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Plantas que son hermanas: ¿Cómo afecta esto a la polinización?

Plantas que son hermanas: ¿Cómo afecta esto a la polinización?


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Un amigo tiene dos cerezos (prunus tomentosa). Se dice que Prunus tomentosa es parcialmente autofértil, pero se beneficia de la polinización cruzada.

Los dos cerezos dan fruto, así que mi amigo me guarda dos semillas. Planto las semillas en mi casa, que está a kilómetros de la suya, y ahora tengo dos arbustos propios. Están en flor.

Mis cerezos son hermanos. ¿Cómo afectará esto su capacidad para polinizar?


En su caso, sus dos arbustos podrían ser medio hermano (el polen podría provenir de un donante diferente) y uno (o incluso ambos) arbusto podría resultar de un evento de autofecundación. En cualquier caso, si la especie es capaz de sí misma, no veo por qué el apareamiento completo de hermanos causaría algún problema.

Muchas especies se protegen de la autofecundación. Se dice que estas plantas son autoincompatibles. La evolución del mecanismo genético que subyace a tal autoincompatibilidad ha sido muy estudiada y es fascinante. El artículo de Wikipedia ofrece una buena descripción general.


¿Qué es la polinización?

Polinización es el acto de transferir los granos de polen de la antera masculina de una flor al estigma femenino. El objetivo de todo organismo vivo, incluidas las plantas, es crear descendencia para la próxima generación. Una de las formas en que las plantas pueden producir descendencia es haciendo semillas. Las semillas contienen la información genética para producir una nueva planta.

Las flores son las herramientas que utilizan las plantas para producir sus semillas. Las partes básicas de la flor se muestran en el siguiente diagrama.

Las semillas solo se pueden producir cuando el polen se transfiere entre flores del mismo especies. Una especie se define como una población de individuos capaces de cruzarse libremente entre sí, pero debido a barreras geográficas, reproductivas o de otro tipo, no se cruzan con miembros de otras especies.

Esta avispa es un polinizador especializado de Penstemon, que es la flor que está visitando, o más bien durmiendo aquí. Foto del Dr. Jim Cane, Laboratorio de Biología y Sistemática de Abejas del USDA ARS, Logan, Utah.

¿Cómo pasa el polen de una flor a otra? Las flores deben depender de los vectores para mover el polen. Estos vectores pueden incluir viento, agua, pájaros, insectos, mariposas, murciélagos y otros animales que visitan las flores. Llamamos animales o insectos que transfieren el polen de una planta a otra. & # 8220 polinizadores & # 8221.

La polinización suele ser la consecuencia involuntaria de la actividad de un animal y rsquos en una flor. El polinizador a menudo está comiendo o recolectando polen por su proteína y otras características nutricionales o está bebiendo néctar de la flor cuando los granos de polen se adhieren al cuerpo del animal y rsquos. Cuando el animal visita otra flor por la misma razón, el polen puede caer sobre el estigma de la flor y rsquos y puede resultar en una reproducción exitosa de la flor.

En referencia a la imagen animada, el polen de las anteras de la Flor 1 se deposita en el estigma de la Flor 2. Una vez en el estigma, el polen puede "germinar", lo que significa que se forma un "tubo de quopollen" en la superficie pegajosa del estigma y crece hasta convertirse en el óvulo de la planta.


Plantas que son hermanas: ¿Cómo afecta esto a la polinización? - biología

La polinización es un componente de nicho crucial para las plantas. El concepto de nicho puede aplicarse tanto a nichos ocupados como actualmente desocupados.

Los rasgos florales asociados con la polinización pueden considerarse rasgos funcionales que pueden tener una capacidad predictiva similar o incluso mejor que los rasgos funcionales en otras áreas de la ecología.

Los métodos de red planta-polinizador brindan oportunidades para el reconocimiento objetivo de los nichos de polinización y pueden formar la base para probar las relaciones entre los nichos y los rasgos funcionales tanto florales como de los polinizadores.

La base de la especialización de los sistemas de polinización pueden ser compensaciones que favorecen la adaptación a nichos particulares.

La evidencia sugiere que, al igual que los nichos abióticos, la polinización contribuye a la coexistencia de especies dentro de las comunidades, afecta el rango geográfico de plantas y explica la evolución del aislamiento reproductivo, así como las diferencias en las tasas de diversificación entre linajes.

Los nichos ecológicos son cruciales para la coexistencia y diversificación de las especies, pero el concepto de nicho se ha subutilizado en el estudio de las funciones de los polinizadores en la evolución y reproducción de las plantas. Los nichos de polinización se pueden caracterizar objetivamente utilizando los rasgos, la abundancia y la distribución de los polinizadores, así como la topología de la red. Revisamos la evidencia de que los rasgos florales representan adaptaciones a los nichos de polinización, donde las compensaciones en el despliegue de los rasgos refuerzan la especialización del nicho. A su vez, los nichos de polinización especializados aumentan potencialmente las tasas de especiación, fomentan la coexistencia de especies y restringen los límites de distribución de especies. Al vincular los estudios de adaptación con los de especiación y coexistencia, el nicho de polinización proporciona un principio organizador para la investigación sobre reproducción vegetal y une conceptualmente estos estudios con campos de la biología donde la perspectiva del nicho ya está firmemente establecida.


Resultados

Color de pétalos y aroma floral

El color de la flor de H. fulva era de color naranja rojizo y calificado con la tabla de colores estándar (SCC) como SCC 21-23 (Fig. 1A). La flor de los híbridos F1 era amarilla, calificada entre SCC 11-15, y por lo tanto era más amarillenta que H. fulva (Figura 1B, Figura 2A), pero más de color naranja que H. citrina (SCC 3-4, Fig. 1C). Los espectros de reflectancia mostrados en la Fig.3 (3A, parte central de los tépalos 3B, parte periférica superior, H. citrina centro F1 híbrido inferior, H. fulva) difirieron notablemente entre las dos especies a 525 nm correspondiente a la sensibilidad máxima del receptor verde de mariposas y polillas (Papilio xuthus: 520 nm, [27], Deilephila elpenor: 520-525 nm, [28], [29], Manduca sexta: 520 nm, [30]). Los espectros de reflectancia de la carta de colores SCC 3, 13 y 23 diferían en gran medida a 525 nm. Los espectros de reflectancia de la parte periférica de los tépalos diferían en gran medida también a 360 nm, lo que corresponde a la sensibilidad máxima del receptor UV de mariposas y polillas (P. xuthus: 360 nm, [27], D. elpenor: 345-350 nm, [28], [29], M. sexta: 357 nm, [30]). Esta diferencia no es significativa en la parte central porque los tépalos de Hemerocallis Tienen una guía de néctar en la parte central que absorbe la luz ultravioleta. Los híbridos F2 mostraron una alta variabilidad en el color de la flor (SCC 3-23 Fig. 1D, E, F, Fig. 2B). La Fig. 4A, B muestra tres espectros de reflectancia típicos de híbridos F2, DG11, BD3, BC12, calificados como SCC 3, 13 y 21, respectivamente. La reflectancia a 525 nm (y) se correlacionó con las puntuaciones de SCC (x) como y = –1,73x + 49,43 (PAG& lt0.001 Fig 4C), y la reflectancia a 360 nm también se correlacionó con las puntuaciones de SCC como y = –1.10x + 35.20 (PAG& lt0.001, figura 4D). Sin embargo, la última correlación fue más dispersa que la primera, y las puntuaciones de SCC reflejan principalmente la diferencia de reflectancia a 525 nm.

El eje horizontal es la puntuación estándar de la tabla de colores. Las puntuaciones más grandes indican un color rojizo y las puntuaciones más pequeñas indican un color amarillento. Los puntajes de la tabla de colores de 2 a 13 se clasificaron como el grupo amarillo, y los puntajes de la tabla de colores de 14 a 23 se clasificaron como el grupo amarillo anaranjado. El eje vertical es el número de plantas.

