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Estructuración genética en tres poblaciones marginales de Prumnopitys andina, una especie
amenazada
Paulina Hernandez a , Cristian Echeverría a , Rodrigo Hasbún ab
a Universidad de Concepción, Facultad de Ciencias Forestales, Concepción, Chile. b Centro de Biotecnología de la Universidad de Concepción, Concepción, Chile.
RESUMEN
Prumnopitys andina es una conífera amenazada, endémica de Chile y Argentina, de una distribución
geográfica restringida. El objetivo de este trabajo fue determinar la estructura genética de tres
poblaciones marginales de la especie mediante la técnica AFLP. Se probaron 99 combinaciones AFLP
y se eligieron las tres combinaciones más informativas, las cuales generaron 150 loci y solo nueve
polimórficos. Los resultados de este estudio indicaron que la especie posee bajos niveles de diversidad
(He = 0,011), en contraste con otras coníferas chilenas. La población con mayor porcentaje polimórfico
fue la población de más al norte (3,95%) y con tres alelos únicos. El análisis de varianza molecular
(AMOVA) reveló que el 42% de la variación genética total encontrada ocurre entre los grupos, un 18%
entre poblaciones y un 39% dentro de las poblaciones. El grado de diferenciación genética entre
poblaciones fue significativo (Fst = 0, 608). Mediante el programa STRUCTURE, se agruparon las
poblaciones de Angol y Conguillío en un cluster y Colbún en otro. La técnica utilizada en este estudio
fue útil para estimar la estructuración genética de P. andina, lo cual aporte al desarrollo de estrategias
de conservación para la especie y para la propuesta de sitios prioritarios de conservación.
Palabras claves: variabilidad genética, conífera, endémica, AFLP
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INTRODUCCION
Es ampliamente sabido que el cambio de uso del suelo (CUS) impacta negativamente la biodiversidad
a nivel mundial (Pimm y Raven 2000, Sala et al. 2000). El CUS se asocia a procesos de fragmentación,
destrucción y degradación de los hábitats, los cuales son reconocidas como procesos antrópicos que
generan las mayores amenazas para los ecosistemas en el mundo (UICN 2004). Este proceso tienen un
efecto negativo sobre la biodiversidad al incrementar el aislamiento de hábitats (Debinski y Holt 2000),
afectar la riqueza de especies (Gigord et al. 1999), modificar la dinámica de las poblaciones, poner en
peligro de extinción a las especies (Watson et al. 2004). Como resultado de la fragmentación de los
hábitats, se espera una disminución de la capacidad de los bosques nativos para responder a los efectos
del cambio climático (Holderegger y Wagner 2008). En particular, se espera un aumento en la
susceptibilidad a los incendios, invasión de especies exóticas, una reducción en la polinización y una
restricción en la dispersión de semillas (Forman y Godron 1986).
Esto origina poblaciones con tamaños pequeños demográficamente inestables. Estas poblaciones son
más propensas a la extinción, ya que los factores estocásticos, tanto genéticos como demográficos,
aceleran su disminución, reduciendo aún más el tamaño poblacional, y así hasta llegar a la extinción
(Primack 2001).
Análisis genéticos permiten estudiar el efecto de la fragmentación y la reducción del flujo génico en
poblaciones estructuradas. Por otro lado, se puede dar solución a problemas genéticos, identificando
especies prioritarias para la conservación, y creando mejores manejos, para idealmente, poder proteger
los procesos evolutivos que mantienen la diversidad biológica (Moritz 2002). Lo anterior es relevante
para la conservación de la diversidad genética la cual es la materia prima para la evolución (Hedrick
2001).
Es urgente desarrollar estudios de variabilidad genética especialmente en especies amenazadas. Con
esta información se pueden realizar valiosos aportes para el desarrollo de prácticas efectivas de
conservación tendientes a proteger sus acervos genéticos (Premoli 1994).
Los bosques templados de Chile son reconocidos como hotspots de diversidad y han perdido al menos
un 70% de su hábitat original (Myers et al. 2000). A pesar de la importancia ecológica que tienen estos
bosques, la zona centro-sur de Chile se ha visto altamente fragmentada, sufriendo una fuerte
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deforestación en las últimas décadas (Aguayo et al. 2009, Altamirano y Lara 2010, Echeverría et al.
2006).
Una de las especies amenazadas sometidas actualmente a diversos procesos de degradación de su
hábitat es Prumnopitys andina (Poepp. ex Endl.) de Laub. Esta especie es una de las pocas coníferas
endémica de Chile y actualmente se encuentra catalogada como "Vulnerable", por el "Libro Rojo de la
Flora Terrestre de Chile" (Benoit 1989) y la "UICN Red List of Threatened Plants" (UICN 2010).
