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Keywords:

  • adaptive differentiation;
  • chromosomes;
  • effective population size;
  • genetic diversity;
  • genetic rescue;
  • habitat fragmentation;
  • outbreeding depression;
  • polyploid
  • cromosomas;
  • depresión exogámica;
  • diferenciación adaptativa;
  • diversidad genética;
  • fragmentación de hábitat;
  • poliploide;
  • rescate genético;
  • tamaño poblacional efectivo

Abstract: Fragmentation of animal and plant populations typically leads to genetic erosion and increased probability of extirpation. Although these effects can usually be reversed by re-establishing gene flow between population fragments, managers sometimes fail to do so due to fears of outbreeding depression (OD). Rapid development of OD is due primarily to adaptive differentiation from selection or fixation of chromosomal variants. Fixed chromosomal variants can be detected empirically. We used an extended form of the breeders’ equation to predict the probability of OD due to adaptive differentiation between recently isolated population fragments as a function of intensity of selection, genetic diversity, effective population sizes, and generations of isolation. Empirical data indicated that populations in similar environments had not developed OD even after thousands of generations of isolation. To predict the probability of OD, we developed a decision tree that was based on the four variables from the breeders’ equation, taxonomic status, and gene flow within the last 500 years. The predicted probability of OD in crosses between two populations is elevated when the populations have at least one of the following characteristics: are distinct species, have fixed chromosomal differences, exchanged no genes in the last 500 years, or inhabit different environments. Conversely, the predicted probability of OD in crosses between two populations of the same species is low for populations with the same karyotype, isolated for <500 years, and that occupy similar environments. In the former case, we recommend crossing be avoided or tried on a limited, experimental basis. In the latter case, crossing can be carried out with low probability of OD. We used crosses with known results to test the decision tree and found that it correctly identified cases where OD occurred. Current concerns about OD in recently fragmented populations are almost certainly excessive.

Resumen: La fragmentación de poblaciones animales y vegetales típicamente lleva a la erosión genética y al incremento de la probabilidad de extirpación. Aunque estos efectos generalmente se pueden revertir mediante el restablecimiento del flujo genético entre los fragmentos de poblaciones, los manejadores a veces fallan debido al temor a la depresión exogámica (DEX). El rápido desarrollo de la DEX se debe principalmente a la diferenciación adaptativa de la selección o fijación de variantes cromosómicas. Las variantes cromosómicas fijadas pueden ser detectadas empíricamente. Utilizamos una forma extendida de la ecuación de criadores para predecir la probabilidad de DEX debido a la diferenciación adaptativa entre fragmentos de poblaciones aisladas recientemente como una función de la intensidad de selección, la diversidad genética, el tamaño poblacional efectivo y las generaciones en aislamiento. Los datos empíricos indicaron que poblaciones en ambientes similares no habían desarrollado DEX aun después de mil generaciones en aislamiento. Para predecir la probabilidad de DEX, desarrollamos un árbol dedecisiones basado en las 4 variables de la ecuación de criadores, el estatus taxonómico y el flujo génico durante los últimos 500 años. La probabilidad predicha de DEX es alta en cruzas entre dos poblaciones cuando las poblaciones tienen por lo menos una de las siguientes características: son especies diferentes, tienen diferencias en cromosomas fijados, no intercambiaron genes durante los últimos 500 años o habitan en ambientes diferentes. Por el contrario, la probabilidad predicha de DEX es baja en cruzas entre dos poblacionesde la misma especie cuando las poblaciones tienen el mismo cariotipo, han estado aisladas por <500 años y ocupan ambientes similares. En el primer caso, recomendamos evitar la cruza o probarla en un nivel limitado, experimental. En el segundo caso, la cruza puede llevarse a cabo con baja probabilidad de DEX. Utilizamos cruzas con resultados conocidos para probar el árbol de decisiones y encontramos que este identifico casos correctamente cuando ocurrió DEX. Las preocupaciones actuales sobre DEX en poblaciones fragmentadas recientemente con toda seguridad son excesivas.