Polyploidy and genome size variation in Phlox nana (Polemoniaceae) from the Pecos plains of New Mexico and the Davis Mountains of West Texas
DOI:
https://doi.org/10.17348/jbrit.v11.i2.1075Palabras clave:
cytotype, chromosome count, flow cytometry, genome sizeResumen
La poliploidia es notable en el el género Phlox, y algunas especies exhiben variación en niveles de la ploidia, o variación citotípica. Poblaciones diploides, tetraploides y hexaploides de P. nana ocurren a través de partes de la distribución del especie en el suroeste de los Estados Unidos y el norte de México. Un estudio reciente destacó dos áreas para las cuales las inferencias del nivel de la ploidia eran dificiles: una población en Pecos Plains de New Mexico ("Caprock") y la región de Davis Mountains en el oeste de Texas. Se tomaron muestras de plantas en estas áreas y se usaron la enumeración de cromosomas y la citometría de flujo para evaluar los niveles de ploidia y los tamaños del genoma. Se documentó sin ambigüedad la variación homoploide en el tamaño del genoma: el tamaño del genoma de las plantas tetraploides de Davis Mountains fue significativamente mayor que el de las plantas de Caprock. La condición general de tamaños de genoma mayores para las plantas en Davis Mountains explica la dificultad previa en la determinación de los niveles de ploidia dentro de la región. La mayoría de las plantas de la población de Caprock parecían ser tetraploides (2n = 28), pero las enumeraciones de cromosomas revelaron variantes, incluyendo algunos pentaploides putativos. Dentro de la región de Davis Mountains, se documentaron citotipos diploides (2n = 14) y tetraploides (2n = 28), con una distribución parapátrica. En general, este estudio clarifica los patrones de la diversidad citotípica en P. nana, destaca un ejemplo de variación infraespecífica del tamaño del genoma homoploide, y contribuye a una estructura para la investigación evolutiva en curso en este sistema de estudio.
Citas
Bataineh, M.M., B.P. Oswald, A.L. Bataineh, K.W. Farrish, D.W. Coble, & C.B. Edminster. 2007. Plant communities associated with Pinus ponderosa forests in the sky islands of the Davis Mountains, Texas. J. Torrey Bot. Soc. 134:468–478.
Bennett M.D. & I.J. Leitch. 2012. Angiosperm DNA C-values database (release 8.0, Dec. 2012). Available at http://www.kew.org/cvalues/. Accessed August 2017.
Biémont, C. 2008. Within-species variation in genome size. Heredity 101:297–298.
Bino, R.J., S. Lanteri, H.A. Verhoeven, & H.L. Kraak. 1993. Flow cytometric determination of nuclear replication stages in seed tissues. Ann. Bot. 72:181–187.
Chansler, M.T., C.J. Ferguson, S.D. Fehlberg, & L.A. Prather. 2016. The role of polyploidy in shaping morphological diversity in natural populations of Phlox amabilis (Polemoniaceae). Amer. J. Bot. 103:1546–1558.
Davison, J., A. Tyagi, & L. Comai. 2007. Large-scale polymorphism of heterochromatic repeats in the DNA of Arabidopsis thaliana. B.M.C. Pl. Biol. 7:44.
Díez, C.M., B.S. Gaut, E. Meca, E. Scheinvar, S. Montes-Hernandez, L.E. Eguiarte, & M.I. Tenaillon. 2013. Genome size variation in wild and cultivated maize along altitudinal gradients. New Phytol. 199:264–276.
Doležel, J. & J. Bartoš. 2005. Plant DNA flow cytometry and estimation of nuclear genome size. Ann. Bot. 95:99–110.
Doležel, J., J. Greilhuber, & J. Suda. 2007. Flow cytometry and ploidy: applications in plant systematics, ecology and evolutionary biology. Wiley-VCH, Weinheim, Germany.
Fehlberg, S.D. & C.J. Ferguson. 2012a. Intraspecific cytotypic variation and complicated genetic structure in the Phlox amabilis-P. woodhousei (Polemoniaceae) complex. Amer. J. Bot. 99:865–874.
Fehlberg, S.D. & C.J. Ferguson. 2012b. Intraspecific cytotype variation and conservation: an example from Phlox (Polemoniaceae). Calochortiana 1:189–195.