Prumnopitys andina se encuentra principalmente distribuida en la Cordillera de los Andes de Chile
desde la Región del Maule (Provincia de Linares, 35º52’S) hasta la Región de la Araucanía (Provincia
de Cautín, 39º30’S). Sólo se conoce una sub-población ubicada en la ladera este de la Cordillera de
Nahuelbuta, Región de la Araucanía (Hechenleitner et al. 2005). Prumnopitys andina es un árbol
siempreverde, dioico y rara vez monoico (Donoso 2006 ). Posee conos masculinos en espigas, conos
femeninos con un fruto carnoso, 2-3 cm de largo, amarillos cuando maduros, de sabor dulce, su
floración es en noviembre. Las semillas son ovoides y recalcitrantes; y su maduración entre enero y
marzo (Hechenleitner et al. 2005). Según antecedentes recopilados en el año 2005, su número total de
sub-poblaciones es menor a 10, teniendo un área de ocupación aproximadamente de 50 km2. Las sub-
poblaciones pequeñas varían aproximadamente entre 100 y 1000 individuos (Hechenleitner et al.
2005).
Pocos estudios revelan el estado actual de las poblaciones de esta especie , (Donoso 2006 ,
Hechenleitner et al. 2005). La mayoría de estas poblaciones están siendo sometidas a procesos de
fragmentación y degradación de hábitat. No existen mayores antecedentes acerca del tamaño de
poblaciones marginales, los tipos y grado de alteración que posee el hábitat, ni la viabilidad de la
población a través de la regeneración.
Dentro de las gama de marcadores moleculares, los AFLP son una herramienta altamente recomendada
para la detección de la estructura genética, en el análisis de la evaluación de la biodiversidad (Ovesna et
al. 2007). Esta técnica está basada en la amplificación selectiva de fragmentos de ADN genómico (Vos
et al. 1995), la cual consiste en la digestión de ADN genómico por enzimas de restricción, generando
fragmentos, los cuales son amplificados por PCR y posteriormente separados por electroforesis
determinando fragmentos polimórficos característicos, esto es debido a que la técnica AFLP (Vos et al.
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1995) es considerada como un marcador de alta eficacia, altamente reproducible y permite un análisis
de un elevado número de loci por experimento sin requerir información previa sobre su secuencia. Son
marcadores dominantes y abarcan gran parte del genoma, como también una mayor tasa de
polimorfismo, que los marcadores dominantes RAPD (Random amplification of polymorphic DNA),
los cuales se han utilizados en otros estudios de especies chilenas amenazadas como, Pilgerodenreon
uviferum (D. Don) Florin. (Allnutt et al. 2003) y Araucaria araucana (Molina) K.Koch. (Bekessy et al.
2002) los cuales reportan los estados de los recursos genéticos de las especies, patrones de distribución
y creación de estrategias de conservación para cada especie.
El objetivo de esta investigación fue analizar la estructura genética de tres poblaciones de P. andina
para proponer estrategias de conservación para la especie. Los objetivos específicos son: i) caracterizar
tres poblaciones de P. andina en términos de tamaño poblacional y el estado actual de su hábitat, ii)
examinar la diversidad genética entre y dentro de las poblaciones, y iii) proponer acciones de
conservación en base a los resultados de los objetivos anteriores.
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METODOS
Área de estudio y material vegetal. El material vegetal fue seleccionado al azar, a partir de 10
individuos por población de P. andina procedentes de las siguientes tres poblaciones distantes entre
ellas: Colbún, Angol y Parque Nacional Conguillío (Fig. 1). Se seleccionaron las tres poblaciones
marginales de su distribución geográfica, es decir, la población ubicada más al norte y más al sur por la
Cordillera de los Andes y la única población en la Cordillera de la Costa. Se extrajo muestras de hojas,
ramas vivas en buenas condiciones, verdes y frescas de 5 a 7 hojas de una altura de 10cm
aproximadamente. Los análisis se realizaron en el Centro de Biotecnología de la Universidad de
Concepción.
Figura 1. Ubicación de las poblaciones estudiadas de P. andina
Caracterización de las poblaciones y de hábitat. La caracterización de las poblaciones se hizo a partir
de variables observables como tipo matriz, vegetación, amenazas entre otras (Tabla 1).
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Tabla 1: Variables de medición para la descripción de cada sitio de recolección de hojas de P. andina.