(A) Espectros de reflectancia de la parte central de los tépalos (superior, H. citrina centro F1 híbrido inferior, H. fulva). (B) Espectros de reflectancia de la parte periférica de los tépalos (superior, H. citrina centro F1 inferior, H. fulva). (C) Espectros de reflectancia de tres gráficos de colores estándar representativos (superior, SCC = 3 SCC central = 13 inferior, SCC = 23).

(A) Espectros de reflectancia de la parte central de los tépalos. Se muestran tres híbridos F2 representativos, DG11 (SCC = 3), BD3 (SCC = 13) y BC12 (SCC = 21). (B) Espectros de reflectancia de la parte periférica de los tépalos. (C) La relación entre la puntuación de la carta de colores y la reflectancia relativa a 525 nm de la parte central de los tépalos. (D) La relación entre la puntuación de la carta de colores y la reflectancia relativa a 360 nm de la parte periférica de los tépalos.

Flores de H. fulva tenía poco o ningún aroma floral reconocible (la intensidad del aroma varió de 1.1 a 3.8, con una media ± SE, 2.30 ± 0.28, n = 49). Las flores F1 tenían un aroma dulce (19,4 a 31,7, 22,5 ± 1,31, n = 9, Fig. 5A), que no era significativamente más débil que el de H. citrina (18,0 a 47,6, 26,8 ± 3,31, n = 9 t prueba, t= 1,22, gl = 16, PAG= 0,23). Las flores F2 tuvieron una gran variación en el aroma floral (0.3 a 42, 12.2 ± 1.13, n = 54 Fig. 5B). En los híbridos F2, no hubo correlación significativa entre el color de la flor y la intensidad del aroma (coeficiente de correlación producto-momento de Pearson = –0.0336, PAG= 0,684, figura 6).

El eje horizontal es la intensidad del aroma floral medida con un medidor de olor de mano. El medidor de olor puede mostrar la intensidad relativa del olor en una escala arbitraria. Todos los conjuntos de datos se midieron con el mismo medidor de olores para determinar la reproducibilidad. El eje vertical es el número de plantas.

El eje horizontal es la puntuación estándar de la tabla de colores. El eje vertical es la intensidad del aroma floral medida con el medidor de olores. El coeficiente de correlación producto-momento de Pearson es –0,0336 (PAG=0.684).

Tipos de polinizadores

Organizamos tres tipos de matrices experimentales en el campo experimental y observamos el forrajeo de los polinizadores. En el experimento 1, la matriz experimental constaba de 24 y 12 macetas de H. fulva e híbridos F1, respectivamente. En el experimento 2, la matriz experimental constaba de 24 y 12 macetas de H. fulva e híbridos F2, respectivamente. Mezclando 12 plantas de híbridos F1 o F2 con 24 plantas de H. fulva, nuestros experimentos imitaron las situaciones en las que los mutantes para uno o ambos colores de flores y aroma floral aparecieron en una frecuencia más baja dentro de una población ancestral como H. fulva. Además de esta matriz mixta, usamos una matriz que consta solo de H. fulva con el fin de observar el comportamiento de alimentación de las polillas de halcón en la población ancestral.

Observamos un total de 930 visitas de polinizadores en el experimento 1 y 108 visitas de polinizadores en el experimento 2. Los visitantes de flores fueron mariposas cola de golondrina (Papilio xuthus, P. memnon thunbergii y P. helenus nicconicolens), mariposas ninfálidas (Argyreus hyperbius hyperbius), mariposas patrón (Parnara gutttata), polillas de halcón (Theretra oldenlandiae y T. silhetensis) y abejas carpinteras (Xylocopa appendiculata circumvolans). Las visitas de mariposas cola de golondrina y polillas de halcón ascendieron a 272 (26,2%) y 520 (50,1%) del total de 1038 visitas, respectivamente. Las polillas de halcón se observaron exclusivamente al atardecer, mientras que las otras especies, mariposas y abejas, se observaron durante el día (Fig. 7). Se observaron mariposas cola de golondrina de 9:00 a 19:00. En el experimento 1, observaron todos los períodos del día. En el experimento 2, se observaron con frecuencia durante la mañana. Durante los 15 días del experimento 1, se observaron mariposas cola de golondrina en 10 días, polillas de halcón en 12 días (Tabla 1) y ambas en 9 días. Durante estos 9 días, 6.63 ± 2.43 flores de H. fulva fueron visitadas por día solo por mariposas, 6.25 ± 2.44 solo por polillas y 7.13 ± 1.88 por mariposas y polillas. Para las flores de los híbridos F1, 0,75 ± 0,25 fueron visitadas solo por mariposas, 6,88 ± 0,52 solo por polillas y 2,50 ± 0,71 por mariposas y polillas. Durante el experimento 2, se observaron mariposas cola de golondrina en 8 días, polillas de halcón en 8 días y ambas en 5 días. Durante estos 5 días, el número de H. fulva el número de flores visitadas por día por una o ambas mariposas y polillas fue de 3,80 ± 1,53 (sólo mariposas, media ± SE), 1,20 ± 0,73 (sólo polilla) y 0,20 ± 0,20 (tanto mariposas como polilla). El número de flores de híbridos F2 visitadas por día por una o ambas mariposas y polillas de halcón fue de 0,40 ± 0,24 (sólo mariposas), 1,80 ± 0,66 (sólo polillas de halcón) y 0 (tanto mariposas como polillas de halcón). En el H. fulva única matriz, observamos 6 episodios de forrajeo y 101 visitas de polillas durante 5 días.

El número de visitantes se combinó durante el período de observación del experimento 1 (A) y el experimento 2 (B).

Preferencia de polinizador

Experimento 1.

El análisis GLMM de los datos de visitas durante el período de observación mostró que las mariposas cola de golondrina preferían significativamente las flores de H. fulva a flores de híbridos F1 (β ± SE = 1.09 ± 0.18, df = 356, z = 5.93, PAG& lt0.001 Fig.8A), mientras que las hawkmoths tenían una tendencia general significativa a preferir flores de híbridos F1 a flores de H. fulva (β ± SE = –0,91 ± 0,08, gl = 428, z = –10,81, PAG& lt0.001 Fig. 8B). Cuando se probaron los datos de visitas en cada día, las tendencias fueron significativas solo en 3 días: 21 de julio para las mariposas cola de golondrina y 28 y 29 de julio para las polillas de halcón debido al tamaño de muestra más pequeño (barras grises de la Fig. 8).

Los resultados diarios (barras grises) y los resultados totales (barras negras) se muestran a lo largo del eje horizontal en el orden de la fecha. El coeficiente de regresión positivo significa que los polinizadores prefieren H. fulva. Por el contrario, el coeficiente de regresión negativo significa que los polinizadores prefieren híbridos F1 (***, PAG& lt0.001 **, PAG& lt0.01 *, PAG& lt0.05 después de la corrección de Bonferroni, (A) mariposas cola de golondrina, n = 324, (B) polillas de halcón, n = 360).

A continuación, examinamos si los polinizadores mostraban una constancia significativa de elección floral. La frecuencia de visitas a H. fulva (Hf) y la frecuencia de visitas a F1 se diseñaron como pyq respectivamente a continuación. Las frecuencias esperadas de Hf – Hf, Hf – F1, F1 – Hf y F1 – F1 basadas en la frecuencia de una sola visita a la planta fueron p 2, pq, pq y q 2, respectivamente. Para las mariposas cola de golondrina, la expectativa generada a partir de las frecuencias de visitas de una sola planta no fue rechazada, lo que indica que no hay evidencia de constancia floral (Tabla 2). En el caso de las polillas de halcón, se rechazó la expectativa de que hicieran significativamente más movimientos homotípicos de planta a planta (tanto Hf-Hf como F1-F1) de lo esperado.

