Genetic diversity and structure of wild Tunisian Thymus capitatus (L.) Hoffm. et Link. (Lamiaceae) assessed using isozyme markers

Authors

  • Imen Ben El Hadj Ali,

    Corresponding author
    1. Laboratory of Plant Biotechnology, National Institute of Applied Sciences and Technology, B.P.676, 1080 Tunis Cedex, Tunisia
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  • Arbi Guetat,

    1. Laboratory of Plant Biotechnology, National Institute of Applied Sciences and Technology, B.P.676, 1080 Tunis Cedex, Tunisia
    2. Botanic Institute of Barcelona (CSIC-ICUB), Passeig del Migdia s.n., 08038 Barcelona, Spain
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  • Mohamed Boussaid

    1. Laboratory of Plant Biotechnology, National Institute of Applied Sciences and Technology, B.P.676, 1080 Tunis Cedex, Tunisia
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E-mail: imenbenelhadjali@yahoo.fr

Abstract

The genetic diversity and population structure of 25 natural populations of Thymus capitatus, from five ecological areas, were analysed using eight isozymes. For all populations, 11 polymorphic loci were detected, and several of them showed rare alleles. A high genetic diversity within populations (Ap = 1.82; P = 62.88%; Ho = 0.116) and an excess of heterozygosity were observed. A high level of inbreeding within populations was observed (FIS = 0.471). High differentiation and low gene flow (Nm = 0.821) were detected among populations (FST = 0.219). The genetic variation within and among ecological groups varied according to the bioclimate. Population structuration depends on geographic distance between sites rather than on bioclimate (Mantel’s test; r = 0.251; P = 0.004). Nei’s genetic distances (D) values calculated between pairs of populations were globally low with a mean of 0.047. The unweighted pairwise groups method using arithmetic average dendrogram showed fourth sub-clusters. Population groupings occur with evident relationship to geographic location. The substantial differentiation and the high genetic similarities between populations indicate that populations have been recently isolated as a result of anthropic pressure. In situ conservation must first focus on populations with a high level of genetic diversity and rare alleles. Ex situ preservation should be elaborated by collecting seeds within populations that showed a high level of genetic diversity in each ecological group.

Résumé

Nous avons analysé la diversité génétique et la structure de 25 populations naturelles de Thymus capitatus de cinq zones écologiques en utilisant huit isozymes. Pour toutes les populations, nous avons détecté 11 loci polymorphes, et plusieurs d’entre eux présentaient des allèles rares. On a observé une grande diversité génétique au sein des populations (Ap = 1.82 ; P = 62,88% ; Ho = 0.116) et un excès d’hétérozygosité. On a aussi observé un fort taux d’inbreeding (FIS = 0.471) et détecté une forte différenciation et un faible flux génétique (Nm = 0.821) parmi les populations (FST = 0.219). La variation génétique au sein et entre les groupes écologiques variaient en fonction du bioclimat. La structuration de la population dépend de la distance géographique entre les sites plutôt que du bioclimat (test de Mantel: r = 0.251; P = 0.004). Les valeurs des distances génétiques de Nei (D) calculées entre des paires de populations étaient globalement basses, avec une moyenne de 0.047. Le dendrogramme UPGMA présentait quatre sous-ensembles. Des groupements de populations surviennent, en relation évidente avec la situation géographique. La différenciation substantielle et les grandes similitudes génétiques entre populations indiquent que des populations ont été isolées récemment suite à la pression anthropique. La conservation in situ doit d’abord se concentrer sur des populations qui ont un fort taux de diversité génétique et des allèles rares. La protection ex situ doit être minutieuse, en collectant des semences parmi les populations qui, dans chaque groupe, présentaient un fort taux de diversité génétique.

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