A spatial stream-network approach assists in managing the remnant genetic diversity of riparian forests.
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Auteurs : Patricia María Rodríguez-González [Portugal] ; Cristina García [Royaume-Uni, Portugal] ; Ant Nio Albuquerque [Portugal] ; Tiago Monteiro-Henriques [Portugal] ; Carla Faria [Portugal] ; Joana B. Guimarães [Portugal] ; Diogo Mendonça [Portugal] ; Fernanda Sim Es [Portugal] ; Maria Teresa Ferreira [Portugal] ; Ana Mendes [Portugal] ; José Matos [Portugal] ; Maria Helena Almeida [Portugal]Source :
- Scientific reports [ 2045-2322 ] ; 2019.
Descripteurs français
- KwdFr :
- MESH :
- génétique : Arbres.
- classification : Arbres, Forêts, Génétique des populations, Modèles théoriques, Variation génétique, Écologie.
English descriptors
- KwdEn :
- MESH :
- classification : Trees.
- genetics : Trees.
- Ecology, Forests, Genetic Variation, Genetics, Population, Models, Theoretical.
Abstract
Quantifying the genetic diversity of riparian trees is essential to understand their chances to survive hydroclimatic alterations and to maintain their role as foundation species modulating fluvial ecosystem processes. However, the application of suitable models that account for the specific dendritic structure of hydrographic networks is still incipient in the literature. We investigate the roles of ecological and spatial factors in driving the genetic diversity of Salix salviifolia, an Iberian endemic riparian tree, across the species latitudinal range. We applied spatial stream-network models that aptly integrate dendritic features (topology, directionality) to quantify the impacts of multiple scale factors in determining genetic diversity. Based on the drift hypothesis, we expect that genetic diversity accumulates downstream in riparian ecosystems, but life history traits (e.g. dispersal patterns) and abiotic or anthropogenic factors (e.g. drought events or hydrological alteration) might alter expected patterns. Hydrological factors explained the downstream accumulation of genetic diversity at the intermediate scale that was likely mediated by hydrochory. The models also suggested upstream gene flow within basins that likely occurred through anemophilous and entomophilous pollen and seed dispersal. Higher thermicity and summer drought were related to higher population inbreeding and individual homozygosity, respectively, suggesting that increased aridity might disrupt the connectivity and mating patterns among and within riparian populations.
DOI: 10.1038/s41598-019-43132-7
PubMed: 31043695
PubMed Central: PMC6494995
Affiliations:
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However, the application of suitable models that account for the specific dendritic structure of hydrographic networks is still incipient in the literature. We investigate the roles of ecological and spatial factors in driving the genetic diversity of Salix salviifolia, an Iberian endemic riparian tree, across the species latitudinal range. We applied spatial stream-network models that aptly integrate dendritic features (topology, directionality) to quantify the impacts of multiple scale factors in determining genetic diversity. Based on the drift hypothesis, we expect that genetic diversity accumulates downstream in riparian ecosystems, but life history traits (e.g. dispersal patterns) and abiotic or anthropogenic factors (e.g. drought events or hydrological alteration) might alter expected patterns. Hydrological factors explained the downstream accumulation of genetic diversity at the intermediate scale that was likely mediated by hydrochory. 