ITEM METADATA RECORD
Title: Genetic diversity and fitness of forest herbs in anthropogenic landscapes.
Other Titles: Genetische diversiteit en leefbaarheid van bosplanten in door de mens gedomineerde landschappen.
Authors: Vandepitte, Katrien
Issue Date: 11-Dec-2009
Abstract: In gematigde streken werden uitgestrekte bossen omgezet in de huidige do or de mens gedomineerde landschappen, waardoor de biodiversiteit onder d ruk is komen te staan. Zowel de sterk versnipperde landschapsstructuur a ls de verminderde habitatkwaliteit kunnen in principe de genetische vera rming van de overblijvende bosplantenpopulaties bewerkstelligen, wat de leefbaarheid (‘fitness’) van deze populaties op korte termijn en hun ada ptatievermogen op lange termijn kan beperken. Ruimtelijk isolatie kan de uitwisseling van genen via pollen en zaad verhinderen, waardoor de gene tische differentiatie tussen populaties toeneemt en de genetische divers iteit van populaties afneemt, door genetische drift, inteelt en stichtin gseffecten in geïsoleerde nieuwe bosfragmenten. Ook een verminderd voort plantingssucces onder suboptimale omstandigheden kan leiden tot genetisc he verarming. Om conservatiemiddelen efficiënt aan te wenden is het cruciaal de invloe d van heterogeniteit in ruimte, bosleeftijd en omgeving op de genetische diversiteit en de fitness van bosplantenpopulaties beter te begrijpen. Drie vrij algemene bosplanten, verschillend in mate van klonaliteit en b estuivingssysteem, werden uitvoerig bestudeerd in Vlaamse anthropogene l andschappen. Genetische diversiteit en stuctuur werd bepaald met genetis che merkertechnieken (AFLP en SSR). Relaties tussen genetische diversite it en fitness en de fitness gevolgen van kruisingen binnen en tussen pop ulaties werden onderzocht. Populatiegenetische patronen van Geel nagelkruid (Geum urbanum), een nie t-klonaal, relatief goed verbreidend kruid, werden het best verklaard do or bosfragmentatie. De invloed van bosleeftijd en bosomgeving was niet b eduidend. De genenstroom naar minder goed geconnecteerde fragmenten leek te beperkt om de genetische erosie en divergentie van kleine populaties , vermoedelijk door genetische drift, tegen te gaan. Een afgenomen genet ische diversiteit leek de fitness van het nageslacht evenwel niet te bep erken. De fitness van kleine en grote populaties verschilde niet beduide nd en uitkruisen leidde niet tot een fitnesstoename ten opzichte van zel fbestuiving. Uitkruisen over grote afstand leidde zelfs tot een matige f itness-afname, zoals verwacht indien de negatieve gevolgen van inteelt a fwezig zijn of niet opwegen tegen de gevolgen van een uitkruisingsdepres sie. De genetische diversiteit van Bosbingelkruid (Mercurialis perennis) en M eiklokje (Convallaria majalis) leek daarentegen voornamelijk bepaald doo r variatie in de lokale omgeving ten gevolge van natuurlijke variatie en menselijk ingrijpen in de oude bossen waar deze soorten voorkomen. Beid e soorten planten zich klonaal voort via rhizomen. Vrij grote populaties van de tweehuizige M. perennis in relatief ongestoorde, donkere omstand igheden hadden meer kans een evenwichtige sekse-ratio en hoge genotypisc he diversiteit te behouden door herhaaldelijke recrutering van zaad. De zaadzetting van deze soort was in beperkte mate gerelateerd aan de plaat selijke genetische diversiteit en de afstand tot mannelijke planten in o vereenstemming met een korte pollendispersieafstand. In enkele populatie s die uit één slechts mannelijke kloon bestonden lijkt geslachtelij ke voortplanting niet meer mogelijk. Uitkruisen tussen populaties verhoo gde de zaadzetting en -kieming niet ten opzichte van kruisingen binnen p opulaties. Het merendeel van de bestudeerde C. majlis ‘populaties’ bestond uit ampe r één