Variables Descripción
Matriz Usos y coberturas del suelo adyacentes a la población estudiada. Por
ej.: bosque secundario de Nothofagus, plantación forestal de Pinus
radiata, etc.
Estado del suelo superficial Evaluación visual del estado general del suelo en términos de grado
de compactación (alto, medio o bajo), afloramiento rocoso (% del
hábitat ocupado por roca), grado de erosión: alto (sin horizonte
orgánico), medio (partes con suelo mineral expuesto, bajo (con
horizonte orgánico).
Vegetación
acompañante
Especies acompañantes presentes en el hábitat
Amenazas Tipo de amenazas que posee la especie en su hábitat (ramoneo,
explotación maderera, cambio de uso del suelo, incendio) y su grado
de alteración: alto, medio o bajo (% del hábitat afectado: >75%, 50-
75%, <50%).
Protección Si la población se encuentra dentro del Sistema de Áreas Protegidas
del Estado (SNASPE).
Clima Descripción del clima en términos de la humedad relativa (baja:
<40%, media 40-70%, alta >70%) y temperatura del aire promedio
del año
Tamaño de la Población Número de individuos maduros de cada población
Área de Ocupación Según los criterios de la UICN, este se define como el área más
pequeña esencial para la supervivencia de las poblaciones de P.
andina.
Extensión de la presencia Según los Criterios de la UICN, este se define como el área
contenida dentro de los límites imaginarios continuos más cortos
que pueden dibujarse para incluir todos los sitios con presencia de P.
andina.
Regeneración Ausencia o presencia de plántulas de P. andina < 1,3 m de altura
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AFLP. La técnica de AFLP se efectuó según el protocolo descrito por Hasbún et al. (2011). Este está
basado en el método descrito inicialmente por Vos et al. (1995), pero utilizando fluoróforos adheridos a
los partidores de la amplificación selectiva, con el fin de ser separados y reconocidos por electroforesis
capilar en un secuenciador automático.
La digestión se realizó utilizando 10 ng/µL de ADN con enzimas EcoRI y MseI, luego se ligaron los
adaptadores de doble cadena específicos para dichas enzimas. En la amplificación preselectiva se
utilizaron partidores del tipo EcoRI +0 y MseI +0 y posteriormente el producto de PCR fueron
visualizados en gel de agarosa 1%, con marcador de peso molecular 1 Kb Plus ADN Ladder generando
bandas de tamaño cercano a las 500 pb. Finalmente en la amplificación selectiva se probaron 99
combinaciones (Tabla 2) en ocho individuos aleatoriamente elegidos, de las cuales se eligieron las tres
más informativas para el posterior análisis genético de todos los individuos.
Los productos de PCR se cargaron en el secuenciador automático ABI PRISM 3130xl Genetic
Analyzer (Applied Biosystems). Posteriormente, el análisis de los perfiles de AFLP en bruto fueron
analizados utilizando el software GeneMapper v4.0 (Applied Biosystems). La selección de
combinaciones se basó en un perfil homogéneo entre 50 y 500 pb, la calidad de la asignación del
estándar de tamaño LIZ-500 y la buena forma de las bandas que facilite el posterior análisis. Utilizando
30 individuos (10 por población), se utilizaron las tres mejores combinaciones seleccionadas según los
criterios ya señalados. Las bandas consideradas en el análisis deben cumplir las siguientes condiciones;
i) valor mínimo del umbral de fluorescencia de 200, ii) ausencia de superposición con otra banda, iii) y
buena forma (gaussiana). Cada banda generada fue interpretada como un locus genético independiente,
se consideraron como polimórficos aquellos que al menos presentaban dos presencias o dos ausencias,
es decir, que si todos los individuos poseían la banda para ese locus por lo menos deben existir dos que
no la tengan para que se considere polimórfico., o viceversa. A partir de lo señalado anteriormente, se
generó la matriz binaria (0/1).
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Tabla 2. Partidores utilizados en las etapas amplificación selectiva de la técnica de AFLP ensayadas en P. andina.
Eco Mse
Partidor amplificación selectiva AC*
CC*
TC*
GC*
ACA*
ACG*
ACT*
ACC*
CC
AG
AA
AC
AG
AT
CA
GA
CCG
CAT
CTG
*Los partidores Eco+2 y Eco+3 bases selectivas se encuentran marcados con distintos fluoróforos.
Análisis de datos. Mediante el programa ARLEQUIN versión 3.5 (Excoffier y Lischer 2010), se
identificaron los loci outlier en el conjunto de datos AFLP y según lo propuesto por Excoffier et al.
