The influence of environmental heterogeneity on the morphological and genetic diversity of Circaea lutetiana (Onagraceae) in Hyrcanian forests

• Nikzat, Sedigheh ^[3] ; Ghasemzadeh-Baraki, Somayeh ^[1] ; Naghiloo, Somayeh ^[2]
  1. [1] Islamic Azad University, Tehran

     Islamic Azad University, Tehran

     Irán

     
  2. [2] University of Calgary

     University of Calgary

     Canadá

     
  3. [3] Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

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• Localización: Anales del Jardín Botánico de Madrid, ISSN 0211-1322, Vol. 78, Nº 1, 2021
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • La influencia de la heterogeneidad ambiental en la diversidad morfológica y genética de Circaea lutetiana (Onagraceae) en los bosques hircanos
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• Resumen
  • español

    Los gradientes ambientales son factores importantes que pue-den influir potencialmente en la diversidad genética y la diferenciación de las poblaciones. El presente estudio examina el efecto de la heterogeneidad ambiental de los bosques hircanos en las poblaciones de Circaea lutetiana L. (Onagraceae). Mediante un estudio morfométrico, microscopía electrónica de barrido (SEM) de la epidermis foliar y marcadores moleculares, analizamos la diversidad genética y la diferenciación entre nueve poblaciones de hábitats ambientalmente divergentes. Se observaron tres grupos genéticos diferentes. Nuestros resultados indicaron que la estructura genética se correlacionó signi-ficativamente con los factores ambientales, pero no con la distancia geográfica. La agrupación genética en C. lutetiana se vio afectada por la temperatura, la humedad, la elevación y la precipitación media anual. Nuestros datos indican que el flujo de genes no contribuye a explicar los patrones espaciales de la estructura genética y que la adaptación al medio ambiente es el factor principal que da forma a la estructura genética de las poblaciones de C. lutetiana. Las poblaciones que pertenecen a cada uno de los tres grupos genéticos tienen si-militudes en términos de parámetros de microclima, a pesar de su proximidad geográfica, y poblaciones del mismo grupo genético pueden estar separadas hasta por 470 km. Esta evidencia, así como las similitudes morfológicas y genéticas de las poblaciones con mayor separación geográica, sugieren la po-sibilidad de especiación críptica en esta especie.

  • English

    Environmental gradients are important factors that can potentially influence the genetic diversity and differentiation of populations. The present study examines the effect of environmental heterogeneity of the Hyrcanian forests on populations of Circaea lutetiana L. (Onagraceae). Using morphometrics, scanning electron microscopy (SEM) of leaf epidermis, and molecular markers, we analyzed genetic diversity and differentiation among nine populations from environmentally divergent habitats. Three different gene pools were observed. Our results indicate that the genetic structure is significantly correlated to environmental factors, but not to the geographical distance. Genetic clustering in C. lutetiana is affected by temperature, humidity, elevation, and average annual rainfall. Overall, our data indicate that gene flow does not contribute to explaining spatial patterns of genetic structure and the adaptation to the environment is the main factor shaping the genetic structure of the C. lutetiana populations. The populations belonging to each of the three gene pools have similarities in microclimate parameters, despite their geographical proximity, and populations from the same genetic pool can be up to 470 km apart. This evidence, as well as morphological and genetic similarities of the populations with greater geographical distance, suggest the possibility of cryptic speciation in this species.