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Genetic diversity and divergence at the Arbutus unedo L. (Ericaceae) westernmost distribution limit

Publication . Ribeiro, M.M.A.; Piotti, A.; Ricardo, A.; Gaspar, Daniel; Costa, Rita; Parducci, L.; Vendramin, Giovanni Giuseppe

Mediterranean forests are fragile ecosystems vulnerable to recent global warming and reduction of precipitation, and a long-term negative effect is expected on vegetation with increasing drought and in areas burnt by fires. We investigated the spatial distribution of genetic variation of Arbutus unedo in the western Iberia Peninsula, using plastid markers with conservation and provenance regions design purposes. This species is currently undergoing an intense domestication process in the region, and, like other species, is increasingly under the threat from climate change, habitat fragmentation and wildfires. We sampled 451 trees from 15 natural populations from different ecological conditions spanning the whole species' distribution range in the region. We applied Bayesian analysis and identified four clusters (north, centre, south, and a single-population cluster). Hierarchical AMOVA showed higher differentiation among clusters than among populations within clusters. The relatively low within-clusters differentiation can be explained by a common postglacial history of nearby populations. The genetic structure found, supported by the few available palaeobotanical records, cannot exclude the hypothesis of two independent A. unedo refugia in western Iberia Peninsula during the Last Glacial Maximum. Based on the results we recommend a conservation strategy by selecting populations for conservation based on their allelic richness and diversity and careful seed transfer consistent with current species' genetic structure.

2017Journal article

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Caracterização biofísica e ecológica dos povoamentos de medronheiro amostrados em Portugal para o estudo da estrutura genética usando ferramentas SIG

Publication . Roque, Natália; Ricardo, Alexandra; Antunes, Ângela; Quinta-Nova, L.C.; Ribeiro, M.M.A.

O medronheiro (Arbutus unedo L.) é uma espécie autóctone, com distribuição ubíqua em Portugal, tolerante ao stress hídrico, a solos de baixa fertilidade e com uma resistência ativa a incêndios florestais. O fruto é utilizado na produção de aguardente, a principal fonte de rendimento, e o seu consumo em fresco (medronho), com potencial antioxidante, representa uma nova oportunidade. Verifica-se, atualmente, um forte incremento na procura de plantas melhoradas. No âmbito do Projecto ARBUTUS (PTDC/AGR-FOR/3746/2012: Melhoramento das plantas e da qualidade dos produtos de Arbutus unedo L. para o sector agro-florestal) foram seleccionadas 30 árvores em 15 populações naturais distribuídas pelo País para avaliar a estrutura genética da espécie. As árvores foram georreferenciadas e genotipadas com marcadores moleculares nucleares e do cloroplasto. Como não existem estudos que relacionam os factores ecológicos com os padrões de diversidade genética desta espécie, fizemos a caracterização biofísica e ecológica dos povoamentos em estudo. Foram criados núcleos agregando as árvores selecionadas em cada povoamento, com recurso a ArcGIS 10.2 e usando ferramentas de geoprocessamento. Estimaram-se para os 15 núcleos descritores biogeofísicos baseados no relevo, solo, histórico de incêndios, coberto vegetal actual e potencial, tendo como informação de base o modelo digital do terreno, cartografia de solos, perímetros de áreas ardidas e a cartografia fitossociológica e biogeográfica. Paralelamente foram recolhidos dados das normais climatológicas (1981-2010) de várias estações climatológicas, para o cálculo dos índices bioclimáticos. Foram utilizadas ferramentas de geostatística para interpolar com maior precisão os valores dos índices bioclimáticos para os núcleos em estudo. Efetuou-se uma abordagem estatística multivariada exploratória com a informação recolhida: uma análise de componentes principais e de agrupamentos hierárquica. Os agrupamentos de povoamentos baseados nas características biogeofísicas serão utilizados para verificar se existe uma hierarquia a nível da estrutura genética da espécie, utilizando estimativas de diversidade molecular. Esta análise permitirá explicar a estrutura genética da espécie e lançar as bases para a compreensão dos padrões genéticos em relação aos processos ecológicos e evolutivos desta espécie. Poderemos, então, elaborar uma carta de distribuição da variabilidade genética e do fluxo genético entre povoamentos nos agrupamentos e dentro dos povoamentos. Esta informação irá ser fundamental para o planeamento e gestão de programas de melhoramento e de conservação da espécie.

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