(2009). Estos loci outlier corresponden a locus que presentan valores de Fst observados,
significativamente diferentes (P <0,05) al resto, es decir puntos que se escapa de la norma de valores.
Se realizaron dos análisis de varianza molecular (AMOVA; P< 0,05) (Excoffier y Lischer 2010). El
primero fue un análisis a priori con dos niveles jerárquicos, entre y dentro de poblaciones. El segundo
análisis a posteriori incluyó un análisis previo con el programa Structure (Pritchard et al. 2000), en el
cual se determinó el número de grupos o clusters (K), con tres niveles jerárquicos: dentro de la
población, entre poblaciones, y entre cada grupo o clusters. Mediante el programa STRUCTURE
2.3.1, se construyó un modelo de agrupamiento bayesiano para las bandas generadas por los
marcadores AFLP (Pritchard et al. 2000).
Se determinó el número total de bandas que generó (N), número de alelos únicos (Na), número alelos
efectivos (Ne), el índice de información de Shannon(I) (Shannon y Weaver 1949), la heterocigosidad
esperada (He) o la diversidad genética (D) según Nei (1973), el porcentaje de loci polimorficos con el
programa Genalex (Peakall y Smouse 2006). Además se obtuvo, mediante Arlequin 3.5, una matriz de
valores Fst entre pares de poblaciones.
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RESULTADOS
Caracterización de las poblaciones y hábitat. Dos de las poblaciones estudiadas están insertas en un
fragmento de bosque nativo, dominado por especies del género Nothofagus y por especies del bosque
esclerófilo (Tabla 3). En el caso de Angol, la mayor parte de la población de P. andina estaba inserta en
una matriz de plantaciones comerciales de Pinus radiata (aprox 70%), en cambio otra parte, se
encontraba en un bosque secundario de Nothofagus obliqua (Mirb.) Oerst. La población que presenta
mayor amenazas es Angol, principalmente por encontrarse dentro de una matriz forestal y esta
susceptible a incendios y tala. Por el contrario, la población de Conguillío estaba más inaccesible y
actualmente protegida por el SNASPE, por ende las amenazas son menores. Además en la población de
Conguillío, los individuos se encontraban agrupados, sin individuos aislados por lo cual se pudo
estimar el área de ocupación, por otro lado en las dos poblaciones restantes no se pudo determinar el
área de ocupación, pero sí la extensión de la presencia la cual viene siendo similar. La especie presentó
una extensión de la presencia de 7000 km², presentando una distribución restringida.
Tabla 3. Descripción de las poblaciones y hábitat de P. andina.
Angol Colbún P.N. Conguillío
Matriz Plantación privada de P.
radiata y bosque secundario
de N. obliqua.
Bosque nativo secundario
de N. obliqua.
Bosque nativo público
secundario de N. obliqua
y N. dombeyi.
Estado del suelo
superficial
Grado de compactación
ALTO
Afloramiento rocoso 70%.
Grado de erosión ALTO
Grado de compactación
MEDIO
Afloramiento rocoso 40%.
Grado de erosión MEDIO
Grado de compactación BAJO
Afloramiento rocoso 40%.
Grado de erosión BAJO
Vegetación
acompañante
Nothofagus dombeyi,
Nothofagus obliqua,
Berberis empretrifolia,
Berberis microphylla
Austrocedrus chilensis,
Cryptocarya alba, Quillajas
saponaria y otras especies
que forman parte de la
vegetación esclerófila
Nothofagus obliqua,
Austrocedrus chilensis,
Aristotelia chilensis,
Orites myrtoidea,
Nothofagus dombeyi
Amenazas Sustitución a plantaciones de
especies exóticas, incendios,
consumo de frutos por
animales domésticos,
herbívoros menores.
Grado de alteración ALTO
Cambio de uso de suelo,
incendio, tala de
individuos. Grado de
alteración: ALTO
Extracción de frutos o de
rebrotes.
Grado de alteración:
MEDIO
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Angol Colbún P.N. Conguillío
Protegido por
SNASPE
No No Sí
Clima
(Temperatura/Hu
medad relativa)
13ºC / Baja 17°C/ Baja. 11°C/ Baja
Tamaño
poblacional (Nº
individuos
adultos)
32 40 80
Área de
ocupación
No muestreable No muestreable 3.000m2
Extensión de la
presencia
1300m2
1700m2 Idem a área de ocupación
Regeneración No se observa No se observa Sí existe
Análisis mediante AFLP. Se realizó la digestión de los fragmentos de ADN mediante las enzimas
EcoRI y MseI, para una posterior adhesión de los adaptadores y partidores. Los nuevos fragmentos de
ADN fueron visualizados por medio de un gel de agarosa (Figura 3).
