Variación morfológica y estructura genética en poblaciones naturales de Quercus rugosa Née (Fagaceae) en México

Abstract

Mexico is a major center for diversification of the genus Quercus, with 161 species, of more than 500 described species for the genus, distributed in major mountain regions of the country. This thesis presents a morphological and genetic analysis of populations of Quercus rugosa throughout its natural range in Mexico (Sierra Madre Oriental, Sierra Madre Occidental, Sierra Madre del Sur, Sierra de Los Altos de Chiapas and Eje Volcánico Transversal). The aim of this study was to understand the geographic structure of the morphological and genetic variation, and to infer its evolutionary history through to examine of the morphological and genetic variation and differentiation of Q. rugosa populations. This study included 25 natural populations of the species along a geographical gradient from the 16 o 16 ' to 30° 24' North Latitude and from the 92 o 38 ' to 109 o 00' west Longitude. The morphological analysis of ten foliar characters for each individuals of 241, was developed through an analysis of Principal Component (PC), four components explained the 76.4% of the total variation. A nested analysis of variance (ANOVA) revealed significant differences among populations (29.2% average contribution to total variance for the four Pcs), among individuals within populations (39.2%) and 31.6% was due to intra- individual variation. For PC1 (related to leaf size), 52.1% resulted from among populations differences. This variation was negatively correlated with latitude (r = - 0.86, P <0.0001), indicating a steep clinal reduction in leaf size from south to north. Mean annual precipitation and an annual aridity index (ratio of degree days > 5 °C to annual precipitation) also significantly decreased and increased with latitude, respectively. It is suggested that the morphological cline is the result of plastic and / or adaptive responses to environmental conditions.

México es un centro importante de diversificación del género Quercus con 161 especies, de más de 500 especies descritas para el género, distribuidas en las principales regiones montañosas del país. En esta tesis se presenta un análisis morfológico y genético de las poblaciones de Quercus rugosa a través de su distribución natural en México (Sierra Madre Oriental, Sierra Madre Occidental, Sierra Madre del Sur, Sierra de Los Altos de Chiapas y Eje Volcánico Transversal). El objetivo de esta investigación fue entender la estructuración geográfica de la variación morfológica y genética de Q. rugosa, e inferir su historia evolutiva mediante el análisis de la variación y diferenciación morfológica y genética de sus poblaciones. En este estudio se incluyeron 25 poblaciones de la especie en el intervalo geográfico de los 16o 16’ a los 30o 24’ de Latitud Norte y de los 92o 38’ a los 109o 00’ de Longitud Oeste. El análisis morfológico de diez atributos de la morfología foliar de cada uno de 241 individuos fue desarrollado mediante un análisis de Componentes Principales (CP), obteniéndose cuatro componentes que explicaron el 76.4 % de la variación total. Un análisis de varianza anidado (ANOVA) reveló diferencias significativas entre poblaciones (29.2 %), entre individuos dentro de poblaciones (39.2 %), y dentro de los individuos (31.6 %). El CP1 (variables relacionadas con el tamaño de hoja) explicó el 52.1 % de las diferencias entre poblaciones. Esta variación estuvo correlacionada negativamente con la latitud (r = - 0.86; P < 0.0001), indicando un patrón de reducción clinal de sur a norte en el tamaño de la hoja. La precipitación media anual disminuyó y el índice anual de aridez (cociente de grados día > 5 °C dividido por la precipitación anual), incrementó con la latitud. Lo anterior sugiere que este patrón clinal de variación morfológica es el resultado de respuestas adaptativas a condiciones ambientales.