Does spatial aggregation of total nectar production lead to genetic structure?

Spatial aggregation of plants of high nectar production, receiving an enhanced pollinator service is known to occur in Echium vulgare. Moreover, an emanating effect of nectar production on pollinator visits may occur, i.e. many pollinator visits may be observed around high nectar patches. Consequently, gene flow within patches of plants of high nectar production and their close neighbours may result in genetic structure. In this study, we investigated whether aggregation of total nectar production (nectar production per flower×number of flowers) and its emanating effect resulted in genetic structure in a natural E. vulgare population. We compared the spatial structure of total nectar production, pollinator visits and microsatellite markers using spatial autocorrelation analysis. Increased geitonogamy, caused by longer boutlengths in plants of high nectar production may generate genetic structure. We estimated selfing rates of plants of the highest and lowest total nectar production. Spatial aggregation of total nectar production occurred on a relatively small scale up to 2.83 m. A significant emanating correlation between total nectar production and pollinator visits was observed on a relatively large scale up to a 4.24 m. Thus, around patches of high nectar production numbers of pollinator visits were relatively high, while few visits were observed around patches of low nectar production. Weak genetic structure was present on a small scale up to 2.20 m. This corresponded with the scale of aggregation of total nectar production. High gene flow around the patches of high nectar production seems to weaken genetic structure. This is supported by the relatively low selfing rates. The average selfing rate of the plants of highest nectar production was 8.8% and that of the plants of lowest nectar production 5.0%. Low gene flow within and around low nectar patches sustain a weak genetic structure or, conversely, may have caused it in the first instance. Results indicate the importance of spatial structure of nectar production for pollinator movement.

ZusammenfassungEs ist bekannt, dass die räumliche Aggregation von Echium vulgare Pflanzen mit hoher Nektarproduktion eine erhöhte Anzahl von Bestäubern anzieht. Darüber hinaus wurde ein ausstrahlender Effekt der Nektarproduktion auf die Anzahl der Bestäuber beobachtet. In der Nähe von Pflanzengruppen mit hoher Nektarproduktion traten relativ viele Bestäuber auf. Folglich, könnte ein Genfluβ zwischen Pflanzen mit hoher Nektarproduktion und deren nahen Nachbarn in genetischer Struktur resultieren. In dieser Studie haben wir untersucht ob die räumliche Aggregation der Gesamt-Nektarproduktion (Nektarproduktion pro Blüte×Anzahl Blüten) und deren ausstrahlender Effekt zu genetischer Struktur in einer natürlichen Population von E. vulgare führt. Wir haben, mit Hilfe von räumlicher Autokorrleationsanalyse, die räumliche Struktur der Gesamt-Nektarproduktion, der Anzahl Bestäuber und von Mikrosatelliten-Markern verglichen. Geitonogamie in Pflanzen mit hoher Nektarproduktion, verursacht durch die gröβere Anzahl Blüten, die der Reihenfolge nach in einer Infloreszens besucht werden, fördert genetische Struktur. Wir haben die Selbstbestäubungsraten von Pflanzen von höchster sowie geringster Nektarproduktion untersucht. Eine räumliche Aggregation der Gesamt-Nektarproduktion trat auf relativ kleinem Maβstab bis zu einer Entfernung von 2.83 m auf. Eine signifikante ausstrahlende Korrelation zwischen Gesamt-Nektarproduktion und Bestäubern war auf relativ groβem Maβstab bis zu einer Entfernung von 4.24 m zu beobachten. Diese zeigt an, dass in der Nähe von Gruppen mit hoher Nektarprodukion relativ viele Bestäuber anzutreffen sind, während es bei Gruppen mit geringer Nektarproduktion wenige sind. Eine schwache genetische Stuktur wurde auf einem kleinen raümlichen Maβstab bis zu einer Entfernung von 2.20 m angezeigt. Dieser Maβstab stimmte mit dem der räumlichen Aggregation von Nektarproduktion überein. Der Genfluβ in der Nähe der Pflanzengruppen mit hoher Nektarproduktion scheint die genetische Struktur zu schwächen. Dies wird unterstützt durch die relativ geringen Selbstbestäubungsraten. Die durchschnittliche Selbstbestäubungsrate von Pflanzen mit höchster und geringster Nektarproduktion betrug 8.8% bzw. 5.0%. Andererseits fördert ein geringer Genfluβ innerhalb sowie auβerhalb der Pflanzengruppen mit niedriger Nektarproduktion eine schwache genetische Struktur oder kann diese vielmehr in erste Linie verursacht haben. Unsere Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung von räumlicher Struktur von Nektarproduktion für Bestäuber.