Galbraith, D.W., G.M. Lambert, J. Macas, & J. Doležel. 1997. Analysis of nuclear DNA and ploidy in higher plants. Curr. Protoc. Cytom. 7.6:1–22.
Kahle, D. & H. Wickham. 2013. ggmap: Spatial Visualization with ggplot2. The R Journal 5: 144–161. Available at http://journal.r-project.org/archive/2013-1/kahle-wickham.pdf.
Knight, C.A., N.A. Molinari, & D.A. Petrov. 2005. The large genome constraint hypothesis: evolution, ecology and phenotype. Ann. Bot. 95:177–190.
Kron, P., J. Suda, & B.C. Husband. 2007. Applications of flow cytometry to evolutionary and population biology. Annual Rev. Ecol. Evol. Syst. 38:847–876.
Locklear, J.H. 2011. Phlox: a natural history and gardener’s guide. Timber Press, Portland.
Meyer, J.R. 1944. Chromosome studies of Phlox. Genetics 29:199–216.
Nandini, A.V., B.G. Murray, I.E.W. O’Brien, & K.R.W. Hammett. 1997. Intra- and interspecific variation in genome size in Lathyrus (Leguminosae). Bot. J. Linn. Soc. 125:359–366.
Otto, S.P. & J. Whitton. 2000. Polyploid incidence and evolution. Ann. Rev. Genet. 34:401–437.
Parisod, C., R. Holderegger, & C. Brochmann. 2010. Evolutionary consequences of autopolyploidy. New Phytol. 186:5–17.
R Core Team. 2017. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. Available at https://www.R-project.org/. Accessed August 2017.
Ramsey, J. & T. Ramsey. 2014. Ecological studies of polyploidy in the 100 years following its discovery. Philos. Trans., Ser. B 369:20130352.
Smith, D.M. & S.A. Levin. 1967. Karyotypes of eastern North American Phlox. Amer. J. Bot. 54:324–334.
Soltis, D.E., R.J.A. Buggs, J.J. Doyle, & P.S. Soltis. 2010. What we still don’t know about polyploidy. Taxon 59:1387–1403.
Soltis, D.E., P.S. Soltis, D.W. Schemske, J.F. Hancock, J.N. Thompson, B.C. Husband, & W.S. Judd. 2007. Autopolyploidy in angiosperms: have we grossly underestimated the number of species? Taxon 56:13–30.
Soltis, D.E., C.J. Visger, & P.S. Soltis. 2014. The polyploidy revolution then...and now: Stebbins revisited. Amer. J. Bot. 101:1057–1078.
Soltis, D.E., C.J. Visger, D.B. Marchant, & P.S. Soltis. 2016. Polyploidy: pitfalls and paths to a paradigm. Amer. J. Bot. 103:1146–1166.
Suda, J., P. Kron, B.C. Husband, & P. Trávní?ek. 2007. Flow cytometry and ploidy: applications in plant systematics, ecology and evolutionary biology. In J. Doležel, J. Greilhuber, and J. Suda, eds. Flow cytometry with plant cells: analysis of genes, chromosomes and genomes. Wiley-VCH, Weinheim, Germany. Pp. 103–130.
Wendel, J.F. & J.J. Doyle. 2005. Polyploidy and evolution in plants. In: R.J. Henry, ed. Plant diversity and evolution: Genotypic and phenotypic variation in higher plants. CABI Publishing, Oxfordshire, U.K. Pp. 97–117.
Wherry, E.T. 1955. The genus Phlox. Morris Arbor. Monogr. 3:1–174.
Wickham, H. 2009. ggplot2: Elegant graphics for data analysis. Springer-Verlag, New York, New York, U.S.A.
Worcester, L., M.H. Mayfield, & C.J. Ferguson. 2012. Cytotypic variation in Phlox pilosa ssp. pilosa (Polemoniaceae) at the western edge of its range in the central United States. J. Bot. Res. Inst. Texas 6:443–451.
Wright, B.A., L.A. Prather, & C.J. Ferguson. 2016. Polyploidy in Phlox nana (Polemoniaceae): diversity and distribution of cytotypes across a desert sky island region of North America. J. Bot. Res. Inst. Texas 10:45–63.
Zale, P.J. 2014. Germplasm collection, characterization, and enhancement of eastern Phlox species. Ph.D. dissertation, The Ohio State University, Columbus, Ohio, U.S.A.