Experimento 2.

Todos los términos de interacción entre el color de la flor y el aroma en los análisis del GLMM no fueron significativos (mariposa cola de golondrina durante el período de observación: β ± SE = –0,18 ± 0,28, gl = 279, z = –0,65, PAG= 0.518 hawkmoth durante el período de observación: β ± SE = 0.31 ± 0.23, df = 280, z = 1.35, PAG= 0,177). Por lo tanto, en este estudio, los modelos finales no incluyeron los términos de interacción y los efectos del color de la flor fueron independientes de los efectos de la intensidad del aroma.

Las mariposas cola de golondrina mostraron una proporción significativamente mayor de visitas a flores rojizas (β ± SE = 1.02 ± 0.34, gl = 280, z = 3.01, PAG= 0.003 Fig. 9A), mientras que las polillas de halcón mostraron una proporción significativamente mayor de visitas a flores amarillentas (β ± SE = –0.50 ± 0.16, gl = 281, z = –3.03, PAG= 0,002 Fig. 9B). En los análisis de cada día de observación, las mariposas cola de golondrina también mostraron una tendencia similar pero no significativa a preferir las flores rojas (Fig. 9A). Por otro lado, las hawkmoths mostraron una gran variación en la preferencia de color dentro de cada día de observación (Fig. 9B). Para el aroma floral, tanto las mariposas como las polillas de halcón no mostraron una preferencia significativa (mariposas cola de golondrina: β ± SE = 0.08 ± 0.23, z = 0.351, PAG= 0,726 hawkmoths: β ± SE = –0,362 ± 0,215, z = –1,68, PAG= 0.092 Fig. 9C, D).

Las barras grises representan los resultados diarios y las barras negras representan los resultados totales (**, PAG& lt0.01 *, PAG& lt0.05 después de la corrección de Bonferroni. panel A, C: mariposas cola de golondrina, n = 285, panel B, D: polillas de halcón, n = 286). En el color de la flor (A, B), el coeficiente de regresión positivo significa que los polinizadores prefieren las flores rojizas a las amarillentas. Por el contrario, el coeficiente de regresión negativo significa que los polinizadores prefieren flores amarillentas a flores rojizas. En aroma floral (C, D), el coeficiente de regresión positivo significa que los polinizadores prefieren las flores con olor más fuerte. El coeficiente de regresión negativo significa que los polinizadores prefieren las flores con olor más débil.

El análisis GLM del efecto de la iluminación sobre la preferencia de las polillas de halcón mostró que la preferencia de las polillas de halcón era independiente de la iluminación (β ± SE = 0,128 ± 0,333, x 2 =–0.145, PAG=0.703).


Efectos de la agregación de plantas, la estructura genética espacial y el origen del polen en el éxito de la polinización de una palma polinizada en vivero (Chamaerops humilis)

Premisa de la investigación. La agregación de la planta y el origen del polen pueden influir profundamente en el éxito de la polinización, medido por la iniciación y el desarrollo de la fruta. El efecto de estas variables debería ser más significativo en plantas con sistemas de polinización altamente especializados, ya que se supone que el grupo de polinizadores potenciales es menor que en plantas con sistemas de polinización generalizados, aunque esta posibilidad rara vez se ha investigado.

Metodología. Durante dos temporadas consecutivas, utilizamos observaciones de campo y experimentos de polinización manual en palmeras polinizadas en vivero. Chamaerops humilis para evaluar los efectos del origen del polen y el nivel de agregación de la planta sobre la iniciación del fruto (éxito de la polinización) y el desarrollo del fruto. A través de marcadores de microsatélites nucleares, también examinamos la aparición de C. humilis estructura genética espacial (SGS) dentro y entre las dos poblaciones y su efecto potencial sobre el éxito de la polinización.

Resultados fundamentales. Nuestros experimentos de polinización manual no mostraron ningún efecto del origen del polen en el éxito de la polinización y el desarrollo de la fruta, lo cual fue consistente con la falta detectada de C. humilis estructura espacial genética dentro y entre poblaciones. La adición de polen aumentó ligeramente la iniciación del fruto, independientemente del origen del polen. Encontramos diferencias en el inicio / desarrollo de la fruta a nivel poblacional.

Conclusiones. Nuestros resultados demuestran que las poblaciones de nuestro estudio no estaban limitadas por la calidad del polen y que la agregación de plantas no afectó el inicio y desarrollo de la fruta. Dentro de nuestras poblaciones, la baja iniciación de frutos no se correlacionó con la calidad del polen recibido por las inflorescencias y, en cambio, puede depender de la asignación de recursos a los ovarios en desarrollo y la competencia entre hermanos. Los procesos que dependen de la densidad influyen en el éxito de la polinización, presumiblemente a través de la competencia de las plantas por los recursos. La dispersión de polen a larga distancia podría compensar la baja densidad de población y limitar la deriva genética, manteniendo así una alta diversidad genética dentro de las poblaciones.


Conclusión

Nuestros resultados demuestran otro vínculo entre la polinización y la herbivoría, a saber, a través de la evolución de la plasticidad inducida por herbívoros. La comunicación cruzada entre los rasgos relacionados con la defensa y la polinización es probablemente un factor generalmente importante que determina la plasticidad inducida por herbívoros en las plantas. En el futuro, se logrará una comprensión aún más mejorada de cómo los procesos microevolutivos dan como resultado la plasticidad y cómo la plasticidad influye en la evolución de los rasgos mediante el estudio del efecto combinado de diferentes interacciones bióticas y abióticas.


Conclusiones

El reconocimiento de parentesco ofrece una nueva ventana a la competencia entre plantas. Es razonable suponer que los rasgos expresados ​​solo en presencia de extraños pueden indicar competencia o egoísmo, mientras que los rasgos expresados ​​en presencia de familiares pueden indicar cooperación o altruismo (Murphy & Dudley 2009 File et al. 2012). Sin embargo, las respuestas de reconocimiento de parentesco no son por sí mismas una prueba de cooperación o competencia. Tanto la evitación de la autoestima (Waldman 1988) como las respuestas de "escucha a escondidas" a los parientes que afectan las defensas de las plantas (Karban et al. 2013) ilustran respuestas de reconocimiento de parentesco que no son explicables por la selección de parentesco. Además, las respuestas de reconocimiento de parentesco son un tipo de plasticidad fenotípica, y la plasticidad puede indicar estrés, diferentes recursos o costos resultantes de compensaciones con otros rasgos (Dudley 2004). Sin embargo, las respuestas de reconocimiento de parentesco ofrecen características objetivo para explorar cómo las plantas compiten y cooperan que serán de interés para los ecologistas de comunidades de plantas y pueden tener aplicaciones para el mejoramiento de cultivos. Es demasiado pronto para saber si las respuestas de reconocimiento de parentesco vegetal demostrarán la amplitud que se ha encontrado para la selección de parentesco en el comportamiento animal. Sin embargo, las respuestas de reconocimiento de parentesco en el tamaño de la red micorrízica (Archivo et al. 2012), defensas vegetales (Pearse et al. 2012 Karban et al. 2013), secreción de proteínas (Badri et al. 2012), la tasa de crecimiento del tubo polínico (Lankinen 2008) y los rasgos funcionales (ver arriba) demuestran que crecer con parientes puede afectar los procesos de la comunidad y el ecosistema. Determinar si los cambios en los rasgos funcionales afectan la capacidad competitiva es un programa de investigación desafiante, pero es el siguiente paso necesario en la investigación sobre el reconocimiento de la identidad de las plantas.