Figura 3. Electroforesis en gel de agarosa 1% de etapa preselectiva E(00)+M(00) para 30 individuos de P. andina (A1-A9: Angol, PN1-
PN10: Conguillío y C1-C10: Colbún). 1kb: marcador de peso molecular.
Análisis de datos. Las tres combinaciones de AFLP seleccionadas que resultaron polimórficas (EcoRI-
CC/MseI-CCG, EcoRI-ACT/MseI-CCG y EcoRI-ACG/MseI-CTG), generaron 150 loci, que fluctuaron
entre 50 y 600 pb de las cuales sólo nueve presentaron polimorfismo. Sólo se detectó un loci outlier, el
cual se eliminó de la matriz.
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Parámetros de variación genética. La heterocigosidad promedio para las tres poblaciones fue 0,011,
mientras que el índice de riqueza genética, expresado en (I), fue de 0,016 (Tabla 4). Según los
resultados encontrados, I y He indicaron que la población con mayor diversidad genética es Colbún (He
= 0,013; I = 0,019), mientras que la menos diversa fue Angol (He = 0,08; I = 0,012).
Consistentemente, los porcentajes de polimorfismo también fueron superiores en Colbún con un 3,95%
(P = 3,95), mientras que se registraron los menores valores en Angol con un 1,97%.
Tabla 4. Parámetros de variación genética: Número de alelos únicos (Na), Número de alelos efectivos (Ne), Porcentaje de polimorfismos
(%P), Índice de Shannon-Weaver (I), Heterocigosidad esperada (He) o Diversidad genética de Nei (1978) y alelos únicos presentes (Au).
Error estándar (ES) para las poblaciones de P. andina.
Nombre
población
P% Na ± ES Ne± ES I± ES He± ES Valor P Au
P.N
Conguillío
3,29 1,013 ±
0,019
1,023±
0,011
0,018±
0,009
0,013±
0,006
* 1
Angol 1.97 0,993±
0,017
1,013±
0,008
0,012±
0,007
0,008±
0,005
* 0
Colbún 3,95 1,026±
0,019
1,021±
0,010
0,019±
0,008
0,013±
0,006
* 3
Promedio
Total 3, 07 1,011±
0,011
1,019±
0,006
0,016±
0,005
0,011±
0,003
*
* P < 0,05
Análisis de varianza molecular a priori. El análisis AMOVA se realizó asumiendo a priori que existen
tres poblaciones independientes a partir de los rangos de distribución. El 54.4% de la variación total
está dada por la variabilidad existente entre las poblaciones mientras que un 45.5% debido a las
diferencias dentro de las poblaciones (Tabla 5). Sin embargo, el grado de diferenciación entre
poblaciones fue significativo.
Tabla 5. Análisis de varianza molecular a priori con dos niveles jerárquicos con el programa Arlequin. Fuente de variación g.l Componentes de varianza Porcentaje de variación %
Entre poblaciones 2 1,01815 54,4
Dentro poblaciones 27 0,85185 45,5
Fst 0,5445***
***P <0,001
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Determinación del K óptimo. Las tres poblaciones fueron agrupadas en dos cluster (k óptimo= 2)
(Figura 5). Conguillío y Angol en Cluster 1 y Colbún en Cluster 2 (Tabla 4). El valor de Fst del cluster
1 fue de 0,6486, mientras que para el cluster 2 fue de 0,420. Este índice indica el grado de
estructuración de ambos clusters, es decir, el grado de diferenciación entre las poblaciones que se
concentraron en cada cluster. Tabla 6. Porcentaje de pertenencia de las poblaciones para cada cluster
Figura 6. Análisis bayesiano de asignación (Structure) para las tres
poblaciones de Prumnopitys andina estudiadas. (Cluster 1: Parque
Nacional Conguillío y Angol. Cluster 2: Colbún)
Análisis de varianza molecular a posteriori. Basado en la frecuencia alélicas de los individuos, estos
fueron asignados en dos clusters (Tabla 6, Figura 6). La Distribución en estos dos grupos resultó en
42,2 % de la varianza total debido a las diferencias entre estos dos grupos, un 18,6% debido a las
diferencias entre las muestras de población dentro de los grupos y el 39,1% debido a las diferencias
dentro de las poblaciones (Tabla 7). Estos valores de Fst y las estimaciones de Fsc son de 0,322 y
0,608, estadísticamente significativo. El valor de Fct 0,422 no resultó ser estadísticamente
significativo. Tabla 7. Análisis de varianza molecular a posteriori con tres niveles jerárquicos definidos en Structure 2.3.3.
