Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nhiều lần nhập khẩu và sự phân tán hiệu quả của hạt giống có thể dẫn đến tính đa dạng di truyền cao ở một loài xâm lấn sinh sản vô tính
Tóm tắt
Furcraea foetida (L.) Haw. (Asparagaceae) là một loài cây xâm lấn ở các khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới. Ở Brasil, loài này chủ yếu xâm lấn dọc theo bờ biển Đại Tây Dương. Sự sinh sản sinh dục vẫn chưa được biết đến ở các khu vực bản địa và bị xâm lấn, và các cá thể có khả năng hiệu quả trong việc sản xuất hàng ngàn hạt giống vô tính qua sinh sản vô tính. Phân bố thực tế của F. foetida dường như liên quan đến việc sử dụng lịch sử của nó như một loài được trồng và áp lực hạt giống do con người gây ra. Giả thuyết của chúng tôi là rằng nhiều sự kiện nhập khẩu trong lịch sử có thể tạo ra tính đa dạng di truyền cao ở các khu vực bị xâm lấn, và sự di cư hạt giống lặp đi lặp lại sau đó có thể duy trì sự biến đổi và tạo ra sự liên kết mạnh mẽ giữa các quần thể vô tính dọc theo các môi trường ven biển ở Nam Mỹ. Để kiểm tra các giả thuyết này, chúng tôi đã sử dụng các dấu hiệu phân tử lặp đơn giản (inter-simple sequence repeat) để điều tra: (1) mức độ đa dạng di truyền của các quần thể vô tính; (2) sự phân bố của đa dạng di truyền giữa các khu vực bản địa và bị xâm lấn; và (3) cấu trúc di truyền của các quần thể ở những khu vực bị xâm lấn ở đông nam và miền nam Brasil. Các quần thể xâm lấn cho thấy mức độ đa dạng di truyền tương tự với các quần thể bản địa, và ở cả hai khu vực, điều này được giải thích bởi sự biến đổi giữa các cá thể trong các quần thể thay vì giữa các quần thể và giữa các khu vực. Dựa trên lịch sử sử dụng của con người, chúng tôi tin rằng trong một quy mô thời gian-không gian lớn hơn, việc nhập khẩu từ nhiều nguồn là yếu tố chính liên quan đến tính đa dạng di truyền cao của loài vô tính này và thành phần di truyền hỗn hợp được củng cố bởi sự phân tán nước hiệu quả của hạt giống giữa các hòn đảo và các môi trường ven biển ở Nam Mỹ.
Từ khóa
#cây xâm lấn #Furcraea foetida #đa dạng di truyền #sinh sản vô tính #phân tán hạt giống #môi trường ven biển #BrasilTài liệu tham khảo
Aguirre-Dugua X, Eguiarte LE (2013) Genetic diversity, conservation and sustainable use of wild Agave cupreata and Agave potatorum extracted for mezcal production in Mexico. J Arid Env 90:36–44
Amiryousefi A, Hyvönen J, Poczai P (2018) iMEC: online marker efficiency calculator. Appl Plant Sci 6(6):e1159
Barbosa C, Otalora JM, Giehl EL, Villalobos F, Loyola R, Tessarolo G, Machado N, Castellani TT (2017a) Changes in the realized niche of the invasive succulent CAM plant Furcraea foetida. Austral Ecol 42:643–654
Barbosa C, de Sá Dechoum M, Castellani TT (2017b) Population structure and growth of a non-native invasive clonal plant on coastal dunes in Southern Brazil. Neotropical Biol Conserv 12:214–223
Barbosa C, Pugnaire FI, Peroni N, Castellani TT (2018) Warming effects on the colonization of a coastal ecosystem by Furcraea foetida (Asparagaceae), a clonal invasive species. Plant Ecol 219:813–821. https://doi.org/10.1007/s11258-018-0836-0
Barrett SC, Colautti RI, Eckert CG (2008) Plant reproductive systems and evolution during biological invasion. Mol Ecol 17:373–383
Bock DG, Caseys C, Cousens RD, Hahn MA, Heredia SM, Hübner S et al (2015) What we still don’t know about invasion genetics. Mol Ecol 24:2277–2297