RESULTADOS

Visitación de flores

El número medio de visitas por flor por 30 minutos para los dos visitantes principales de flores, B. pirosoma y E. tenax, fueron 0.056 ± 0.036 (media ± DE) y 0.113 ± 0.076, respectivamente, y ninguno de estos valores se correlacionó con factores climáticos, altitud o tamaño de la población. Sin embargo, las tasas totales de visitas de los dos principales polinizadores se correlacionaron significativamente con la intensidad media de la luz (rs = 0.786, PAG = 0.036, norte = 7 Fig. 1a). La relación entre la tasa total de visitas y la temperatura media fue marginalmente significativa (rs = 0.750, PAG = 0.052, norte = 7 Fig. 1b). No hubo una relación significativa entre la tasa de visitas y la humedad relativa (rs = 0.571, PAG = 0.180, norte = 7 Fig.1c) y entre la tasa de visitas y la altitud (rs = 0.000, PAG & gt 0,5, norte = 7 Fig. 1d), posiblemente debido al estrecho rango de altitud (solo 210 m). No existe conexión entre la tasa de visitas y el tamaño de la población en los sitios turísticos (Fig.1e), pero en los sitios no perturbados, la tasa de visitas se vio afectada por el tamaño de la población (rs = 0.951, PAG = 0.049, norte = 4).

relaciones entre la tasa total de visitas (el número medio de visitas de polinizadores por flor por 30 min) de los dos polinizadores principales (± DE) y (a) intensidad de luz, (b) temperatura, (c) humedad relativa, (d) altitud y (e) tamaño de la población (los valores de rs y PAG se muestran para correlaciones de Spearman significativas o marginalmente significativas). Los insectos rara vez visitaron la población C durante las observaciones de polinización y los datos de esta población no se incluyeron en los análisis estadísticos, por lo tanto, aquí hay siete poblaciones.

relaciones entre la tasa total de visitas (el número medio de visitas de polinizadores por flor por 30 min) de los dos polinizadores principales (± DE) y (a) intensidad de luz, (b) temperatura, (c) humedad relativa, (d) altitud y (e) tamaño de la población (los valores de rs y PAG se muestran para correlaciones de Spearman significativas o marginalmente significativas). Los insectos rara vez visitaron la población C durante las observaciones de polinización y los datos de esta población no se incluyeron en los análisis estadísticos, por lo tanto, aquí hay siete poblaciones.

El número de inflorescencias también afectó de manera significativa y positiva a las visitas de los polinizadores (PAG & lt 0,001, grados de libertad (gl) = 62 Fig. 2a). Sin embargo, el número de visitas por flor por 30 minutos no difirió significativamente entre los variados tamaños de exhibición (PAG = 0,625, gl = 62 Fig. 2b).

los efectos del tamaño de la exhibición floral en (a) visitas totales y (b) tasa total de visitas (el número medio de visitas de polinizadores por flor por 30 min de los dos polinizadores principales).

los efectos del tamaño de la exhibición floral en (a) visitas totales y (b) tasa total de visitas (el número medio de visitas de polinizadores por flor por 30 min de los dos polinizadores principales).

Los factores climáticos fueron todos similares en ambas laderas en general durante las observaciones de polinización (PAG & gt 0,1). No existieron diferencias significativas en las tasas de visitas entre los sitios turísticos y los sitios no perturbados (PAG & gt 0,5).

Durante las observaciones de los visitantes de las flores, los insectos rara vez visitaron la población C y, en consecuencia, los datos de esta población no se incluyeron en los análisis estadísticos.

Pruebas de autocompatibilidad

Los estigmas fueron receptivos a lo largo de las cuatro fases florales, incluso en el período de brotación (6,90%) en esa fase, las anteras no eran dehiscentes, por lo que el polen era inviable (Fig. 3). La mayor vitalidad tanto de los estigmas como del polen se dio en el período medio de dehiscencia, cuando se realizaron las polinizaciones manuales. Las tasas de crecimiento de los tubos polínicos de autopolinización y polinización cruzada fueron aproximadamente las mismas (Fig. 4). El crecimiento de los tubos de autopolinización (Fig. 5a) no se retrasó en el estilo, y se convirtieron en óvulos en 12 h como tubos de polen cruzados (Fig. 5b).

receptividad del estigma y tinción del polen en las cuatro fases florales (± DE). Las cuatro fases florales se dividieron según el grado de dehiscencia de las anteras: tiempo de brotación (los pétalos estaban cerrados), dehiscencia temprana (& lt50% de las anteras dehiscentes), dehiscencia media (todas las anteras dehiscentes) y posdehiscencia (todo el polen se había dispersado y el color de la antera había cambiado a negro o marrón).

receptividad del estigma y tinción del polen en las cuatro fases florales (± DE). Las cuatro fases florales se dividieron según el grado de dehiscencia de las anteras: tiempo de brotación (los pétalos estaban cerrados), dehiscencia temprana (& lt50% de las anteras estaban dehiscentes), dehiscencia media (todas las anteras dehiscentes) y posdehiscencia (todo el polen se había dispersado y el color de la antera había cambiado a negro o marrón).

longitud media (± DE) de los tubos de polen propio y cruzado en estilos en las horas posteriores a la polinización artificial.

longitud media (± DE) de los tubos de polen propio y cruzado en estilos en las horas posteriores a la polinización artificial.

tubos polínicos que crecen en óvulos 12 h después de (a) la autopolinización y (b) la polinización cruzada con un aumento de × 100 (PT: tubo polínico Ovu: óvulos).

tubos polínicos que crecen en óvulos 12 h después de (a) la autopolinización y (b) la polinización cruzada con un aumento de × 100 (PT: tubo polínico Ovu: óvulos).

Parámetros del sistema de apareamiento

Los cuatro loci de aloenzimas polimórficos analizados a menudo mostraron altos niveles de variación, con tres a cinco alelos por locus en una población. Como se muestra en la Tabla 2, las poblaciones eran predominantemente cruzadas, con tasas de cruces cruzados multilocus significativamente variadas (tmetro) (ANOVA df = 7, 8000 F = 2006 PAG & lt 0,001) (excepto entre las poblaciones D y E y entre las poblaciones B y H) que van desde 0,589 ± 0,078 (media ± DE) a 0,846 ± 0,077. La tasa de cruzamiento de múltiples focos estuvo fuertemente relacionada con el tamaño de la población (rs = 0.929, PAG = 0.003, norte = 8) (Fig. 6a) pero no altitud (Fig. 6b). No hubo una conexión aparente entre tmetro y las tasas de visita en los sitios turísticos (Fig. 6c), pero en los sitios no perturbados, tmetro fue evidentemente afectado por la tasa total de visitas de los dos polinizadores (rs = 0.953, PAG = 0.047, norte = 4). No se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre la zona turística y el área no perturbada en tmetro (PAG & gt 0,5).

