Genetic diversity and phylogeographic pattern of four Tertiary-relict fern species: Vandenboschia speciosa (Willd.) G. Kunkel, Diplazium caudatum (Cav.) Jermy, Pteris incompleta Cav. and Culcita macrocarpa C. Presl.

Abstract

The authors thank Antonio Delgado and Dr. Gabriel Blanca for help in sample collection and assistance in the field. Special thanks are due to Dr. Carlos García- Verdugo and two anonymous reviewers for valuable comments on the manuscript. S.B.S. was funded by a predoctoral grant (F.P.U. program) from the Spanish Government.One of the main challenges of the evolutionary biology is to know the causes and processes that at level of species have caused the different patterns of diversity, distribution, and diversification of populations and gene lineages. The development and improvement of population genetics and phylogeographic analyses in relation to the advance in molecular biology techniques over the last decades has allowed these challenges to be overcome. However, there is still a large number of groups of organisms in which the phylogeographic and diversity pattern of many of its species has not been studied in depth, such as ferns and lycophytes. Fern and lycophyte species belong to ancestral lineages between the vascular plants, being the ferns the second most abundant group after angiosperms, with about 10,578 species. This doctoral thesis is developed with the objective of elucidating the patterns of genetic diversity and phylogeography of four species of Tertiary relict ferns: Culcita macrocarpa, Diplazium caudatum, Pteris incompleta, and Vandenboschia speciosa. These four ferns have a common history, having hypothetized their past belonging to the Paleotropical geoflora that populated the middle and lower latitudes of Eurasia and the western America from the late Cretaceous to the Upper Miocene. Currently, they share their distribution area and ecological niche, living toghether in most locations, in disjunct areas considered glacial refugia. Various molecular markers, of nuclear and/or chloroplast DNA origin, have been used to accomplish this objective.Uno de los principales desafíos de la biología evolutiva es conocer las causas y procesos que a nivel de especies han causado los diferentes patrones de diversidad, distribución y diversificación de poblaciones y linajes genéticos. El desarrollo y la mejora de la genética de poblaciones y los análisis filogeográficos en relación con el avance de las técnicas de biología molecular en las últimas décadas ha permitido superar estos desafíos. Sin embargo, todavía hay una gran cantidad de grupos de organismos en los que el patrón filogeográfico y de diversidad de muchas de sus especies no se ha estudiado en profundidad, como los helechos y los licófitos. Las especies de helechos y licófitos pertenecen a linajes ancestrales entre las plantas vasculares, siendo los helechos el segundo grupo más abundante después de las angiospermas, con aproximadamente 10.578 especies. Esta tesis doctoral se desarrolla con el objetivo de dilucidar los patrones de diversidad genética y filogeografía de cuatro especies de helechos relictos terciarios: Culcita macrocarpa, Diplazium caudatum, Pteris incompleta y Vandenboschia speciosa. Estos cuatro helechos tienen una historia común, habiendo hipotetizado su pasado perteneciente a la geoflora paleotropical que pobló las latitudes medias y bajas de Eurasia y el oeste de América desde el Cretácico tardío hasta el Mioceno superior. Actualmente, comparten su área de distribución y su nicho ecológico, viviendo juntos en la mayoría de los lugares, en áreas disyuntas consideradas refugios glaciales. Se han utilizado diversos marcadores moleculares, de ADN de origen nuclear y/o cloroplastidial, para lograr este objetivo.Tesis Univ. Granada.This study was supported by the Regional Andalusian Government (project P10-RNM- 6198)