Botstein D, White RL, Skolnick M, Davis RW (1980) Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms. Am J Hum Genet 32:314–331
Burrell AM, Pepper AE, Hodnett G, Goolsby JA, Overholt WA, Racelis AE et al (2015) Exploring origins, invasion history and genetic diversity of Imperata cylindrica (L.) P. Beauv. (Cogongrass) in the United States using genotyping by sequencing. Mol Ecol 24:2177–2193
CONSEMA, Resolução n.o 08/2012 Reconhece a lista oficial de espécies exóticas invasoras no Estado de Santa Catarina e dá outras providências. Conselho Estadual do Meio Ambiente. Santa Catarina. http://www.sds.sc.gov.br/index.php/biblioteca/consema/legislacao/resolucoes/461-resolucao-consema-no-82012/file. Accessed 09 Dec 2017
Crouch NR, Smith GF (2011) Agavaceae: Furcraea foetida: an invading alien in South Africa. Bothalia 41:196–199
Dlugosch KM, Parker IM (2008) Founding events in species invasions: genetic variation, adaptive evolution, and the role of multiple introductions. Mol Ecol 17:431–449
Dlugosch KM, Anderson SR, Braasch J, Cang FA, Gillette HD (2015) The devil is in the details: genetic variation in introduced populations and its contributions to invasion. Mol Ecol 24:2095–2111
Doyle JJ, Doyle JL (1987) A rapid isolation procedure for small quantities of fresh tissue. Phytochem Bull 19:11–15
Earl DA, vonHoldt BM (2012) STRUCTURE HARVESTER: a website and program for visualizing STRUCTURE output and implementing the Evanno method. Cons Genet Res 4:359–361
Ellstrand NC, Roose ML (1987) Patterns of genotypic diversity in clonal plant species. Am J Bot 74:123–131
Evanno G, Regnaut S, Goudet J (2005) Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: a simulation study. Mol Ecol 14:2611–2620
Falush D, Stephens M, Pritchard JK (2003) Inference of population structure using multilocus genotype data: linked loci and correlated allele frequencies. Genetics 164:1567–1587
Falush D, Stephens M, Pritchard JK (2007) Inference of population structure using multilocus genotype data: dominant markers and null alleles. Mol Ecol Notes 7:574–578
García-Mendoza AJ (2001) Revisión del género Furcraea (Agavaceae). (Doctoral dissertation, Tesis de Doctorado en Ciencias (Biología), Facultad de Ciencias, UNAM, Méx, DF, México)
Gaudeul M, Giraud T, Kiss L, Shykoff JA (2011) Nuclear and chloroplast microsatellites show multiple introductions in the worldwide invasion history of common ragweed, Ambrosia artemisiifolia. PloS one 6:e17658
Geng Y, van Klinken RD, Sosa A, Li B, Chen J, Xu CY (2016) The relative importance of genetic diversity and phenotypic plasticity in determining invasion success of a clonal weed in the USA and China. Front Plant Sci 7:213
González G, Alemán S, Infante D (2003) Asexual genetic variability in Agave fourcroydes II: selection among individuals in a clonally propagated population. Plant Sci 165:595–601
Holsinger KE, Lewis PO, Dey DK (2002) A Baeyesian approach to inferring population structure from dominant markers. Mol Ecol 11:1157–1164
Hubisz MJ, Falush D, Stephens M, Pritchard JK (2009) Inferring weak population structure with the assistance of sample group information. Mol Ecol 9:1322–1332
Hueck K (1953) Problemas e importância prática da fitossociologia no estado de São Paulo. Secretaria da Agricultura de Estado do São Paulo, Instituto de Botânica, São Paulo