parámetros del sistema de apareamiento de los ocho Rhodiola dumulosa poblaciones (las DE se presentan entre paréntesis) a

tmetrotstmetrotsrpagFTamaño del vecindario (1 /rpag)
A 0.846 (0.077) 0.841 (0.070) 0.003 (0.018) 0.262 (0.070) 0.000 (0.000) 3–4
B 0.818 (0.063) 0.752 (0.069) 0.066 (0.022) 0.377 (0.067) 0.000 (0.000) 2–3
C 0.602 (0.076) 0.478 (0.083) 0.124 (0.018) 0.528 (0.117) 0.000 (0.000) 1–2
D 0.764 (0.063) 0.730 (0.062) 0.033 (0.017) 0.285 (0.061) 0.000 (0.000) 3–4
mi 0.760 (0.050) 0.730 (0.052) 0.030 (0.015) 0.249 (0.048) 0.000 (0.000) 4–5
F 0.642 (0.063) 0.636 (0.059) 0.007 (0.017) 0.107 (0.039) 0.000 (0.000) 9–10
GRAMO 0.589 (0.078) 0.553 (0.082) 0.036 (0.022) 0.367 (0.087) 0.000 (0.000) 2–3
H 0.805(0.066) 0.768 (0.064) 0.037 (0.023) 0.111 (0.035) 0.000 (0.000) 9
tmetrotstmetrotsrpagFTamaño del vecindario (1 /rpag)
A 0.846 (0.077) 0.841 (0.070) 0.003 (0.018) 0.262 (0.070) 0.000 (0.000) 3–4
B 0.818 (0.063) 0.752 (0.069) 0.066 (0.022) 0.377 (0.067) 0.000 (0.000) 2–3
C 0.602 (0.076) 0.478 (0.083) 0.124 (0.018) 0.528 (0.117) 0.000 (0.000) 1–2
D 0.764 (0.063) 0.730 (0.062) 0.033 (0.017) 0.285 (0.061) 0.000 (0.000) 3–4
mi 0.760 (0.050) 0.730 (0.052) 0.030 (0.015) 0.249 (0.048) 0.000 (0.000) 4–5
F 0.642 (0.063) 0.636 (0.059) 0.007 (0.017) 0.107 (0.039) 0.000 (0.000) 9–10
GRAMO 0.589 (0.078) 0.553 (0.082) 0.036 (0.022) 0.367 (0.087) 0.000 (0.000) 2–3
H 0.805(0.066) 0.768 (0.064) 0.037 (0.023) 0.111 (0.035) 0.000 (0.000) 9

tmetro, la tasa de cruzamiento de la población de múltiples enfoques ts, la tasa de cruzamiento de la población de un solo locus tmetrots, endogamia biparental rpag, correlación de paternidad cruzada (fracción de hermanos que comparten el mismo padre) y F, coeficientes de consanguinidad de los padres maternos. El tamaño del vecindario se calculó como el inverso de rpag.

parámetros del sistema de apareamiento de los ocho Rhodiola dumulosa poblaciones (las DE se presentan entre paréntesis) a

tmetrotstmetrotsrpagFTamaño del vecindario (1 /rpag)
A 0.846 (0.077) 0.841 (0.070) 0.003 (0.018) 0.262 (0.070) 0.000 (0.000) 3–4
B 0.818 (0.063) 0.752 (0.069) 0.066 (0.022) 0.377 (0.067) 0.000 (0.000) 2–3
C 0.602 (0.076) 0.478 (0.083) 0.124 (0.018) 0.528 (0.117) 0.000 (0.000) 1–2
D 0.764 (0.063) 0.730 (0.062) 0.033 (0.017) 0.285 (0.061) 0.000 (0.000) 3–4
mi 0.760 (0.050) 0.730 (0.052) 0.030 (0.015) 0.249 (0.048) 0.000 (0.000) 4–5
F 0.642 (0.063) 0.636 (0.059) 0.007 (0.017) 0.107 (0.039) 0.000 (0.000) 9–10
GRAMO 0.589 (0.078) 0.553 (0.082) 0.036 (0.022) 0.367 (0.087) 0.000 (0.000) 2–3
H 0.805(0.066) 0.768 (0.064) 0.037 (0.023) 0.111 (0.035) 0.000 (0.000) 9
tmetrotstmetrotsrpagFTamaño del vecindario (1 /rpag)
A 0.846 (0.077) 0.841 (0.070) 0.003 (0.018) 0.262 (0.070) 0.000 (0.000) 3–4
B 0.818 (0.063) 0.752 (0.069) 0.066 (0.022) 0.377 (0.067) 0.000 (0.000) 2–3
C 0.602 (0.076) 0.478 (0.083) 0.124 (0.018) 0.528 (0.117) 0.000 (0.000) 1–2
D 0.764 (0.063) 0.730 (0.062) 0.033 (0.017) 0.285 (0.061) 0.000 (0.000) 3–4
mi 0.760 (0.050) 0.730 (0.052) 0.030 (0.015) 0.249 (0.048) 0.000 (0.000) 4–5
F 0.642 (0.063) 0.636 (0.059) 0.007 (0.017) 0.107 (0.039) 0.000 (0.000) 9–10
GRAMO 0.589 (0.078) 0.553 (0.082) 0.036 (0.022) 0.367 (0.087) 0.000 (0.000) 2–3
H 0.805(0.066) 0.768 (0.064) 0.037 (0.023) 0.111 (0.035) 0.000 (0.000) 9

tmetro, la tasa de cruzamiento de la población de múltiples enfoques ts, la tasa de cruzamiento de la población de un solo locus tmetrots, endogamia biparental rpag, correlación de paternidad cruzada (fracción de hermanos que comparten el mismo padre) y F, coeficientes de consanguinidad de los padres maternos. El tamaño del vecindario se calculó como el inverso de rpag.

relaciones entre las estimaciones de múltiples enfoques de la tasa de cruzamiento (± DE) y (a) tamaño de la población, (b) altitud y (c) la tasa total de visitas (el número medio de visitas de polinizadores por flor por 30 min) de los dos polinizadores (la valores de rs y PAG se muestran para una correlación de Spearman significativa).

relaciones entre las estimaciones de múltiples enfoques de la tasa de cruzamiento (± DE) y (a) tamaño de la población, (b) altitud y (c) la tasa total de visitas (el número medio de visitas de polinizadores por flor por 30 min) de los dos polinizadores (la valores de rs y PAG se muestran para una correlación de Spearman significativa).

Puede existir una subestructura genética que lleve a cierto grado de endogamia biparental. Esta endogamia se detectó por la diferencia entre multilocus (tmetro) y locus único (ts) tasas de autofecundación (Ritland y Jain 1981). Una diferencia entre tmetro y ts existió en todas las poblaciones, desde 0,003 ± 0,018 (media ± DE) a 0,124 ± 0,018, aunque no hubo una relación significativa entre el tamaño de la población y la consanguinidad biparental, el nivel más alto de consanguinidad biparental se encontró en la población más pequeña (C) y en las poblaciones más grandes generalmente tenían niveles más bajos de consanguinidad biparental.

Las correlaciones de paternidad cruzada (rpag) fueron moderadamente altos en todas las poblaciones. No fue muy sensible al tamaño de la población, pero el más bajo rpag los valores se encontraron en las dos poblaciones más grandes (F y H), y el valor más alto se observó en la población más pequeña (C). El "grupo de apareamiento paterno" (tamaño del vecindario), es decir, el número de machos que podrían proporcionar polen alrededor de una hembra receptiva, se calculó como el inverso de rpag (Ritland 1989). En poblaciones más grandes, los hermanos tienen más oportunidades de tener diferentes padres con un tamaño de vecindario más grande.

Una estimación de la depresión endogámica se obtuvo indirectamente a partir de los datos de electroforesis. Se calculó en base al coeficiente de consanguinidad de padres e hijos y la tasa de autofecundación de una población, asumiendo que la población en estudio mantiene un equilibrio F en cada generación adulta (Ritland 1990). Los coeficientes de consanguinidad de los padres maternos (F Tabla 2) eran cero en las poblaciones en general, lo que significaba que δ = 1, es decir, la depresión por endogamia probablemente fue fuerte.


