Ex Situ Conservation of Wild Plant Species: Time to Reassess the Genetic Assumptions and Implications of Seed Banks

Authors


Abstract

Ex situ conservation of wild plant species through seed banking is currently being recommended as a conservation strategy to help preserve the biological and genetic diversity of wild plants. Here I argue that ex situ collections may be ineffective at preserving genetic diversity and the evolutionary potential of populations for adaptive or neutral evolution. Treating the collection of genetic variation for seed banks as simply a problem in efficient sampling of neutral, allelic genetic polymorphism is a limited view of the types and organization of genetic variation present in wild plant species. Perspectives on genetic variation from neutral alleles to quantitative variation are necessary when considering evolutionary change. Quantitative genetic variation and genetic correlations determine the degree and form of response to natural selection on polygenic traits. Population variation in the amount of quantitative genetic variation or structure of genetic correlations argues that different populations will respond differently to the action of natural selection and are therefore unique evolutionary entities. Unavoidable selection on single traits will cause indirect selection on genetically correlated traits, possibly resulting in phenotypic changes and a reduction of genetic variation. Genotype-by-environment interactions demonstrate that the success of releasing seed bank genotypes in natural populations is dependent on the likelihood that seed bank material contains genotypes of high relative fitness in introduction habitats. Such actions can cause introduction of nonadaptive genotypes that will depress population fitness. Because not all types of genetic variation are highly positively correlated, sampling methods based on the neutral theory of alleles or allelic data will not necessarily capture representative quantitative genetic variation. More research on the relationship and evolutionary significance of allelic and quantitative genetic variation in collections and wild populations is needed. Initial and ongoing data on the fate of different types of genetic variation are required to determine the relative success or failure of ex situ conservation methods and to test assumptions of current programs. In situ conservation of ecosystems may offer distinct advantages for many plant species by preserving both genetic and ecological information.

Abstract

La conservación ex situ de especies de plantas silvestres por medio de bancos de semillas esta siendo recommendada en la actualidad como una estrategia de conservación para ayudar a preservar la diversidad biológica y genética de las plantas silvestres. En el presente trabajo yo argumento que las colecciones ex situ podrían ser inefectivas en preservar la diversidad genética y el potencial evolutivo de las poblaciones para la evolución adaptativa o neutral. El tratar la colección de la variabilidad genética para los bancos de semillas simplemente como un problema de muestreo eficiente del polimorfismo genético neutral de alelos es una visión limitada del tipo y organizoción de la variobilidad genética presente en especies de plantas silvestres. Cuando se consideran cambios evolutivos, las perspectivas sobre la variabilidad genética de alelos neutrules para la variación cuantitativa son necesarias. La variabilidad genética cuantttativa y las correlaciones genéticas determinan el grado y forma de las respuesta a la selección neutral sobre caracteres poligénicos. La variabilidad poblacional en la cantidad de variación genética cuantitativa o en la estructura de las correlaciones genotípicas argumenta que las diferentes poblaciones van a responder diferentemente a la acción de la selección natural y que por lo tanto son unidades evolutivas únicas. La inevitable selección sobre caracteres simples va a causar selección indirecta sobre caracteres correlacionados genéticamente, resultando, posiblemente, en cambios fenotípicos y en una reducción de la variación genética. Las interacciones genotipo-ambiente demuestran que el éxito de la suelta de genotipos de bancos de semillas en poblaciones naturales depende de la posibilidad de que el material de los bancos de semillas contenga genotipos con alto fitness relativo en los hábitats de introducción. Tales acciones pueden causar la introducción de genotipos no adaptativos que deprimirán el fitness de la población. Dado que no todos los tipos de vartación genética están altamente correlacionados en forma positiva, métodos de muestreos basados en la teoría neutral de alelos o en datos de alelos no capturarán necesariamente la variación genética cuantitativa representativa. Se necesitan más investigaciones sobre la relación y significación evolutiva de la variacion genética de alelos y cuantitativa en poblaciones silvestres. Se necesitan datos iniciales y continuos sobre la suerte de diferentes tipos de variación genéticas para determinar el éxito relativo o el fracaso de los métodos de conservación ex situ y para testear los supuestos de los programas corrientes. La conservación in situ de ecosistemas puede ofrecer ventejas claras para muchas especies de plantas al preservar tanto la información genética como la ecológica.

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