Fuente de variación g.l Componentes de
varianza
Porcentaje de
variación %
Entre grupos 1 0.92000 42.2
Entre poblaciones 1 0.40481 18.6
Dentro de poblaciones 27 0.85185 39.1
FCT 0.422 n.s.
FST 0.608 ***
FSC 0.322 ***
***P< 0,001
Estructura genética. Se obtuvo una matriz de valores Fst entre pares de poblaciones (Tabla 8), donde
las poblaciones del Parque Nacional Conguillío y Colbún resultaron ser las más estructuradas entre sí.
(Fst = 0,627).
Poblaciones Cluster1 Cluster2
Parque Nacional
Conguillío
7% 99,3%
Angol 1% 99,0%
Colbún 89,5% 10,5%
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Tabla 8. Matriz de valores entre pares de poblaciones. Arriba de la diagonal distancias geográficas (Km), debajo de la diagonal valores de
Fst.
Poblacion Angol Colbún Conguillío
Angol *** 298 230
Colbún 0,584 *** 500
P. N Conguillío 0,321 0,627 ***
***P < 0,001
DISCUSION
Evaluación del hábitat de las poblaciones estudiadas. Las tres poblaciones de P. andina presentaron
diferentes niveles de degradación del hábitat y variaron en sus tamaños poblacionales. Algunas de ellas
han estado sometidas a constantes amenazas antrópicas tales como el CUS, sobreexplotación maderera
e incendios. La población que registró mayor degradación de su hábitat fue Angol, ubicada en el
margen occidental de su distribución. En esta poblacional se observó: i) una reducida extensión de la
presencia de 1300 m2, ii) a los individuos insertos en una matriz de plantación forestal que favorecía el
aislamiento de la población, iii) la ausencia de horizonte superficial orgánico del suelo y iv) la ausencia
de regeneración de P. andina. En el caso de la población de Angol, el tamaño poblacional no superó los
32 individuos maduros. Estas características concuerdan con los atributos definidos para una población
marginal (Lesica y Allendorf 1995, Vecutich y Waite 2003), cuyo hábitat no presentan las condiciones
bióticas y abióticas óptimas para el desarrollo de la especie. En contraste, la población de Colbún,
ubicada en el extremo norte, no registró una degradación de su hábitat, a pesar de encontrarse en un
área sometida a fragmentación del bosque nativo (Altamirano et al. 2010). Por otra parte, en
comparación con las otras dos poblaciones anteriormente mencionadas, Conguillío, que es la población
de más al sur, es la que presentó mejores condiciones de hábitat. Esta población estaba inserta en un
bosque nativo secundario, fue la única población que registró regeneración, presentó la mayor cantidad
de individuos maduros y está protegida por el SNASPE. La degradación permanente de hábitat de una
población, debido al CUS reduce la capacidad, de poder mantener su biodiversidad y procesos
ecológicos (Aravena et al. 2002, Echeverría et al. 2007). La población de Angol fue la que registró
mayor degradación del hábitat y poseía los atributos de una población marginal. De continuar una
degradación del hábitat y reducción de su población, es altamente probable que se tienda a una
extinción local de la población de Angol. A diferencia de las otras poblaciones de los extremos, la
población de Conguillío está en un área protegida y su hábitat se mantiene intacto.
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En Chile, diversas especies amenazadas presentan actualmente una degradación y fragmentación de sus
hábitats (Hechenleitner et al. 2005). En particular, el hábitat de Legrandia concinna (Philippi) Kausel
se ha visto altamente fragmentado, cuya área de ocupación de la mayoría de sus poblaciones no supera
una hectárea (Altamirano et al. 2007). Poblaciones de Fitzroya cupressoides (Mol.) Johnston ubicadas
en la Depresión Intermedia de la Región de los Lagos presentan una extensión de la presencia que no
supera las tres hectáreas y existe un alto grado de alteración del hábitat debido a la acción de talas e
incendios. La degradación y fragmentación del hábitat pueden influir negativamente en la persistencia
de las poblaciones, tales como los cambios en la disponibilidad de los recursos, reducción en el número
de poblaciones, y pérdida de conectividad que llevan al aislamiento de la población (Provan et al.
2008). Impidiendo el flujo entre poblaciones (Bacles et al. 2004).
