Experimental Evidence for Beneficial Fitness Effects of Gene Flow in Recently Isolated Populations

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Abstract: A rich theory has been developed to explain the evolution of populations at equilibrium conditions of gene flow, inbreeding, and selection. There are, however, few empirical examples of the effects of gene flow into recently isolated, small populations under nonequilibrium conditions, such as are expected following population fragmentation. We studied the effects of inbreeding and gene flow in small, experimental populations of the mustard Brassica campestris (rapa). Replicate populations of five individuals randomly mated in a growth room received treatments of 0, 1, or 2.5 migrants each generation. Plants from the sixth experimental generation were planted in an outdoor common garden to evaluate the effects of the treatments on fitness and the distribution of phenotypic variation. Regression of six fitness components on inbreeding coefficients indicated a negative effect of inbreeding on fitness for five of these components. The 0-migrant treatment had significantly lower fitness than the migrant treatments for four of six fitness components, but fitness did not differ between the 1-migrant and 2.5-migrant treatments. Phenotypic divergence among populations decreased with an increased number of migrants. These data provide empirical evidence of the beneficial fitness effects of a small number of migrants for recently fragmented populations.

Abstract

Resumen: Una teoría enriquecedora ha sido desarrollada para explicar la evolución de las poblaciones en condiciones de equilibrio de flujo de genes, endogamia y selección. Hay, sin embargo, pocos ejemplos empíricos de los efectos del flujo de genes entre poblaciones recientemente aisladas, pequeñas y bajo condiciones de desequilibrio, tales como las observadas después de una fragmentación poblacional. Estudiamos los efectos de la endogamia y el flujo de genes en poblaciones pequeñas experimentales de la mostaza Brassica campestris (rapa). Poblaciones replicadas de cinco individuos cruzadas aleatoriamente en un cuarto de crecimiento recibieron tratamientos de 0, 1 y 2.5 migrantes en cada generación. Las plantas de la sexta generaciones experimental fueron plantadas en un jardín común externo para evaluar los efectos de los tratamientos en la adaptabilidad y la distribución de la variación fenotípica. La regresión de seis componentes de la adaptabilidad con los coeficientes de endogamia indicó un efecto negativo de la endogamia en la adaptabilidad para cinco de estos componentes. El tratamiento de 0 migrantes tuvo significativamente menos adaptabilidad para cuatro de los seis componentes medidos que los tratamientos con migrantes, pero la adaptabilidad no difirió entre los tratamientos con 1 y 2.5 migrantes. La divergencia fenotípica entre poblaciones disminuyó entre poblaciones con un número creciente de migrantes. Estos datos proveen evidencias empíricas de los efectos benéficos de un pequeño número de migrantes en la adaptabilidad de poblaciones recientemente fragmentadas.

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