barrandeguy, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; ArgentinaFil: Sanabria, Daiana Jimena. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. Laboratorio de Biología Molecular Aplicada; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: García, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; Argentin

A regression approach to estimate the relative roles of pollen-versus seed-mediated gene flow under an isolation by distance model

In the present work, a new estimator to be known as rIBD is proposed. The proposed estimator indirectly quantifies the relative role of gene flow mediated by pollen in relation to the gene flow mediated by seeds in hermaphrodite angiosperm species when an isolation by distance model is assumed. The proposed estimator complements the well-known estimator proposed by Ennos, which is appropriate for studies under the island model. In the present work, the proposed rIBD index was used to analyze microsatellite data from uni- and biparentally inherited genomes generated by simulations, as well as for the analysis of an empirical data set obtained from public databases of forest tree species. The differences in median values of the proposed rIBD index for simulated data using the Stepping Stone Model and Truncated Pareto Distribution Model coincided with the magnitude expected in terms of differences between levels of pollen and seed dispersion previously established in the simulations. In empirical data, the proposed rIBD index shows lower levels of gene flow by seed versus gene flow by pollen, the ratio between them being three times lower than the ratio obtained by the Ennos index estimated under the island model. From the analyses carried out, it is feasible to consider the rIBD index as a suitable estimator of the role of gene flow by seeds in relation to gene flow by pollen under isolation by distance.Fil: Barrandeguy, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; Argentina. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales; ArgentinaFil: García, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; Argentina. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales; Argentin

Quantifying genetic diversity: the starting point for population genetic studies using molecular markers

Natural populations must keep genetic diversity since it is essential for the long-term survival of species and provides the raw material for all evolutionary changes.The emergence of marker systems has, for the last 40 years, closely tracked developments in biochemistry and molecular biology. Morphological markers were largely supplanted by biochemical markers and the latest markers were supplanted by the development of markers based on DNA polymorphisms. A molecular marker is in essence a nucleotide sequence corresponding to a particular known or unknown physical location in the genome.Genetic diversity represents the total genetic variation among individuals within a population. Over the years an evolution in the understanding of genetic diversity quantification can be perceived. In order to know the evolution in this understanding we surveyed the archives of the prestigious scientific journal Heredity. Population genetics was born mainly as a theoretical science. Protein electrophoresis produced data that could be interpreted using the language and perspective of traditional population genetic theory and it allowed that population genetic become in an empirical science. The field of empirical population genetics started to be preoccupied with characterizing and quantifying genetic variation. Now this view is evolving and the impact of population genetics increased considerably in almost all fields of biology. We could conclude that estimation of genetic diversity was the goal of several studies per se twenty years ago. However, quantification of genetic diversity is nowadays an obligatory step in population genetic studies regardless of the main aim of these studies.Fil: Barrandeguy, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical; ArgentinaFil: García, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical; Argentin

A unifying study of phenotypic and molecular genetic variability in natural populations of Anadenanthera colubrina var. cebil from Yungas and Paranaense biogeographic provinces in Argentina

Anadenanthera colubrina var. cebil is a native tree species in the South American subtropical forests that is discontinuously distributed. Thirteen quantitative traits and eight nuclear microsatellite loci were examined in individuals from two biogeographic provinces of Argentina in order to determine the number and composition of genetically distinguishable groups of individuals and explore possible spatial patterns of thephenotypic and genetic variability. Means of reproductive traits were higher in the Yungas than in the Paranaense biogeographic province whereas five out of eight non-reproductive quantitative traits showed higher mean values in the latter. Variance coefficients were moderate, and Analyses of Variance resulted in significant differences between and within provinces. Three clusters were defined based on spatial model for cluster membership for quantitative traits. One cluster grouped the individuals from the Paranaense biogeographic province whereas the individuals from the Yungas biogeographic province grouped regarding its population of origin. Parameters of molecular genetic variability showed higher values in the Yungas than in the Paranaense biogeographic province. Observed heterozygosity was lower than expected heterozygosity in both biogeographic provinces indicating an excess of homozygosity. The homozygosity test by Watterson and the exact test by Slatkin suggested diversifying selection for locus Ac41.1. Bayesian clustering spatial model for microsatellites loci data were performed for both all loci and all loci excluding locus Ac41.1. In both analyses two clusters were inferred. AMOVAs revealed similar results for all genotypes and for all genotypes defined excluding locus Ac41.1. Most of the total variance is attributable to genetic variation within clusters. The presence of homogeneous clusters was detected for both the phenotypic and molecular genetic variability. Two Bayesian clustering analyses were performed according to molecular genetic data, and two clusters were inferred. Individuals were assigned to their provinces of origin. Genetic molecular variation was higher in the populations of the Yungas biogeographic province which translates in highly qualified populations for conservation. Populations from the Paranaense biogeographic province showed the highest mean value of number of seeds per fruit making them valuable as well with regard to the exploitation of management strategies as a means to recover the impacted areas where these populations are located.Fil: García, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; ArgentinaFil: Prinz, Kathleen. Universität Göttingen; Alemania. Universitat Jena; AlemaniaFil: Barrandeguy, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; ArgentinaFil: Miretti, Marcos Mateo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; ArgentinaFil: Finkeldey, Reiner. Universitat Jena; Alemani