Diversidad genética. Los resultados del presente estudio revelaron bajos índices de diversidad genética
para las tres poblaciones de P. andina, dado por un polimorfismo de 3,07% y una heterocigosidad
esperada de 0,011. Los índices más bajos se registraron en Angol, con un polimorfismo de 1,97% y una
heterocigosidad esperada de 0,008. Mayores niveles de diversidad genética se han observado para tres
subpoblaciones de P. andina en el área de Conguillío (Quiroga 2009). Estos resultados pueden ser
producto de diversos factores. La fragmentación histórica que presenta la zona centro sur del país desde
1550, posiblemente redujo las poblaciones naturales de los bosques valdivianos lluviosos, en donde se
encuentra la especie (Lara et al. 2012).
En la zona andina de la Región del Maule, donde se encuentra la población de Colbún, ocurrieron
evidentes cambios en el uso de suelos (CUS), principalmente conversión a terrenos agrícolas (Lara et
al. 2012) donde actualmente se localiza una reducida población a los pies de la Cordillera de los
Andes. En la región de la Araucanía, la población de la Cordillera de la Costa se ha visto altamente
fragmentada por plantaciones forestales (Lara et al. 2012, Zamorano et al. 2008). En general, las
especies que poseen una distribución geográfica restringida y tamaños poblacionales pequeños, son
afectadas por la deriva génica, altos niveles de endogamia y fuerte selección unidireccional que podría
producir uniformidad genética debido al ambiente específico que habitan (Karron et al. 1988). Además,
las especies raras como P. andina tienden a tener considerablemente más baja variabilidad genética que
sus congéneres de amplia distribución (Frankham 1995, Karron 1987). Los bajos valores de diversidad
genética en P. andina revelaron un acervo genético empobrecido, lo cual además de los factores
anteriormente explicados, puede atribuirse a las últimas glaciaciones. P. andina fue afectada
indirectamente por este evento, debido a que las poblaciones presentaron movimientos altitudinales
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(Villagrán 2001, Villagrán y Armesto 2005). Estas bajaron hacia los valles en el periodo de las
glaciaciones y en el periodo interglaciar subieron a la cima de cerros, donde actualmente se presenta la
especie (Villagrán 2001, Villagrán y Armesto 2005).
Cabe destacar que el sistema reproductivo y la dispersión de semillas de una especie pueden influir en
los niveles de diversidad genética y en la distribución de sus poblaciones (Hamrick y Godt 1989). P.
andina posee polinización anemófila como la mayoría de las coníferas (Koski 2000). Especies con este
tipo de polinización tienden a mostrar un patrón genético más homogéneo entre sus poblaciones
(Hamrick y Godt 1996). La dispersión de semillas de P andina es gravitatoria (Quiroga 2009) y además
puede ser facilitada por aves y mamíferos pequeños que consumen el arilo carnoso (Soblechero et al.
2005). Sin embargo, diversos autores revelan problemas en la germinación de las semillas de P.
andina, la cual puede tardar hasta 3 años en germinar (Donoso 2006 , Hechenleitner et al. 2005). Esto
evidencia que la especie puede presentar variadas oportunidades de dispersión, sin embargo la
recalcitrancia de sus semillas puede ser un factor limitante para el establecimiento de la especie.
Pilgerodendron uviferum también presenta bajos valores de diversidad genética (Premoli et al. 2001).
Estas especies al igual que P. andina, han sufrido eventos de reducción de sus poblaciones y /o
degradación de su hábitat, lo cual puede explicar sus bajos valores de diversidad (Young et al. 1996).
Estructuración genética. El agrupamiento realizado por el programa STRUCTURE reveló dos
probables grupos genéticamente homogéneos entre las poblaciones. La diferenciación genética entre
poblaciones fue significativa (Fst=0,608), lo que indicaría un alto grado de diferenciación entre sus
poblaciones. Consistente con los resultados obtenidos del presente estudio, Quiroga (2009) revela en
tres subpoblaciones de P. andina un grado de diferenciación genética (Fst= 0,140) a pesar de ser muy
próximas geográficamente. Por otra parte, los índices Fst entre pares de poblaciones de P. andina
indicaron que entre todas ellas existen niveles significativos de estructuración. Colbún se encontró
mayormente diferenciada de las poblaciones de Angol (Fst=0,584) y Conguillío (Fst=0,627). Además,
presentó tres alelos únicos que la distinguen de las poblaciones ubicadas a mayor latitud.