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Higher thermicity and summer drought were related to higher population inbreeding and individual homozygosity, respectively, suggesting that increased aridity might disrupt the connectivity and mating patterns among and within riparian populations.</div></front></TEI><pubmed><MedlineCitation Status="MEDLINE" Owner="NLM"><PMID Version="1">31043695</PMID><DateCompleted><Year>2020</Year><Month>10</Month><Day>15</Day></DateCompleted><DateRevised><Year>2020</Year><Month>10</Month><Day>15</Day></DateRevised><Article PubModel="Electronic"><Journal><ISSN IssnType="Electronic">2045-2322</ISSN><JournalIssue CitedMedium="Internet"><Volume>9</Volume><Issue>1</Issue><PubDate><Year>2019</Year><Month>05</Month><Day>01</Day></PubDate></JournalIssue><Title>Scientific reports</Title><ISOAbbreviation>Sci Rep</ISOAbbreviation></Journal><ArticleTitle>A spatial stream-network approach assists in managing the remnant genetic diversity of riparian forests.</ArticleTitle><Pagination><MedlinePgn>6741</MedlinePgn></Pagination><ELocationID EIdType="doi" ValidYN="Y">10.1038/s41598-019-43132-7</ELocationID><Abstract><AbstractText>Quantifying the genetic diversity of riparian trees is essential to understand their chances to survive hydroclimatic alterations and to maintain their role as foundation species modulating fluvial ecosystem processes. However, the application of suitable models that account for the specific dendritic structure of hydrographic networks is still incipient in the literature. We investigate the roles of ecological and spatial factors in driving the genetic diversity of Salix salviifolia, an Iberian endemic riparian tree, across the species latitudinal range. We applied spatial stream-network models that aptly integrate dendritic features (topology, directionality) to quantify the impacts of multiple scale factors in determining genetic diversity. Based on the drift hypothesis, we expect that genetic diversity accumulates downstream in riparian ecosystems, but life history traits (e.g. dispersal patterns) and abiotic or anthropogenic factors (e.g. drought events or hydrological alteration) might alter expected patterns. Hydrological factors explained the downstream accumulation of genetic diversity at the intermediate scale that was likely mediated by hydrochory. The models also suggested upstream gene flow within basins that likely occurred through anemophilous and entomophilous pollen and seed dispersal. Higher thermicity and summer drought were related to higher population inbreeding and individual homozygosity, respectively, suggesting that increased aridity might disrupt the connectivity and mating patterns among and within riparian populations.</AbstractText></Abstract><AuthorList CompleteYN="Y"><Author ValidYN="Y"><LastName>Rodríguez-González</LastName><ForeName>Patricia María</ForeName><Initials>PM</Initials><Identifier Source="ORCID">http://orcid.org/0000-0001-8507-8429</Identifier><AffiliationInfo><Affiliation>Centro de Estudos Florestais, Instituto Superior de Agronomia, Universidade de Lisboa, Edifício Azevedo Gomes, Tapada da Ajuda, 1349-017, Lisboa, Portugal. patri@isa.ulisboa.pt.</Affiliation></AffiliationInfo></Author><Author ValidYN="Y"><LastName>García</LastName><ForeName>Cristina</ForeName><Initials>C</Initials><AffiliationInfo><Affiliation>Institute of Integrative Biology, Department of Evolution, Ecology, and Behaviour, University of Liverpool, Crown Street, Liverpool, L69 7ZB, United Kingdom.</Affiliation></AffiliationInfo><AffiliationInfo><Affiliation>Plant Biology, CIBIO/InBio, Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, Laboratório Associado, Universidade do Porto, Campus Agrário de Vairão, 4485-661, Vairão, Portugal.