kloon. Populaties bestaande uit meerdere genotypes werden vak er aangetroffen op plaatsen met een dunnere strooisellaag, wat een omgev ingsinvloed via geslachtelijke voortplanting doet vermoeden. In overeens temming met een zelf-incompatibel karakter was vruchtzetting in monoklon ale populaties vrijwel onbestaand. Een gebrekkige geslachtelijke voortpl anting heeft vermoedelijk geleid tot monoklonale of welhaast monoklonale populaties, wat het voortbestaan van deze overblijvende popu laties in het gedrang kan brengen. Hoewel waarchijnlijk initieel gerelat eerd aan de lokale omgeving, heeft ruimtelijke isolatie dit proces mogel ijks versterkt door de instroom van pollen uit naburige populaties te be lemmeren. Deze resulaten suggereren de invloed van soortkenmerken op de impact van habitatfragmentatie. De genetische diversiteit van de twee bestudeerde klonale bosplanten met een vermoedelijk van nature gefragmenteerde struc tuur is waarschijnlijk voornamelijk beïnvloed door de lokale omgeving. Z elf-incompatibiliteit lijkt negatieve fitnessgevolgen gekoppeld aan een te lage genetische diversiteit te versterken terwijl geen relatie tussen genetische diversiteit en fitness in de onderzochte populaties van een hoofdzakelijk zelfbestuivend kruid gevonden werd.
Table of Contents: TABLE OF CONTENTS
Chapter 1. General introduction 1
1.1 GENERAL CONSEQUENCES OF HABITAT DESTRUCTION AND DEGRADATION 3
1.2 FOREST HERBS IN CULTURAL LANDSCAPES 4
1.3 GENETIC DIVERSITY AND FITNESS OF PLANT POPULATIONS IN HUMAN-ALTERED AND DEGRADED LANDSCAPES 7
1.4 SCOPE, AIMS AND THESIS OUTLINE 14
Chapter 2. Landscape genetics of Geum urbanum: effects of habitat age, fragmentation and local environment 21
2.1 SUMMARY 23
2.2 INTRODUCTION 24
2.3 MATERIALS AND METHODS 27
2.4 RESULTS 35
2.5 DISCUSSION 40
2.6 CONCLUSION 44
2.7 ACKNOWLEDGMENTS 44
Chapter 3. Fitness effects of outcrossing in fragmented populations of Geum urbanum 45
3.1 SUMMARY 47
3.2 INTRODUCTION 47
3.3 MATERIALS AND METHODS 50
3.4 DISCUSSION 61
3.5 ACKNOWLEDGEMENTS 67
Chapter 4. Fine-scale genetic and clonal structure of Mercurialis perennis under various degrees of canopy closure 68
4.1 SUMMARY 70
4.2 INTRODUCTION 71
4.3 MATERIALS AND METHODS 73
4.4 RESULTS 82
4.5 DISCUSSION 89
4.6 CONCLUSION 94
4.7 ACKNOWLEDGEMENTS 95
Chapter 5. Pattern of sex ratio variation and genetic diversity in Mercurialis perennis 96
5.1 SUMMARY 98
5.2 INTRODUCTION 99
5.3 MATERIALS AND METHODS 101
5.4 RESULTS 108
5.5 DISCUSSION 111
5.6 CONCLUSIONS 114
5.7 ACKNOWLEDGEMENTS 114
Chapter 6. Reproductive consequences of mate quantity versus mate diversity in Mercurialis perennis 117
6.1 SUMMARY 119
6.2 INTRODUCTION 119
6.3 MATERIALS AND METHODS 122
6.4 RESULTS 129
6.5 DISCUSSION 133
6.6 CONCLUSION 136
6.7 ACKNOWLEDGEMENTS 136
Chapter 7. Genotypic diversity and reproductive sucess of Lilly of the valley and the role of the local forest environment 139
7.1 SUMMARY 141
7.2 INTRODUCTION 142
7.3 MATERIALS AND METHODS 144
7.4 RESULTS 151
7.5 DISCUSSION 155
7.6 CONCLUSIONS 158
7.7 ACKNOWLEDGEMENTS 159
Chapter 8. General discussion and conclusions 160
8.1 OUTLINE OF MAIN RESULTS 161
8.2 INFLUENCE OF CLONALITY 165
8.3 INFLUENCE OF DISPERSAL ABILITY 166
8.4 INFLUENCE OF MATING SYSTEM 168
8.5 CONSERVING THE GENETIC DIVERSITY OF FOREST HERBS? 169
8.6 SHORTCOMINGS AND RESEARCH PERSPECTIVES 171
References 174
Publication list 201
PEER REVIEWED PUBLICATIONS 201
UNDER REVIEW 202
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:Laboratory for Animal Biodiversity and Systematics (-)
Plant Systematics and Ecology Section - miscellaneous
Division of Crop Biotechnics

Files in This Item:
File Status SizeFormat
kvdpfinaalB.pdf Published 1502KbAdobe PDFView/Open

 


All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.