Efecto de los cambios climáticos del Cuaternario Tardío sobre la diversidad y estructura genética de Cephalocereus nizandensis (Cactaceae)

Abstract

RESUMEN: Las fluctuaciones climáticas, glaciales-interglaciales, del Cuaternario Tardío (~ 0.126 Ma.) han modelado la diversidad y estructura genética de diversas especies, debido a que estas cambian su distribución y tamaño poblacional siguiendo las condiciones ambientales más adecuadas, llegando a contraerse en áreas pequeñas denominadas refugios. Estos cambios generan huellas genéticas distintas dependiendo de la etapa del ciclo glacial en la cual ocurre la contracción, dando lugar a las hipótesis contrastantes de refugios glaciales (HRG) e interglaciales (HRI). Se analizó la diversidad genética de Cephalocereus nizandensis, una cactácea columnar microendémica de Tehuantepec, cuya distribución se restringe a enclaves rocosos que forman hábitats insulares, donde se desarrollan los matorrales xerófilos más meridionales de Norteamérica, los cuales podrían representar refugios interglaciales de la flora xerófila. Partiendo de la HRI, se esperaba encontrar en C. nizandensis diversidad genética elevada, con poca estructura y una huella genética de expansión poblacional en el Último Máximo Glacial (~ 0.029 – 0.018 Ma.). Con la finalidad de inferir los posibles efectos de las fluctuaciones climáticas del Cuaternario Tardío sobre la diversidad y estructura genética de C. nizandensis, se analizaron dos secuencias de cloroplasto (trnT-L y rpl32-trnL) de 40 individuos y cinco ISSRs de 45 individuos pertenecientes a cuatro poblaciones. Se analizó la variabilidad y estructura genética, así como la relación entre haplotipos de ADNcp. Para buscar eventos climáticos que coincidieran con el origen de los haplotipos, se estimó el tiempo de divergencia mediante un reloj molecular y se probó la expansión poblacional. Finalmente, se estimó el comportamiento demográfico histórico de los linajes de ADNcp por medio de un análisis bayesiano de líneas de horizonte (skyline plots). La diversidad nucleotídica y haplotípica resultó alta (π = 0.0013 y Hd = 0.75) y la heterocigosidad esperada fue moderada (He = 0.297), respecto a otras cactáceas. Se encontró diferenciación elevada y significativa con ambos marcadores (FST ~ 0.2 p < 0.001). El ADNcp formó dos grupos genéticos, con tiempo de divergencia de 1.37 Ma. (HPD 95%: 2.27-0.686), durante el Pleistoceno. Estos dos grupos han tenido tendencias demográficas distintas, uno de ellos ha mantenido un tamaño poblacional constante desde hace 0.175 Ma, mientras que el otro grupo ha experimentado un incremento poblacional continuo por 0.150 Ma. La alta diversidad de la especie debe su origen a la larga permanencia a través del tiempo y a la expansión poblacional, mientras que la diferenciación poblacional se debe quizá a la especificidad edáfica y a la participación de polinizadores y dispersores con baja movilidad. Los resultados no fueron consistentes con la HRI, las fluctuaciones climáticas del Cuaternario Tardío no parecen haber tenido un efecto determinante en la diversidad y estructuración genética de C. nizandensis.