</Affiliation></AffiliationInfo></Author><Author ValidYN="Y"><LastName>Albuquerque</LastName><ForeName>António</ForeName><Initials>A</Initials><AffiliationInfo><Affiliation>Centro de Estudos Florestais, Instituto Superior de Agronomia, Universidade de Lisboa, Edifício Azevedo Gomes, Tapada da Ajuda, 1349-017, Lisboa, Portugal.</Affiliation></AffiliationInfo><AffiliationInfo><Affiliation>Ecofield, Monitorizações, Estudos e Projectos, LDA, Carcavelos, Portugal.</Affiliation></AffiliationInfo></Author><Author ValidYN="Y"><LastName>Monteiro-Henriques</LastName><ForeName>Tiago</ForeName><Initials>T</Initials><AffiliationInfo><Affiliation>Centro de Investigação e Tecnologias Agroambientais e Biológicas, Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Quinta de Prados, Apartado 1013, 5000-801, Vila Real, Portugal.</Affiliation></AffiliationInfo></Author><Author ValidYN="Y"><LastName>Faria</LastName><ForeName>Carla</ForeName><Initials>C</Initials><AffiliationInfo><Affiliation>Centro de Estudos Florestais, Instituto Superior de Agronomia, Universidade de Lisboa, Edifício Azevedo Gomes, Tapada da Ajuda, 1349-017, Lisboa, Portugal.</Affiliation></AffiliationInfo></Author><Author ValidYN="Y"><LastName>Guimarães</LastName><ForeName>Joana B</ForeName><Initials>JB</Initials><AffiliationInfo><Affiliation>INIAV - Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária, I.P., Unidade Estratégica de Biotecnologia e Recursos Genéticos, Lisboa, Portugal.</Affiliation></AffiliationInfo></Author><Author ValidYN="Y"><LastName>Mendonça</LastName><ForeName>Diogo</ForeName><Initials>D</Initials><AffiliationInfo><Affiliation>INIAV - Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária, I.P., Unidade Estratégica de Biotecnologia e Recursos Genéticos, Lisboa, Portugal.</Affiliation></AffiliationInfo></Author><Author ValidYN="Y"><LastName>Simões</LastName><ForeName>Fernanda</ForeName><Initials>F</Initials><AffiliationInfo><Affiliation>INIAV - Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária, I.P., Unidade Estratégica de Biotecnologia e Recursos Genéticos, Lisboa, Portugal.</Affiliation></AffiliationInfo></Author><Author ValidYN="Y"><LastName>Ferreira</LastName><ForeName>Maria Teresa</ForeName><Initials>MT</Initials><AffiliationInfo><Affiliation>Centro de Estudos Florestais, Instituto Superior de Agronomia, Universidade de Lisboa, Edifício Azevedo Gomes, Tapada da Ajuda, 1349-017, Lisboa, Portugal.</Affiliation></AffiliationInfo></Author><Author ValidYN="Y"><LastName>Mendes</LastName><ForeName>Ana</ForeName><Initials>A</Initials><AffiliationInfo><Affiliation>LabOr- Laboratório de Ornitologia, ICAAM - Instituto de Ciências Agrárias e Ambientais Mediterrânicas, Universidade de Évora, 7002-554, Évora, Portugal.</Affiliation></AffiliationInfo></Author><Author ValidYN="Y"><LastName>Matos</LastName><ForeName>José</ForeName><Initials>J</Initials><AffiliationInfo><Affiliation>INIAV - Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária, I.P., Unidade Estratégica de Biotecnologia e Recursos Genéticos, Lisboa, Portugal.</Affiliation></AffiliationInfo><AffiliationInfo><Affiliation>Centre for Ecology, Evolution and Environmental Changes - cE3c, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, Lisboa, 1749-016, Portugal.</Affiliation></AffiliationInfo></Author><Author ValidYN="Y"><LastName>Almeida</LastName><ForeName>Maria Helena</ForeName><Initials>MH</Initials><AffiliationInfo><Affiliation>Centro de Estudos Florestais, Instituto Superior de Agronomia, Universidade de Lisboa, Edifício Azevedo Gomes, Tapada da Ajuda, 1349-017, Lisboa, Portugal.