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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO POSGRADO EN CIENCIAS BIOLÓGICAS INSTITUTO DE BIOLOGÍA BIOLOGÍA EVOLUTIVA BIOLOGÍA DE LA CONSERVACIÓN PARA DOS ESPECIES DE MAGNOLIA EN LA REGIÓN LACANDONA, CHIAPAS TESIS QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE: MAESTRA EN CIENCIAS BIOLÓGICAS PRESENTA: MONICA DUHYADI OLIVA GARCÍA TUTOR PRINCIPAL DE TESIS: DR. DAVID SEBASTIAN GERNANDT, INSTITUTO DE BIOLOGÍA, UNAM. COMITÉ TUTOR: DR. GERARDO ADOLFO SALAZAR CHÁVEZ, INSTITUTO DE DE BIOLOGÍA, UNAM. COMITÉ TUTOR: DR. JUAN PABLO JARAMILLO CORREA, INSTITUTO DE ECOLOGÍA, UNAM. TUTORA INVITADO: DR. MARIE-STÉPHANIE SAMAIN, INSTITUTO DE ECOLOGÍA, CENTRO REGIONAL DEL BAJÍO, INECOL A.C. MÉXICO,CD.MX. NOVIEMBRE,2017 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. u~¡m POSGRJ)O~ Ciencias ~iológicas ~ Lic. Ivonne Ramirez Wence Directora General de Administración Escolar, UNAM Presente COORDINACIÓN Me permito informar a usted que en la reunión del Subcomité por Campo de Conocimiento de Ecologia y Manejo Integral de Ecosistemas del Posgrado en Ciencias Biológicas, celebrada el dia 29 de mayo de 2017, se aprobó el siguiente jurado para el examen de grado de MAESTRA EN CIENCIAS BIOLÓGICAS de la alumna OLIVA GARCíA MÓNICA DUHYADI con número de cuenta 302086104 con la tesis titulada " Biologia de la conservación para dos especies de Magnolia en la Región Lacandona, Chiapas" , realizada bajo la dirección del DR. DAVID SEBASTIAN GERNANDT: Presidente: Vocal : Secretario: Suplente: Suplente: DRA ANA LAURA WEGIER BRIUOLO DR. NORBERTO MARTíNEZ MENDEZ DR. JUAN PABLO JARAMILLO CORREA DR. VíCTOR ARROYO RODRíGUEZ DR. GERARDO ADOLFO SALAZAR CHÁVEZ Sin otro particular, me es grato enviarle un cordial saludo. ATENTAMENTE "POR MI RAZA HABLARA EL ESPIRITU" Cd. Universitaria , Cd. Mx., a 16 de octubre de 2017. DR. ADOLFO GERARDO COORDINADOR c.c.p. Expediente del (la) interesado (a). VARRO SIGÜENZA L PROGRAMA COORDINACIQN Unidad d e Posgrado . Coordinación del Posgraclo en Ciencias Biológicas Edificio D, ler. Piso, Circuito de Posgrados Cd. Universitaria Delegación Coyoacán C.P. 04510 México, D.F. Tel. 5623 7002 http://pcbiol.posgrado.unam.mx AGRADECIMIENTOS Con agradecimiento especial a la Universidad Nacional Autónoma de México, al Posgrado en Ciencias Biológicas y al Instituto de Biología por haberme dado la oportunidad de realizar mis estudios en el programa de maestría con orientación en Biología Evolutiva. Agradezco también el apoyo económico a través de la beca de maestría otorgada por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT, 545331). Así como al apoyo financiero otorgado por la Magnolia Society International. Agradecimiento personal al Dr. David Sebastian Gernandt por sus buenos consejos y dirección de esta tesis. Agradecimiento especial a los miembros del Comité Tutoral y al tutor invitado integrado por el Dr. Gerardo Adolfo Salazar Chávez, el Dr. Juan Pablo Jaramillo Correa y la Dra. Marie-Stéphanie Samain. AGRADECIMIENTOS A TÍTULO PERSONAL Al Dr. David Sebastian Gernandt por su amistad y apoyo invertido para revisar esté trabajo. A la Dra. Marie-Stéphanie Samain por transmitirme admiración hacia las magnolias. Agradezco a los miembros del comité tutoral y al jurado de mi examen de tesis por las revisiones, correcciones y buenos consejos. A todos gracias por su colaboración en mi proceso de formación profesional y su revisión de tesis. Agradezco a la Universidad Nacional Autónoma de México, por las instalaciones y su personal, específicamente las del Instituto de Biología de la UNAM. A la Dra. Lidia Cabrera por su apoyo técnico durante mi estancia en el Laboratorio de Biología Molecular del Departamento de Botánica, del Instituto de Biología, UNAM. Al Laboratorio de Secuenciación Genómica de la Biodiversidad y de la Salud del Instituto de Biología, UNAM a cargo de la M. en C. Laura Márquez y al apoyo técnico de las biólogas Patricia Rosas y Noemí Matías. Agradecimiento especial a Rocío González Acosta de la oficia de pogrado del Insituto de Biología por su apoyo y disposición para resolver dudas referentes a la tramitología de la cual depende la permanencia de uno en el Posgrado en Ciencias Biológicas. DEDICATORIA A mi familia y amigos A la diversidad biológica: a partir de pocos tipos celulares se generó todadiversidad existente, resultado de un proceso evolutivo, que sin la variación genética su ruta no hubiese sido trazada, de ahí la importancia de preservarla (Oliva, D 2017) ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN ……………………………………………………………………………15 1.1 La Biología y la genética de la conservación…………………………………….15 1.2 Importancia de la generación de estrategias de conservación………………17 1.3 Herramientas para generar estrategias de conservación……………………...21 1.3.1 Distribución potencial .................................................................................... 