En diversos estudios de coníferas amenazadas de Chile se evidencian diferentes grados de
estructuración entre poblaciones. En particular, Podocarpus salignus D. Don, con una distribución
geográfica total similar a la de P. andina, se observa un significativo grado de estructuración
(Fst=0.44; Allnutt et al. (2001). Pilgerodendron uviferum (D. Don.) Florin, pese a que posee una
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distribución más amplia que P. andina, también presenta grados de estructuración (Fst=0,159; Allnutt
et al. (2003) aunque menores que P. andina, al igual que Austrocedrus chilensis (D. Don.) Pic.Serm. et
Biz (0.120; Souto et al. (2011 ). Estas poblaciones, anteriormente mencionadas, han estado sometidas a
diferentes eventos de fragmentación y degradación de sus hábitat al igual que P. andina (Hechenleitner
et al. 2005).
Las tres poblaciones de P. andina registraron altos índices de diferenciación genética y bajos índices de
diversidad dentro de sus poblaciones, las cuales son las características de la mayoría de poblaciones
geográficamente marginales (Eckert et al. 2008). La significativa diferenciación de P. andina y su baja
variabilidad dentro de las poblaciones podría ser explicada por una reducción en su tamaño
poblacional. En general, cuando las poblaciones son sometidas a cuellos de botella estas son
vulnerables a: i) la pérdida de alelos de baja frecuencia (Nei et al. 1975), ii) tendencia a la endogamia
(Keller y Waller 2002) y pérdida de la conectividad debido al flujo genético restringido (Couvet 2002,
Schaal y Leverich 1996). Probablemente las presiones selectivas locales pudieron llevar a las
poblaciones a estructurarse a partir de las condiciones de hábitat diferenciado, lo que ha permitido la
sobrevivencia de cada población
A partir de lo anterior, existe una urgencia de realizar estudios, que generen información sobre los
parámetros de variación genética de las poblaciones de P. andina que aún no han sido estudiadas. De
esta manera se conocería la variación genética total de la especie, lo que permitiría identificar aquellas
poblaciones que requieran un urgente esfuerzo de manejo y conservación.
Implicancias para la conservación. En general, se recomienda la creación de áreas protegidas para
preservar la diversidad de especies que posean grados de estructuración (Eguiarte y Piñero 1990). Por
otra parte, Britten y Baker (2001) agregan que se debe conservar las características genéticas y
ecológicas de las poblaciones marginales que se encuentran más aisladas y en los extremos de su
distribución. Esto debido a que estas poblaciones marginales poseen características genéticas únicas,
posibles adaptaciones a situaciones extremas y estructuraciones genéticas peculiares (por distintas
presiones selectivas o por deriva genética), especialmente si soportan cierto grado de estrés ambiental
(Ellstrand y Elam 1993, Lesica y Allendorf 1995). De las tres poblaciones muestreadas en el presente
estudio, sólo la población de Conguillío se encuentra protegida bajo el actual Sistema Nacional de
Áreas Protegidas del Estado (SNASPE). Para la cual se recomienda que ese remanente de bosque
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nativo en donde está inserta la población de P. andina, se conserve de manera ex situ. Esta población
está en los faldeos del Volcán Llaima y frente a la eventualidad que este hiciera erupción se perdería la
población. Sin embargo, se deberían priorizar las realizar acciones de conservación para la población
de Colbún que involucre de diferentes actores y sectores de la sociedad. Esta población se caracteriza
por: i) encontrarse en los márgenes nortes de la distribución de la especie, ii) presenta los niveles de
polimorfismo más altos con respecto a las otras poblaciones, iii) posee tres alelos únicos, iv) se
diferencia genéticamente de Angol y Conguillío y v) se encuentra en un área privada. De acuerdo con
lo previamente expuesto, se deben desarrollar programas de educación ambiental y restauración, en los
que participen los propietarios de los terrenos, la entidad ambiental regional e instituciones de
educación formal, ya que el mecanismo más efectivo y eficiente para la conservación, es la protección
de los hábitats (Ashton 1987, Conway 1988). La protección del hábitat debe implicar la conservación
in situ del germoplasma y la recuperación y/o mantención de la integridad del ecosistema.
Para la población de Angol, se propone con urgencia un programa de restauración activa y un
monitoreo continuo de sus individuos y de su hábitat. Dado el alto grado de estructuración y
diferenciación entre las poblaciones del norte y del sur, se sugiere evitar la transferencia de
germoplasma entre estos dos grupos, ya que el material genético estaría adaptado a las condiciones
locales (Amos y Balmford 2001, Ennos 1998).
Aunque los resultados del presente estudio proporcionan una evidencia de baja diversidad genética, es
necesario investigar las poblaciones centrales que se ubican en la Cordillera de los Andes, es decir,
entre Colbún y Conguillío. Esto con el fin de comprender de mejor forma los patrones genéticos y
ecológicos, de P. andina su biología reproductiva y su estructura genética a lo largo de la distribución
completa de la especie.
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