Incorporating differences between genetic diversity of trees and herbaceous plants in conservation strategies.

ABSTRACT

Reviews that summarize the genetic diversity of plant species in relation to their life history and ecological traits show that forest trees have more genetic diversity at population and species levels than annuals or herbaceous perennials. In addition, among-population genetic differentiation is significantly lower in trees than in most herbaceous perennials and annuals. Possible reasons for these differences between trees and herbaceous perennials and annuals have not been discussed critically. Several traits, such as high rates of outcrossing, long-distance pollen and seed dispersal, large effective population sizes (Ne ), arborescent stature, low population density, longevity, overlapping generations, and occurrence in late successional communities, may make trees less sensitive to genetic bottlenecks and more resistant to habitat fragmentation or climate change. We recommend that guidelines for genetic conservation strategies be designed differently for tree species versus other types of plant species. Because most tree species fit an LH scenario (low [L] genetic differentiation and high [H] genetic diversity), tree seeds could be sourced from a few populations distributed across the species' range. For the in situ conservation of trees, translocation is a viable option to increase Ne . In contrast, rare herbaceous understory species are frequently HL (high differentiation and low diversity) species. Under the HL scenario, seeds should be taken from many populations with high genetic diversity. In situ conservation efforts for herbaceous plants should focus on protecting habitats because the typically small populations of these species are vulnerable to the loss of genetic diversity. The robust allozyme genetic diversity databases could be used to develop conservation strategies for species lacking genetic information. As a case study of reforestation with several tree species in denuded areas on the Korean Peninsula, we recommend the selection of local genotypes as suitable sources to prevent adverse effects and to insure the successful restoration in the long term.

RESUMEN

Incorporación de diferencias de diversidad genética entre árboles y plantas herbáceas en estrategias de conservación Resumen Las revisiones que resumen la diversidad genética de las plantas en relación con sus características ecológicas y biológicas muestran que los árboles forestales tienen más diversidad genética a nivel de población y de especie que las plantas anuales o las perennes herbáceas. Sumado a esto, la diferenciación genética entre poblaciones es significativamente más baja en los árboles que en la mayoría de las perennes herbáceas y las anuales. Hasta la fecha no se han discutido críticamente las posibles explicaciones de estas diferencias entre los árboles y las perennes herbáceas y las plantas anuales. Varias características, como las tasas altas de alogamia, la dispersión a gran distancia de polen y semillas, el gran tamaño de la población efectiva (Ne ), la estatura arbórea, la baja densidad poblacional, la longevidad, el solapamiento de generaciones y la presencia dentro de comunidades sucesionales tardías, pueden generar en los árboles una menor sensibilidad a los cuellos de botella genéticos y una mayor resistencia a la fragmentación del hábitat o al cambio climático. Recomendamos que las directrices para las estrategias de conservación genética estén diseñadas de manera diferente para las especies arbóreas que para otro tipo de plantas. Ya que la mayoría de las especies arbóreas encajan dentro de un escenario LH (baja [L] diferenciación genética y alta [H] diversidad genética), las semillas de los árboles podrían tomarse de unas cuantas poblaciones dispersas a lo largo del área de distribución de la especie. Por lo anterior, para la conservación in situ de los árboles, la translocación es una opción viable para incrementar la Ne . Al contrario de esta situación, las especies herbáceas raras del sotobosque con frecuencia son especies HL (alta diferenciación y baja diversidad). En el escenario HL, las semillas deberían ser recolectadas de muchas poblaciones con diversidad genética alta y los esfuerzos de conservación in situ para las plantas herbáceas deberían enfocarse en la protección del hábitat ya que las poblaciones típicamente pequeñas de estas especies son vulnerables a la pérdida de la diversidad genética. Las robustas bases de datos de diversidad genética aloenzimática podrían usarse para desarrollar estrategias de conservación para las especies que carecen de información genética. Como caso de estudio de reforestación con varias especies arbóreas en áreas deforestadas de la Península de Corea, recomendamos la selección de genotipos locales como fuente adecuada para prevenir los efectos adversos y para asegurar la restauración exitosa a largo plazo.