Infante D, González G, Peraza-Echeverría L, Keb-Llanes M (2003) Asexual genetic variability in Agave fourcroydes. Plant Sci 164:223–230
Infante D, Molina S, Demey JR, Gámez E (2006) Asexual genetic variability in Agavaceae determined with inverse sequence-tagged repeats and amplification fragment length polymorphism analysis. Plant Mol Biol Rep 24:205–217
Kelager A, Pedersen JS, Bruun HH (2013) Multiple introductions and no loss of genetic diversity: invasion history of Japanese Rose, Rosa rugosa, in Europe. Biol Invasions 15:1125–1141
Keller SR, Taylor DR (2010) Genomic admixture increases fitness during a biological invasion. J Evol Biol 23:1720–1731
Leão TCC, Almeida WR, Dechoum M, Ziller SR (2011) Espécies exóticas invasoras no Nordeste do Brasil: contextualização, manejo e políticas públicas. Centro de Pesquisas Ambientais do Nordeste e Instituto Hórus de Desenvolvimento e Conservação Ambiental. Recife, PE
Li W, Xia LQ, Li JQ, Wang GX (2004) Genetic diversity of Potamogeton maackianus in the Yangtze River. Aquat Bot 80:227–240
Li W, Wang B, Wang J (2006) Lack of genetic variation of an invasive clonal plant Eichhornia crassipes in China revealed by RAPD and ISSR markers. Aquat Bot 84:176–180
Macdonald IAW, Reaser JK, Bright C, Laurie E, Howard GW, Murphy SJ, Preston G (2003) Invasive Alien Species in Southern Africa: national reports and directory of resources. The Global Invasive Species Programme, Cape Town
Mantel N (1967) The detection of disease clustering and a generalized regression approach. Cancer Res 27:209–220
Meloni M, Reid A, Caujapé-Castells J, Marrero A, Fernández-Palacios JM, Mesa-Coelo RA, Conti E (2013) Effects of clonality on the genetic variability of rare, insular species: the case of Ruta microcarpa from the Canary Islands. Ecol Evol 3:1569–1579
Meyer J-Y (2000) Preliminary review of the invasive plants in the Pacific islands (SPREP Member Countries). In: Sherley G (ed) Invasive species in the Pacific: a technical review and draft regional strategy. Samoa, South Pacific Regional Environment Programme, pp 85–115
I3N Brasil—IABIN Invasive Information Network (2016) Base de dados nacional de espécies exóticas invasoras, Instituto Hórus de Desenvolvimento e Conservação Ambiental, Florianópolis—SC. http://i3n.institutohorus.org.br. Accessed 18 May 2016
Paes CM (2016) Impacto de Espécies Introduzidas na paisagem da Ilha do Arvoredo: subsídio para a gestão da Reserva Biológica Marinha do Arvoredo. Dissertação Mestrado do Programa de Pós-Graduação Stricto-sensu em Ciência e Tecnologia Ambiental. Universidade do Vale do Itajaí-UNIVALI
Pappert RA, Hamrick JL, Donovan LA (2000) Genetic variation in Pueraria lobata (Fabaceae), an introduced, clonal, invasive plant of the southeastern United States. Am J Bot 87:1240–1245
Peakall R, Smouse PE (2012) GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research-an update. Bioinformatics 28:2537–2539
Pirani J, Cordeiro I (2002) Agavaceae. In: Wanderley M, Shepherd G, Giulietti A (eds) Flora fanerogâmica do Estado de São Paulo. FAPESP HUCITEC, São Paulo Brasil
Pirani JR, Lopes RC (2015) Asparagaceae. In: Lista de Espécies da Flora do Brasil. Jard. Botânico do Rio Janeiro. http://floradobrasil.jbrj.gov.br/jabot/floradobrasil/FB112049. Accessed 20 June 2017