Divergencia histórica en Anadenanthera colubrina var. cebil (Leguminosae) analizando una región intrónica del ADN cloroplástico

Anadenanthera colubrina var. cebil es una especie forestal nativa de América del Sur. Presenta una distribución amplia y disyunta que se corresponde con la distribución de los Bosques Tropicales Estacionalmente Secos. Para estudiar el posible efecto de los cambios climáticos del Pleistoceno sobre la distribución de A. colubrina var cebil se analizó la secuencia del intrón trnL del ADN cloroplástico en 48 individuos provenientes de las Provincias Fitogeográficas Paranaense y de las Yungas. Se identificó un SNP en la posición 501 que permitió definir dos haplotipos fijados cada uno de ellos en la región fitogeográfica de origen de los individuos. Las secuencias del intrón trnL para estos haplotipos fueron contrastadas con secuencias de esta región disponible en la base pública de datos GenBank. A partir de este conjunto de secuencias se definieron otros tres haplotipos. Se construyó una red para determinar las relaciones filogenéticas. Las estimaciones de distancia genética entre los haplotipos tomados de a pares presentaron valores entre 0 y 0,017 en tanto que el tiempo de divergencia entre los haplotipos presentó valores comprendidos entre 0 y 5.600.000 años, aproximadamente.Fil: Calonga Solís, Verónica. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; ArgentinaFil: Barrandeguy, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. Departamento de Genética; ArgentinaFil: García, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; Argentina. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. Departamento de Genética; Argentin

Fisher, Haldane and Wright would be proud owing to population genetics has become in a defiant study area in the genetics researches

Population genetics is one of the most dynamic areas of investigation within biological sciences. Moreover, this discipline offers a challenge, which is not encountered in most others biological sciences because its main challenge is theoretical rather than experimental. However, its theoretical development come up from analysis of empirical data although in some cases the empirical support arises after the theoretical development. Hence, it could be seen as a feedback between empirical data and theoretical development to understand and explain in the best possible way how natural populations evolve. Mathematical models are widely employed in population genetics; these models represent a simplification of a complex situation and inevitably they are unable to show all the relationships of the real situation. Hence, the choice of few identifiable factors to describe the real and complex situation is a challenge. Population geneticist are interested in complex situations that involved several factors such as birth, death, population size, patterns of mating, geographical distribution of organism, among others. In this way, the population geneticist tries to describe the effect of a large number of individual events by complete while physicist or chemist work with statistical average of molecular behavior of each individual molecule.Fil: Barrandeguy, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; ArgentinaFil: Sanabria, Daiana Jimena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste; Argentina. Universidad Nacional de Misiones; ArgentinaFil: García, María Victoria. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas Químicas y Naturales. Departamento de Genética; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; Argentin

Inbreeding and coancestry in natural populations of Anadenanthera colubrina var. cebil

La endocría y la coancestría aumentan la homocigosis generando genotipos autocigotas sin afectar a las frecuencias alélicas. Puede considerarse que una muestra de loci selectivamente neutros permite hacer inferencias acerca del coeficiente de endocría de una población porque sus efectos son expresados en todos los loci de cada individuo. Esto permite estudiar la posible presencia de depresión por endocría y su efecto sobre los valores fenotípicos de los caracteres poligénicos inferida desde loci neutrales a través de la media de un carácter cuantitativo en k subpoblaciones y las estimas del índice de fijación FITk. Se analizaron individuos adultos de Anadenanthera colubrina var. cebil. Se pudo concluir que los caracteres poligénicos analizados no presentaron reducción de sus valores fenotípicos medios indicando ausencia de depresión por endocría, las poblaciones presentaron niveles bajos de coancestría y tamaños efectivos elevados en tanto que no se detectó aumento de homocigosis en los caracteres poligénicos analizados.Inbreeding and coancestry increase homozygosis and create autozygous genotypes but they do not modify allelic frequencies. Inbreeding coefficient could be estimated by neutral loci because its effects are expressed by all loci in each individual. Putative presence of inbreeding and its effect on phenotypic values of polygenic traits could be studied from neutral loci and the mean of quantitative trait in k subpopulations together to fixation index FITk. Adult individuals of Anadenanthera colubrina var. cebil were analyzed. The conclusions of this study arethat polygenic traits did not show mean reduction in phenotypic values which indicate that there was no inbreeding depression, populations showed low levels of coancestry and high effective sizes.Fil: Mazo, Tamara M.. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales; ArgentinaFil: Barrandeguy, Maria Eugenia. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: García, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; Argentin