Abstracto

La polinización mediada por animales es esencial en la biología reproductiva de las plantas y, a menudo, se asocia con síndromes de polinización, conjuntos de rasgos florales, como color, olor, forma o contenido de néctar. La selección por polinizadores a menudo se considera un factor clave en la evolución floral y la especiación de las plantas. Nuestro objetivo es la identificación y caracterización de los cambios genéticos que provocaron la evolución de síndromes de polinización divergentes en especies vegetales estrechamente relacionadas. Nos centramos en ANTOCIANINA2 (AN2), un bien definido mi b-tipo de factor de transcripción que es un determinante importante de la variación del color de la flor entre Petunia integrifolia y Petunia axillaris. Análisis de variación de secuencia en AN2 en salvaje P. axillaris las accesiones mostraron que los alelos con pérdida de función surgieron al menos cinco veces de forma independiente. El análisis de la secuencia de ADN se complementó con ensayos funcionales para la preferencia de polinizadores utilizando introgresiones genéticas y transgénicos. Estos resultados muestran que AN2 es un determinante importante de la atracción de los polinizadores. Por lo tanto, los cambios en un solo gen provocan un cambio importante en la biología de la polinización y respaldan la idea de que la adaptación de una planta con flores a un nuevo tipo de polinizador puede implicar un número limitado de genes de gran efecto. La identificación de genes y el análisis de la evolución molecular en combinación con estudios de comportamiento y ecológicos pueden, en última instancia, desentrañar la genética evolutiva de los síndromes de polinización.

Muchos rasgos florales parecen estar adaptados a polinizadores particulares. AN2 es un bien definido mi bfactor de transcripción de tipo que es un determinante principal de la variación del color de la flor entre dos Petunia especies. La transformación de una especie con AN2 de la otra provocó un cambio en la preferencia de los polinizadores, lo que sugiere que la adaptación a un nuevo polinizador puede implicar un número limitado de genes de gran efecto.


La importancia de la diversidad genética

Copyright 1999, Asociación Nacional de Jardinería.
Reservados todos los derechos.

Hemos hablado sobre la diversidad genética, pero ¿por qué es importante y cómo encaja con nuestro tema general de reproducción sexual de las plantas??

Sexual reproduction is critical for maintaining genetic diversity within a species because it combines the parents’ genetic material, resulting in offspring with unique genetic blueprints—different from either parent.

Genetic diversity is important for two reasons.

First of all, when a population of an organism contains a large gene pool—that is, if the genetic blueprints of individuals in the population vary significantly—the group has a greater chance of surviving and flourishing than a population with limited genetic variability.

Why is this so? Because some of the individuals may have inherited traits making them particularly resistant to disease or tolerant of cold, for example. Or they may possess other traits that increase their chance for survival. In nature, the "fittest" individuals succeed and go on to reproduce—Darwin termed this process "natural selection." Suppose there’s an outbreak of a disease that threatens to wipe out an entire species. The more genetic variability there is within that species, the higher the likelihood that at least some of the individuals will be resistant, and will survive.

In the lab, plant breeders take advantage of these genetic variants to improve existing plants and create new varieties. Through cross breeding they strive to breed in disease resistance, superior fruit production, increased cold tolerance, or other desirable traits.

Genetic diversity also reduces the incidence of unfavorable inherited traits. In a small, isolated population of organisms, individuals may be forced to breed with close relatives. When this happens, the genetic makeup of the individuals becomes more and more uniform, and genetic flaws become increasingly more common. This phenomenon is called inbreeding.

When closely related organisms (siblings or cousins, for example) interbreed, any genetic weaknesses that are hidden in the parents can be multiplied in the offspring. For example, animals can be carriers of a gene for an inherited disease, but not show any symptoms. If they mate with a partner who is also a carrier, then the offspring may exhibit symptoms of the disease. (We’ll talk more about inherited traits next week.) In an inbred population, chances are greater that carriers will interbreed. Over time, the entire population is weakened.

In summary, genetic diversity strengthens a population by increasing the likelihood that at least some individuals will be able to survive major disturbances, and by making the group less susceptible to inherited disorders.


Contenido

Offspring of biologically related persons are subject to the possible effects of inbreeding, such as congenital birth defects. The chances of such disorders are increased when the biological parents are more closely related. This is because such pairings have a 25% probability of producing homozygous zygotes, resulting in offspring with two recessive alleles, which can produce disorders when these alleles are deleterious. [14] Because most recessive alleles are rare in populations, it is unlikely that two unrelated marriage partners will both be carriers of the same deleterious allele however, because close relatives share a large fraction of their alleles, the probability that any such deleterious allele is inherited from the common ancestor through both parents is increased dramatically. For each homozygous recessive individual formed there is an equal chance of producing a homozygous dominant individual — one completely devoid of the harmful allele. Contrary to common belief, inbreeding does not in itself alter allele frequencies, but rather increases the relative proportion of homozygotes to heterozygotes however, because the increased proportion of deleterious homozygotes exposes the allele to natural selection, in the long run its frequency decreases more rapidly in inbred populations. In the short term, incestuous reproduction is expected to increase the number of spontaneous abortions of zygotes, perinatal deaths, and postnatal offspring with birth defects. [15] The advantages of inbreeding may be the result of a tendency to preserve the structures of alleles interacting at different loci that have been adapted together by a common selective history. [dieciséis]

Malformations or harmful traits can stay within a population due to a high homozygosity rate, and this will cause a population to become fixed for certain traits, like having too many bones in an area, like the vertebral column of wolves on Isle Royale or having cranial abnormalities, such as in Northern elephant seals, where their cranial bone length in the lower mandibular tooth row has changed. Having a high homozygosity rate is problematic for a population because it will unmask recessive deleterious alleles generated by mutations, reduce heterozygote advantage, and it is detrimental to the survival of small, endangered animal populations. [17] When deleterious recessive alleles are unmasked due to the increased homozygosity generated by inbreeding, this can cause inbreeding depression. [18]

There may also be other deleterious effects besides those caused by recessive diseases. Thus, similar immune systems may be more vulnerable to infectious diseases (see Major histocompatibility complex and sexual selection). [19]

Inbreeding history of the population should also be considered when discussing the variation in the severity of inbreeding depression between and within species. With persistent inbreeding, there is evidence that shows that inbreeding depression becomes less severe. This is associated with the unmasking and elimination of severely deleterious recessive alleles. However, inbreeding depression is not a temporary phenomenon because this elimination of deleterious recessive alleles will never be complete. Eliminating slightly deleterious mutations through inbreeding under moderate selection is not as effective. Fixation of alleles most likely occurs through Muller's ratchet, when an asexual population's genome accumulates deleterious mutations that are irreversible. [20]

Despite all its disadvantages, inbreeding can also have a variety of advantages, such as reducing the recombination load, [21] and allowing the expression of recessive advantageous phenotypes. It has been proposed that under circumstances when the advantages of inbreeding outweigh the disadvantages, preferential breeding within small groups could be promoted, potentially leading to speciation. [22]

Autosomal recessive disorders occur in individuals who have two copies of an allele for a particular recessive genetic mutation. [23] Except in certain rare circumstances, such as new mutations or uniparental disomy, both parents of an individual with such a disorder will be carriers of the gene. These carriers do not display any signs of the mutation and may be unaware that they carry the mutated gene. Since relatives share a higher proportion of their genes than do unrelated people, it is more likely that related parents will both be carriers of the same recessive allele, and therefore their children are at a higher risk of inheriting an autosomal recessive genetic disorder. The extent to which the risk increases depends on the degree of genetic relationship between the parents the risk is greater when the parents are close relatives and lower for relationships between more distant relatives, such as second cousins, though still greater than for the general population. [24]

Children of parent-child or sibling-sibling unions are at an increased risk compared to cousin-cousin unions. [25] : 3 Inbreeding may result in a greater than expected phenotypic expression of deleterious recessive alleles within a population. [26] As a result, first-generation inbred individuals are more likely to show physical and health defects, [27] [28] including:

  • Reduced fertility both in litter size and sperm viability
  • Increased genetic disorders
  • Fluctuating facial asymmetry
  • Lower birth rate
  • Higher infant mortality and child mortality[29]
  • Smaller adult size
  • Loss of immune system function
  • Increased cardiovascular risks[30]

The isolation of a small population for a period of time can lead to inbreeding within that population, resulting in increased genetic relatedness between breeding individuals. Inbreeding depression can also occur in a large population if individuals tend to mate with their relatives, instead of mating randomly.