Powell W, Morgante M, Andre C, Hanafey M, Vogel J, Tingey S, Rafalski A (1996) The comparison of RFLP, RAPD, AFLP and SSR (microsatellite) markers for germplasm analysis. Mol Breed 2:225–238
IAP, Portaria n.o 059/2015 Reconhece a lista de espécies exóticas invasoras do Estado do Paraná. Instituto Ambiental do Paraná—IAP, Paraná, Brasil. http://celepar7.pr.gov.br/sia/atosnormativos/form_cons_ato1.asp?Codigo=2921. Accessed 08 Jan 2015
Prevost A, Wilkinson MJ (1999) A new system of comparing PCR primers applied to ISSR fingerprinting of potato cultivars. Theor Appl Genet 98:107–112
Pritchard JK, Stephens M, Donnelly P (2000) Inference of population structure using multilocus genotype data. Genetics 155:945–959
Pritchard JK, Wen X, Falush D (2010) Documentation for structure software: Version 2.3. University of Chicago, Chicago, IL
Reusch TBH, Stam WT, Olsen JL (2000) A microsatellite-based estimation of clonal diversity and population subdivision in Zostera marina, a marine flowering plant. Mol Ecol 9:127–140
Sarmento ASM, Barbosa C, Castellani TT, Hanazaki N (2013) Interferência humana no estabelecimento e distribuição de Furcraea foetida (L.) Haw (Agavaceae) na Praia Mole, Ilha de Santa Catarina, Brasil: uma interface entre Etnobotânica e Espécies Exóticas Invasoras. Biodiv Bras 3:175–191
Si CC, Dai ZC, Lin Y, Qi SS, Huang P, Miao SL, Du DL (2014) Local adaptation and phenotypic plasticity both occurred in Wedelia trilobata invasion across a tropical island. Biol Inv 16:2323–2337
Simberloff D, Rejmánek M (eds) (2011) Encyclopedia of biological invasions, vol 3. Univ of California Press, Berkeley
Simberloff D, Martin JL, Genovesi P et al (2013) Impacts of biological invasions: what’s what and the way forward. Trends Ecol Evol 28:58–66
Torres-Morán MI, Escoto-Delgadillo M, Molina-Moret S, Rivera-Rodríguez DM, Velasco-Ramírez AP, Infante D, Portillo L (2010) Assessment of genetic fidelity among Agave tequilana plants propagated asexually via rhizomes versus in vitro culture. Plant Cell Tissue Organ Cult (PCTOC) 103:403–409
Trejo L, Alvarado-Cárdenas LO, Scheinvar E, Eguiarte LE (2016) Population genetic analysis and bioclimatic modeling in Agave striata in the Chihuahuan Desert indicate higher genetic variation and lower differentiation in drier and more variable environments. Am J Bot 103:1020–1029
Vargas-Ponce O, Zizumbo-Villarreal D, Martínez-Castillo J, Coello-Coello J, Colunga-GarcíaMarín P (2009) Diversity and structure of landraces of Agave grown for spirits under traditional agriculture: a comparison with wild populations of A. angustifolia (Agavaceae) and commercial plantations of A. tequilana. Am J Bot 96:448–457
Varshney RK, Chabane K, Hendre PS, Aggarwal RK, Graner A (2007) Comparative assessment of EST-SSR, EST-SNP and AFLP markers for evaluation of genetic diversity and conservation of genetic resources using wild, cultivated and elite barleys. Plant Sci 173:638–649
Verhoeven KJ, Macel M, Wolfe LM, Biere A (2011) Population admixture, biological invasions and the balance between local adaptation and inbreeding depression. Proc R Soc Lond B Biol Sci 278:2–8
Wang B, Li W, Wang J (2005) Genetic diversity of Alternanthera philoxeroides in China. Aquat Bot 81:277–283
Wright S (1978) Evolution and the genetics of populations. Variability within and among natural populations, vol 4. University of Chicago Press, Chicago