Genetic diversity, outcrossing rate, and demographic history along a climatic gradient in the ruderal plant Ruellia nudiflora (Acanthaceae)

Ruellia nudiflora has shown a high potential to easily invade disturbed areas. Outcrossing rate and genetic structure and diversity in this species were examined along a climatic gradient in the Yucatán Peninsula (Mexico) in order to understand the effects of environmental heterogeneity – isolation by environment (IBE) – as well as correlation in herkogamy on genetic structure, diversity, and demographic history in this species. Nine populations were sampled along a temperature-precipitation gradient with marked differences in vegetation, measuring the degree of herkogamy in each sampled plant. To evaluate genetic diversity and structure, amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers from 76 plants in these populations were used, while the outcrossing rate was evaluated in 22 genetic families from six populations. All populations had high levels of within-population genetic diversity and high outcrossing rates. Virtually all populations were also undergoing demographic and spatial expansion. The partial Mantel test found a positive correlation between geographic and genetic distance, but none between mean temperature, precipitation, and herkogamy with genetic distance. In this context, R. nudiflora shows incipient evidence of genetic differentiation on a small geographical scale (isolation by distance, IBD) but not along the environmental gradient (IBE). Results suggest that under conditions of constant disturbance, R. nudiflora is able to continuously colonize new areas.

ResumenRuellia nudiflora ha mostrado un alto potencial para invadir fácilmente áreas perturbadas. Con la finalidad de comprender los efectos de la heterogeneidad ambiental (aislamiento por el ambiente, IBE) y de la correlación en la hercogamia, sobre la diversidad, estructura genética e historia demográfica de esta especie, se examinaron la tasa de entrecruzamiento, la estructura y diversidad genética a lo largo de un gradiente climático en la península de Yucatán (México). Se muestreó un total de 9 poblaciones a lo largo de un gradiente de temperatura-precipitación con marcadas diferencias en la vegetación, en donde además se midió el grado de hercogamia en cada planta. Para evaluar la diversidad y estructura genética, se usaron AFLP's en 76 plantas de estas poblaciones, mientras que la tasa de entrecruzamiento se evaluó en 22 familias genéticas de 6 poblaciones. Todas las poblaciones de estudio tuvieron niveles altos de diversidad genética, así como una tasa elevada de entrecruzamiento. Prácticamente todas las poblaciones experimentaron expansión demográfica y espacial. La prueba parcial de Mantel mostró una correlación positiva de la distancia geográfica con la distancia genética, pero no hubo relación de la temperatura promedio, precipitación y hercogamia con la distancia genética. En este contexto, R. nudiflora parece mostrar evidencia incipiente de una diferenciación genética en una pequeña escala geográfica (aislamiento por distancia, IBD), pero no en el gradiente ambiental. Los resultados sugieren que bajo condiciones de perturbación constante, R. nudiflora es capaz de colonizar áreas nuevas continuamente.