Many individuals in the first generation of inbreeding will never live to reproduce. [31] Over time, with isolation, such as a population bottleneck caused by purposeful (assortative) breeding or natural environmental factors, the deleterious inherited traits are culled. [6] [7] [32]

Island species are often very inbred, as their isolation from the larger group on a mainland allows natural selection to work on their population. This type of isolation may result in the formation of race or even speciation, as the inbreeding first removes many deleterious genes, and permits the expression of genes that allow a population to adapt to an ecosystem. As the adaptation becomes more pronounced, the new species or race radiates from its entrance into the new space, or dies out if it cannot adapt and, most importantly, reproduce. [33]

The reduced genetic diversity, for example due to a bottleneck will unavoidably increase inbreeding for the entire population. This may mean that a species may not be able to adapt to changes in environmental conditions. Each individual will have similar immune systems, as immune systems are genetically based. When a species becomes endangered, the population may fall below a minimum whereby the forced interbreeding between the remaining animals will result in extinction.

Natural breedings include inbreeding by necessity, and most animals only migrate when necessary. In many cases, the closest available mate is a mother, sister, grandmother, father, brother, or grandfather. In all cases, the environment presents stresses to remove from the population those individuals who cannot survive because of illness. [ cita necesaria ]

There was an assumption [ ¿por quién? ] that wild populations do not inbreed this is not what is observed in some cases in the wild. However, in species such as horses, animals in wild or feral conditions often drive off the young of both sexes, thought to be a mechanism by which the species instinctively avoids some of the genetic consequences of inbreeding. [34] In general, many mammal species, including humanity's closest primate relatives, avoid close inbreeding possibly due to the deleterious effects. [25] : 6

Examples Edit

Although there are several examples of inbred populations of wild animals, the negative consequences of this inbreeding are poorly documented. [ cita necesaria ] In the South American sea lion, there was concern that recent population crashes would reduce genetic diversity. Historical analysis indicated that a population expansion from just two matrilineal lines was responsible for most of the individuals within the population. Even so, the diversity within the lines allowed great variation in the gene pool that may help to protect the South American sea lion from extinction. [35]

In lions, prides are often followed by related males in bachelor groups. When the dominant male is killed or driven off by one of these bachelors, a father may be replaced by his son. There is no mechanism for preventing inbreeding or to ensure outcrossing. In the prides, most lionesses are related to one another. If there is more than one dominant male, the group of alpha males are usually related. Two lines are then being "line bred". Also, in some populations, such as the Crater lions, it is known that a population bottleneck has occurred. Researchers found far greater genetic heterozygosity than expected. [36] In fact, predators are known for low genetic variance, along with most of the top portion of the trophic levels of an ecosystem. [37] Additionally, the alpha males of two neighboring prides can be from the same litter one brother may come to acquire leadership over another's pride, and subsequently mate with his 'nieces' or cousins. However, killing another male's cubs, upon the takeover, allows the new selected gene complement of the incoming alpha male to prevail over the previous male. There are genetic assays being scheduled for lions to determine their genetic diversity. The preliminary studies show results inconsistent with the outcrossing paradigm based on individual environments of the studied groups. [36]

In Central California, sea otters were thought to have been driven to extinction due to over hunting, until a small colony was discovered in the Point Sur region in the 1930s. [38] Since then, the population has grown and spread along the central Californian coast to around 2,000 individuals, a level that has remained stable for over a decade. Population growth is limited by the fact that all Californian sea otters are descended from the isolated colony, resulting in inbreeding. [39]

Cheetahs are another example of inbreeding. Thousands of years ago the cheetah went through a population bottleneck that reduced its population dramatically so the animals that are alive today are all related to one another. A consequence from inbreeding for this species has been high juvenile mortality, low fecundity, and poor breeding success. [40]

In a study on an island population of song sparrows, individuals that were inbred showed significantly lower survival rates than outbred individuals during a severe winter weather related population crash. These studies show that inbreeding depression and ecological factors have an influence on survival. [20]

In December of 2005 one of the more prominant cases of inbreedding was recorded.A subject by the name 'Toby Barker', was born to his parents.His parents were siblings and of Arein decent.The child was born with multple deformities and blue.Some of the deformaties noted were autism and extra digits on the childs hands and feet.

A measure of inbreeding of an individual A is the probability F(A) that both alleles in one locus are derived from the same allele in an ancestor. These two identical alleles that are both derived from a common ancestor are said to be identical by descent. This probability F(A) is called the "coefficient of inbreeding". [41]

Another useful measure that describes the extent to which two individuals are related (say individuals A and B) is their coancestry coefficient f(A,B), which gives the probability that one randomly selected allele from A and another randomly selected allele from B are identical by descent. [42] This is also denoted as the kinship coefficient between A and B. [43]

A particular case is the self-coancestry of individual A with itself, f(A,A), which is the probability that taking one random allele from A and then, independently and with replacement, another random allele also from A, both are identical by descent. Since they can be identical by descent by sampling the same allele or by sampling both alleles that happen to be identical by descent, we have f(A,A) = 1/2 + F(A)/2. [44]

Both the inbreeding and the coancestry coefficients can be defined for specific individuals or as average population values. They can be computed from genealogies or estimated from the population size and its breeding properties, but all methods assume no selection and are limited to neutral alleles.

There are several methods to compute this percentage. The two main ways are the path method [45] [41] and the tabular method. [46] [47]

Typical coancestries between relatives are as follows:

  • Father/daughter or mother/son → 25% ( 1 ⁄ 4 )
  • Brother/sister → 25% (
  • 1 ⁄ 4 )
  • Grandfather/granddaughter or grandmother/grandson → 12.5% (
  • 1 ⁄ 8 )
  • Half-brother/half-sister, Double cousins → 12.5% (
  • 1 ⁄ 8 )
  • Uncle/niece or aunt/nephew → 12.5% (
  • 1 ⁄ 8 )
  • Great-grandfather/great-granddaughter or great-grandmother/great-grandson → 6.25% (
  • 1 ⁄ 16 )
  • Half-uncle/niece or half-aunt/nephew → 6.25% (
  • 1 ⁄ 16 )
  • First cousins → 6.25% (
  • 1 ⁄ 16 )

Wild animals Edit

    females regularly mate with their fathers and brothers. [48] : North Carolina State University found that bedbugs, in contrast to most other insects, tolerate incest and are able to genetically withstand the effects of inbreeding quite well. [49] females prefer to mate with their own brothers over unrelated males. [1] : 'It turns out that females in these hermaphrodite insects are not really fertilizing their eggs themselves, but instead are having this done by a parasitic tissue that infects them at birth,' says Laura Ross of Oxford University's Department of Zoology. ‘It seems that this infectious tissue derives from left-over sperm from their father, who has found a sneaky way of having more children by mating with his daughters.' [50]
  • Adactylidium: The single male offspring mite mates with all the daughters when they are still in the mother. The females, now impregnated, cut holes in their mother's body so that they can emerge to find new thrips eggs. The male emerges as well, but does not look for food or new mates, and dies after a few hours. The females die at the age of 4 days, when their own offspring eat them alive from the inside. [51]

Semi-domestic animals Edit

Domestic animals Edit

Breeding in domestic animals is primarily assortative breeding (see selective breeding). Without the sorting of individuals by trait, a breed could not be established, nor could poor genetic material be removed. Homozygosity is the case where similar or identical alleles combine to express a trait that is not otherwise expressed (recessiveness). Inbreeding exposes recessive alleles through increasing homozygosity. [55]

Breeders must avoid breeding from individuals that demonstrate either homozygosity or heterozygosity for disease causing alleles. [56] The goal of preventing the transfer of deleterious alleles may be achieved by reproductive isolation, sterilization, or, in the extreme case, culling. Culling is not strictly necessary if genetics are the only issue in hand. Small animals such as cats and dogs may be sterilized, but in the case of large agricultural animals, such as cattle, culling is usually the only economic option.