21 1.3.1 Marcadores genéticos, el caso de los SSRs ................................................ 22 1.4 La familia Magnoliaceae……………………………………………………………...23 1.4.1 Características de la familia Magnoliaceae ................................................... 23 1.4.2 Distribución de la familia Magnoliaceae ........................................................ 24 1.4.3 Usos y riesgo de extinción para la familia Magnoliaceae .............................. 24 1.4.4 Estudios de diversidad genética para el género Magnolia ............................ 26 2. OBJETIVOS ...............................................................................................................30 2.1 Objetivo general………………………………………………………………………..30 2.2 Objetivos particulares ....................................................................................... 30 3. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN ......................................................................31 3.1 Extinción vegetal en México y cambio de uso de suelo………………………..31 3.2 Biodiversidad de Magnolia en México……………………………………………..33 3.3 Magnolia lacandonica…………………………………………………………………34 3.4 Magnolia mayae………………………………………………………………………..36 4. METODOLGÍA ...........................................................................................................39 4.1 Obtención de material vegetal………………………………………………………39 4.2 Datos obtenidos en campo…………………………………………………………..39 4.3 Obtención de datos de presencia, selección de variables independientes y determinación del área accesible (M)……………………………………………………..39 4.4 Modelación de distribución potencial……………………………………………..42 4.5 Extracción de DNA y amplificación de microsatélites nucleares…………….43 4.6 Detección del número de alelos generados……………………………………...48 4.6.1 Amplificación de microsatélites nucleares con el oligonucleótido universal M13………………………………………………………………………………………………48 4.6.2 Amplificación de microsatélites con marcaje terminal……………………….49 4.7 Análisis de datos………………………………………………………………………49 5. RESULTADOS ...........................................................................................................505.1 Identificación de poblaciones……………………………………………………….50 5.2 Distribución potencial………………………………………………………………...53 5.2.1 Evaluación del modelo .................................................................................. 53 5.2.2 Aporte de variables ........................................................................................ 55 5.2.3 Mapa de distribución potencial ...................................................................... 59 5.3 Análisis de microsatelites en Magnolia lacandonica y Magnolia mayae……63 5.4 Tamaño de los alelos analizados…………………………………………………66 6. DISCUSIÓN. …………………………………………………………………………………68 7. CONCLUSIÓN ………………………………………………………………………………73 8. LITERATURA CITADA ..............................................................................................74 9. APÉNDICE .................................................................................................................93 9.1 Apéndice I: Protocolo de extracción de ADN para M. lacandonica y M. mayae, modificado de Doyle y Doyle, 1987………..…………………………………….93 LISTA DE FIGURAS Figura 1. Áreas Natuarales Protegidas para el estado de Chiapas……………………...32 Figura 2. Fotos tomadas en campo para Magnolia lacandonica…………………………36 Figura 3. Fotos tomadas en campo para Magnolia mayae mayae………………………38 Figura 4. Visualización en Geneious 10.05…………………………………………………49 Figura 5. Localidades identificadas................................................................................50 Figura 6. Análisis ROC y valor del área bajo la curva de Magnolia lacandonica………53 Figura 7. Análisis ROC y valor del área bajo la curva de Magnolia mayae mayae……54 Figura 8. Análisis de componentes principales elaborados con las variables bioclimáticas bioclimáticas de mayor importancia para las poblaciones.........................59 Figura 9. Modelo predictivo de la distribución potencial para Magnolia lacandonica....61 Figura 10. Modelo