</Affiliation></AffiliationInfo></Author></AuthorList><Language>eng</Language><PublicationTypeList><PublicationType UI="D016428">Journal Article</PublicationType><PublicationType UI="D013485">Research Support, Non-U.S. Gov't</PublicationType></PublicationTypeList><ArticleDate DateType="Electronic"><Year>2019</Year><Month>05</Month><Day>01</Day></ArticleDate></Article><MedlineJournalInfo><Country>England</Country><MedlineTA>Sci Rep</MedlineTA><NlmUniqueID>101563288</NlmUniqueID><ISSNLinking>2045-2322</ISSNLinking></MedlineJournalInfo><CitationSubset>IM</CitationSubset><MeshHeadingList><MeshHeading><DescriptorName UI="D004463" MajorTopicYN="N">Ecology</DescriptorName></MeshHeading><MeshHeading><DescriptorName UI="D065928" MajorTopicYN="Y">Forests</DescriptorName></MeshHeading><MeshHeading><DescriptorName UI="D014644" MajorTopicYN="Y">Genetic Variation</DescriptorName></MeshHeading><MeshHeading><DescriptorName UI="D005828" MajorTopicYN="Y">Genetics, Population</DescriptorName></MeshHeading><MeshHeading><DescriptorName UI="D008962" MajorTopicYN="N">Models, Theoretical</DescriptorName></MeshHeading><MeshHeading><DescriptorName UI="D014197" MajorTopicYN="N">Trees</DescriptorName><QualifierName UI="Q000145" MajorTopicYN="Y">classification</QualifierName><QualifierName UI="Q000235" MajorTopicYN="Y">genetics</QualifierName></MeshHeading></MeshHeadingList></MedlineCitation><PubmedData><History><PubMedPubDate PubStatus="received"><Year>2018</Year><Month>08</Month><Day>15</Day></PubMedPubDate><PubMedPubDate PubStatus="accepted"><Year>2019</Year><Month>03</Month><Day>27</Day></PubMedPubDate><PubMedPubDate PubStatus="entrez"><Year>2019</Year><Month>5</Month><Day>3</Day><Hour>6</Hour><Minute>0</Minute></PubMedPubDate><PubMedPubDate PubStatus="pubmed"><Year>2019</Year><Month>5</Month><Day>3</Day><Hour>6</Hour><Minute>0</Minute></PubMedPubDate><PubMedPubDate PubStatus="medline"><Year>2020</Year><Month>10</Month><Day>21</Day><Hour>6</Hour><Minute>0</Minute></PubMedPubDate></History><PublicationStatus>epublish</PublicationStatus><ArticleIdList><ArticleId IdType="pubmed">31043695</ArticleId><ArticleId IdType="doi">10.1038/s41598-019-43132-7</ArticleId><ArticleId IdType="pii">10.1038/s41598-019-43132-7</ArticleId><ArticleId IdType="pmc">PMC6494995</ArticleId></ArticleIdList></PubmedData></pubmed><affiliations><list><country><li>Portugal</li><li>Royaume-Uni</li></country></list><tree><country name="Portugal"><noRegion><name sortKey="Rodriguez Gonzalez, Patricia Maria" sort="Rodriguez Gonzalez, Patricia Maria" uniqKey="Rodriguez Gonzalez P" first="Patricia María" last="Rodríguez-González">Patricia María Rodríguez-González</name></noRegion><name sortKey="Albuquerque, Ant Nio" sort="Albuquerque, Ant Nio" uniqKey="Albuquerque A" first="Ant Nio" last="Albuquerque">Ant Nio Albuquerque</name><name sortKey="Albuquerque, Ant Nio" sort="Albuquerque, Ant Nio" uniqKey="Albuquerque A" first="Ant Nio" last="Albuquerque">Ant Nio Albuquerque</name><name sortKey="Almeida, Maria Helena" sort="Almeida, Maria Helena" uniqKey="Almeida M" first="Maria Helena" last="Almeida">Maria Helena Almeida</name><name sortKey="Faria, Carla" sort="Faria, Carla" uniqKey="Faria C" first="Carla" last="Faria">Carla Faria</name><name sortKey="Ferreira, Maria Teresa" sort="Ferreira, Maria Teresa" uniqKey="Ferreira M" first="Maria Teresa" last="Ferreira">Maria Teresa Ferreira</name><name sortKey="Garcia, Cristina" sort="Garcia, Cristina" uniqKey="Garcia C" first="Cristina" last="García">Cristina García</name><name sortKey="Guimaraes, Joana B" sort="Guimaraes, Joana B" uniqKey="Guimaraes J" first="Joana B" last="Guimarães">Joana B. 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