The issue of casual breeders who inbreed irresponsibly is discussed in the following quotation on cattle:

Meanwhile, milk production per cow per lactation increased from 17,444 lbs to 25,013 lbs from 1978 to 1998 for the Holstein breed. Mean breeding values for milk of Holstein cows increased by 4,829 lbs during this period. [57] High producing cows are increasingly difficult to breed and are subject to higher health costs than cows of lower genetic merit for production (Cassell, 2001).

Intensive selection for higher yield has increased relationships among animals within breed and increased the rate of casual inbreeding.

Many of the traits that affect profitability in crosses of modern dairy breeds have not been studied in designed experiments. Indeed, all crossbreeding research involving North American breeds and strains is very dated (McAllister, 2001) if it exists at all. [58]

The BBC produced two documentaries on dog inbreeding titled Pedigree Dogs Exposed y Pedigree Dogs Exposed: Three Years On that document the negative health consequences of excessive inbreeding.

Linebreeding Edit

Linebreeding is a form of inbreeding. There is no clear distinction between the two terms, but linebreeding may encompass crosses between individuals and their descendants or two cousins. [54] [59] This method can be used to increase a particular animal's contribution to the population. [54] While linebreeding is less likely to cause problems in the first generation than does inbreeding, over time, linebreeding can reduce the genetic diversity of a population and cause problems related to a too-small gene pool that may include an increased prevalence of genetic disorders and inbreeding depression. [ cita necesaria ]

Outcrossing Edit

Outcrossing is where two unrelated individuals are crossed to produce progeny. In outcrossing, unless there is verifiable genetic information, one may find that all individuals are distantly related to an ancient progenitor. If the trait carries throughout a population, all individuals can have this trait. This is called the founder effect. In the well established breeds, that are commonly bred, a large gene pool is present. For example, in 2004, over 18,000 Persian cats were registered. [60] A possibility exists for a complete outcross, if no barriers exist between the individuals to breed. However, it is not always the case, and a form of distant linebreeding occurs. Again it is up to the assortative breeder to know what sort of traits, both positive and negative, exist within the diversity of one breeding. This diversity of genetic expression, within even close relatives, increases the variability and diversity of viable stock.

Laboratory animals Edit

Systematic inbreeding and maintenance of inbred strains of laboratory mice and rats is of great importance for biomedical research. The inbreeding guarantees a consistent and uniform animal model for experimental purposes and enables genetic studies in congenic and knock-out animals. In order to achieve a mouse strain that is considered inbred, a minimum of 20 sequential generations of sibling matings must occur. With each successive generation of breeding, homozygosity in the entire genome increases, eliminating heterozygous loci. With 20 generations of sibling matings, homozygosity is occurring at roughly 98.7% of all loci in the genome, allowing for these offspring to serve as animal models for genetic studies. [61] The use of inbred strains is also important for genetic studies in animal models, for example to distinguish genetic from environmental effects. The mice that are inbred typically show considerably lower survival rates.

Effects Edit

Inbreeding increases homozygosity, which can increase the chances of the expression of deleterious recessive alleles and therefore has the potential to decrease the fitness of the offspring. With continuous inbreeding, genetic variation is lost and homozygosity is increased, enabling the expression of recessive deleterious alleles in homozygotes. The coefficient of inbreeding, or the degree of inbreeding in an individual, is an estimate of the percent of homozygous alleles in the overall genome. [63] The more biologically related the parents are, the greater the coefficient of inbreeding, since their genomes have many similarities already. This overall homozygosity becomes an issue when there are deleterious recessive alleles in the gene pool of the family. [64] By pairing chromosomes of similar genomes, the chance for these recessive alleles to pair and become homozygous greatly increases, leading to offspring with autosomal recessive disorders. [64]

Inbreeding is especially problematic in small populations where the genetic variation is already limited. [65] By inbreeding, individuals are further decreasing genetic variation by increasing homozygosity in the genomes of their offspring. [66] Thus, the likelihood of deleterious recessive alleles to pair is significantly higher in a small inbreeding population than in a larger inbreeding population. [sesenta y cinco]

The fitness consequences of consanguineous mating have been studied since their scientific recognition by Charles Darwin in 1839. [67] [68] Some of the most harmful effects known from such breeding includes its effects on the mortality rate as well as on the general health of the offspring. [69] Since the 1960s, there have been many studies to support such debilitating effects on the human organism. [66] [67] [69] [70] [71] Specifically, inbreeding has been found to decrease fertility as a direct result of increasing homozygosity of deleterious recessive alleles. [71] [72] Fetuses produced by inbreeding also face a greater risk of spontaneous abortions due to inherent complications in development. [73] Among mothers who experience stillbirths and early infant deaths, those that are inbreeding have a significantly higher chance of reaching repeated results with future offspring. [74] Additionally, consanguineous parents possess a high risk of premature birth and producing underweight and undersized infants. [75] Viable inbred offspring are also likely to be inflicted with physical deformities and genetically inherited diseases. [63] Studies have confirmed an increase in several genetic disorders due to inbreeding such as blindness, hearing loss, neonatal diabetes, limb malformations, disorders of sex development, schizophrenia and several others. [63] [76] Moreover, there is an increased risk for congenital heart disease depending on the inbreeding coefficient (See coefficient of inbreeding) of the offspring, with significant risk accompanied by an F =.125 or higher. [27]

Prevalence Edit

The general negative outlook and eschewal of inbreeding that is prevalent in the Western world today has roots from over 2000 years ago. Specifically, written documents such as the Bible illustrate that there have been laws and social customs that have called for the abstention from inbreeding. Along with cultural taboos, parental education and awareness of inbreeding consequences have played large roles in minimizing inbreeding frequencies in areas like Europe. That being so, there are less urbanized and less populated regions across the world that have shown continuity in the practice of inbreeding.

The continuity of inbreeding is often either by choice or unavoidably due to the limitations of the geographical area. When by choice, the rate of consanguinity is highly dependent on religion and culture. [65] In the Western world some Anabaptist groups are highly inbred because they originate from small founder populations and until [ aclaración necesaria ] today [ ¿Cuándo? ] marriage outside the groups is not allowed for members. [ cita necesaria ] Especially the Reidenbach Old Order Mennonites [77] and the Hutterites stem from very small founder populations. The same is true for some Hasidic and Haredi Jewish groups.

Of the practicing regions, Middle Eastern and northern Africa territories show the greatest frequencies of consanguinity. [65] The link between the high frequency and the region is primarily due to the dominance of Islamic populations, who have historically engaged in familyline relations. [68] However, inbreeding culture in Middle East didn't begin with Islam, having roots in ancient Egypt and Mesopotamia.

Among these populations with high levels of inbreeding, researchers have found several disorders prevalent among inbred offspring. In Lebanon, Saudi Arabia, Egypt, and in Israel, the offspring of consanguineous relationships have an increased risk of congenital malformations, congenital heart defects, congenital hydrocephalus and neural tube defects. [65] Furthermore, among inbred children in Palestine and Lebanon, there is a positive association between consanguinity and reported cleft lip/palate cases. [65] Historically, populations of Qatar have engaged in consanguineous relationships of all kinds, leading to high risk of inheriting genetic diseases. As of 2014, around 5% of the Qatari population suffered from hereditary hearing loss most were descendants of a consanguineous relationship. [78]


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Comentarios:

  1. Remy

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  3. Kolt

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