Historical demography in Anadenanthera colubrina var. cebil (Leguminosae) from Argentina

Anadenanthera colubrina var. cebil es una especie nativa sudamericana que caracteriza a los Bosques Secos Estacionales Neotropicales, los cuales se presentan en parches disyuntos dispersos a lo largo del Neotrópico. La influencia de las fluctuaciones climáticas del pasado sobre la distribución actual de dichos bosques ha merecido diferentes interpretaciones, debido a que se postula que las condiciones climáticas tropicales no fueron estables durante el Cenozoico. El objetivo de este estudio es identificar rastros de eventos demográfico-históricos sobre los patrones contemporáneos de la variación genética cloroplástica en poblaciones naturales argentinas de A. colubrina var. cebil, al efecto de hacer inferencias acerca del desarrollo temporal de estos bosques en nuestro país. Se realizaron análisis genético poblacionales y demográficos a partir de la variación genética identificada mediante tres loci microsatélites cloroplásticos. La distribución contemporánea de haplotipos cloroplásticos de A. colubrina var. cebil retiene rastros de la fragmentación histórica entre los núcleos de estos bosques, mientras que el núcleo Pedemontano Subandino retiene rastros de una expansión posterior a su llegada a la región en tanto que el núcleo Misiones presenta estabilidad histórica.Anadenanthera colubrina var. cebil is a South American native tree species which characterizes the Seasonally Dry Tropical Forests (SDTFs). These forests are in disjunct patches along the Neotropics. The influence of past climatic fluctuations on the current distribution of these forests deserves several interpretations because the tropical climatic conditions were unstable during Cenozoic. The aim of this study is identify traces of demographical-historical events on current patterns of chloroplastic genetic variation in Argentinean natural populations of A. colubrina var. cebil in order to make inferences about the temporal development of these forests. Population genetic and demographic analyses from genetic variation in three chloroplastic loci were performed. The current distribution of chloroplastic haplotypes of A. colubrina var. cebil shows clear traces of historical fragmentation between the nuclei of these forests. The Andean Piedmont nucleus maintains traces of later expansion after it arrives to the region, whereas the Misiones nucleus shows historical stability.Fil: Barrandeguy, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; Argentina. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas Químicas y Naturales. Departamento de Genética; ArgentinaFil: Prado, Darien Eros. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Departamento de Biología. Cátedra de Botánica Morfológica y Sistemática Agronómica; ArgentinaFil: Goncalves, Alejandra Lorena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; Argentina. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas Químicas y Naturales. Departamento de Genética; ArgentinaFil: García, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; Argentina. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas Químicas y Naturales. Departamento de Genética; Argentin

Estructura y representatividad genética cloroplástica en poblaciones naturales de Anadenanthera colubrina var. cebil (Leguminosae) de Argentina

Anadenanthera colubrina var. cebil es una especie forestal nativa de Sudamérica cuya distribución en Argentina se restringe a las provincias fitogeográficas Paranaense y de las Yungas. Se estudiaron individuos pertenecientes a cuatro sitios experimentales mediante el análisis de cuatro loci cpSSRs. Se estimaron los niveles de diversidad genética, se determinó la estructura genética poblacional y se estimó la representatividad de la variabilidad genética cloroplástica. Los patrones de distribución de la diversidad genética cloroplástica contemporáneos en las poblaciones estudiadas resultan de la acción de la deriva genética. La ausencia de flujo génico mediado por semillas entre las poblaciones y la posible expansión histórica de los Bosques Secos Estacionales Neotropicales seguida de fragmentación habrían influido en la marcada estructuración genética poblacional detectada. Los sitios de muestreo de la provincia fitogeográfica Paranaense resultaron los más representativos de la variación genética total.Chloroplast genetic structure and differentiation in natural populations of Anadenanthera colubrina var. cebil (Leguminosae) from Argentina. Anadenanthera colubrina var. cebil is a native tree from South America distributed in Paranaense and Yungas phytogeographic provinces in Argentina. Individuals from four experimental sites were studied analyzing four cpSSRs loci. Levels of genetic diversity were estimated. Also, population genetic structure was investigated and differentiation of chloroplast genetic variability was estimated. Distribution patterns of chloroplast genetic diversity in the studied populations were consequences of genetic drift. The absence of seed-mediated gene flow between populations and putative historical expansion of Seasonally Dry Tropical Forest followed by fragmentation would have involved in the level of population genetic structure detected. The sampling sites from Paranaense Phytogeographic Province were the less differentiated of the total genetic variation.Fil: Goncalves, Alejandra Lorena. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas Químicas y Naturales. Departamento de Genética; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical; ArgentinaFil: Barrandeguy, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; Argentina. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas Químicas y Naturales. Departamento de Genética; ArgentinaFil: García, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; Argentina. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas Químicas y Naturales. Departamento de Genética; Argentin