Filogenia del clado Bouteloua gracilis (Poaceae)

Abstract

Resumen El pasto navajita azul (Bouteloua gracilis) se encuentra en ambientes muy variables, tolerando sequias, suelos alcalinos y diferentes niveles de pastoreo; es una especie poliploide, plástica y morfológicamente variable. Recientemente se reportó reducción de la cobertura y frecuencia de esta especie en los pastizales cortos de Norteamérica y en el centro de México, lo que resalta la importancia de evaluar la diversidad genética, entre otros aspectos, dentro de las poblaciones de B. gracilis en todo su rango para así poder determinar la vulnerabilidad de las comunidades donde esta especie es clave. Para este trabajo se muestrearon poblaciones de B. gracilis desde Dakota del Sur-EUA hasta Puebla- México para estimar las relaciones filogenéticas, la diversidad genética y la genética de poblaciones mediante secuenciación de nueva generación de un alto número de polimorfismos de nucleótido simple (SNPs) y loci. Las inferencias filogenéticas resolvieron que 1) B. gracilis es hermana del clado B. herrera-arrietae-B. chasei y 2) las poblaciones de México y EUA se agrupan en dos clados respectivos. Las frecuencias alélicas resolvieron tres agrupaciones: 1) CUSA incluye muestras de la planicie central de EUA, 2) MEX del centro y sur de México, y 3) WUSA-NMEX de la región montañosa el oeste de EUA y el norte de México; esta última agrupación presentó mezcla de alelos con las otras dos agrupaciones. Los grupos no tienen estructura genética y la variación genética es más alta entre las poblaciones que entre los grupos. La red de haplotipos reveló un haplotipo ancestral con origen en México, del cual se diversificaron el resto de los haplotipos hacia el norte por dos rutas de migración. Se observó evidencia tanto de flujo génico como de aislamiento poblacional y no se encontró correlación entre la distancia genética y geográfica de las poblaciones. Las poblaciones de la planicie central de Norteamérica son menos diversas por lo que se sugiere que son más vulnerables. No se encontró fundamento genético para la variación morfológica ni tampoco evidencia para determinar la existencia de diferentes ecotipos o subespecies de B. gracilis. Palabras clave: Filogeografía, Genética de poblaciones, Bouteloua gracilis, Pastizales de Norteamérica, SNPs, Diversidad genética

Abstract Blue grama grass (Bouteloua gracilis) is found in very variable environments, tolerating droughts, alkaline soils and different levels of grazing; it is a polyploid, plastic and morphologically variable species. A reduction in the coverage and frequency of this species has recently been reported in the short grasslands of North America and central Mexico, which highlights the importance of evaluating genetic diversity, among other aspects, within B. gracilis populations throughout its rank in order to determine the vulnerability of the communities where this is a key species. For this work, populations of B. gracilis were sampled from South Dakota-USA to Puebla-México to estimate phylogenetic relationships, genetic diversity and population genetics by next generation sequencing of a high number of single nucleotide polymorphisms (SNPs) and loci. Phylogenetic inferences resolved that 1) B. gracilis is sister to the B. herrera-arrieta-B. chasei clade and 2) B. gracilis populations from Mexico and USA are grouped in two respective clades. The allele frequencies resolved three groups: 1) CUSA includes samples from the central plain of USA, 2) MEX with samples from central and southern Mexico and 3) WUSA-NMEX with samples from the mountainous region of western USA and northern Mexico, this last group exhibited allele admixture with the other two groups. The groups are not structured genetically and the genetic variation is higher among populations than between groups. The haplotype network revealed an ancestral haplotype originating in Mexico, from which the rest of the haplotypes diversified to the north by two migration routes. Evidence of both gene flow and isolation among populations was observed and no correlation was found between genetic and geographic distance of the populations. The populations of the central plain of North America are less diverse, which suggests that they are more vulnerable. No genetic basis was found for morphological variation nor was there evidence to determine the existence of different ecotypes or subspecies of B. gracilis. Keywords: Phylogeography, Population genetics, Bouteloua gracilis, North American grassland, SNPs, genetic diversity