predictivo de la distribución potencial para Magnolia mayae...........62 Figura 11. Fotografía en transiluminador (UV)……………………………………………..63 Figura 12. Secuencia del nSSRs stm0148………………………………………………….67 LISTA DE TABLAS Tabla 1. Estado de conservación para las especies de la familia Magnoliaceae………26 Tabla 2. Marcadores moleculares usados en el género Magnolia para detectar variación genética……………………………………………………………………………………27 y 28 Tabla 3. Descripción de las variables bioclimáticas para generar el modelo de distribución potencial……………………………………………………………………41 y 42 Tabla 4. Características de los nSSRs nucleares……………………………………46 y 47 Tabla 5. Localidades identificadas para Magnolia lacandonica………………………….51 Tabla 6. Localidades identificadas para Magnolia mayae………………………………..52 Tabla 7. Contribución relativa (%) y aporte exclusivo de cada variable utilizada en el modelo....................................................................................................................56 y 57 Tabla 8. Amplificación cruzada para M agnolia lacandonica utilizando oligonucleótidos diseñados en Magnolia ovobata......................................................................................65 Tabla 9. Tamaño del alelo en poblaciones distantes de M. lacandonica para los nSSRs stm0148 y M10D6……………………………………………………………………………...67 RESUMEN La Selva Lacandona es la última selva húmeda funcional de México. Por su biodiversidad tiene una gran importancia biológica global. Alberga el 18.9% de angiospermas conocidas para el país. Sin embargo, ha sufrido un proceso severo de deforestación desde 1978, aún cuando la zona central de ésta selva se encuentra en un Área Natural Protegida, la Reserva de la Biosfera Montes Azules. Lo anterior pone de manifiesto que por sí solas, las Áreas Naturales Protegidas no garantizan la disminución del riesgo de extinción de las especies. Tal es el caso de Magnolia lacandonica y Magnolia mayae, ambas endémicas de la región y recientemente incluidas como especies en peligro crítico en la Lista Roja de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza. El presente estudio consistió en identificar poblaciones en campo basándose en la distribución del género en la zona con finalidad de modelar la distribución potencial de ambas especies utilizando un algoritmo de máxima entropía. Además se exploró la amplificación cruzada de microsatélites nucleares desarrollados para otras especies de Magnolia con la finalidad de determinar variación genética. Las poblaciones identificadas fueron 18 para M. lacandonica y 4 para M. mayae, en las cuales su estructura demográfica no estuvo bien caracterizada. Para ambas especies la probabilidad de presencia coincide con los datos obtenidos en campo. La mayor probabilidad de presencia se presentó en la porción sur del estado de Chiapas. De los trece nSSRs analizados únicamente amplificaron dos. Estos marcadores resultaron ser monomórficos, lo que impidió obtener datos de diversidad genética para sugerir áreas de conservación prioritaria en base a datos genéticos. Mientras tanto, las aréas obtenidas de distribución potencial sugieren desarrollar una estrategia de conservación tomando en cuenta los usos de M. lacandonica y M. mayae, así como dirigir esfuerzos de muestreos en las aréas correspondientes a la porción sur del estado de Chiapas. ABSTRACT La Selva Lacandona is the last functional rainforest of Mexico. Its high biodiversity gives it great biological importance. It is home to 18.9% of the angiosperms reported for Mexico. However, it has suffered a severe deforestation since 1978, despite the central zone of this forest being in a Protected Natural Area, the Montes Azules Biosphere Reserve. This serves as an example that Natural Protected Areas alone do not guarantee a reduction in the risk of extinction of species. Such is the case of Magnolia lacandonica and Magnolia mayae, both endemic to the Lacandon Jungle and recently categorized as critically endangered species on the Red List of the International Union for the Conservation of Nature. The present study consisted of identifying populations in the field based on the distribution of the genus in the area of the above-mentioned species in order to model the potential distribution for both using the maximum entropy algorithm. Nuclear microsatellites developed for other Magnolia species were evaluated in M. lacandonica and M. mayae to determine whether they cross amplify and to estimate the genetic variation in these species. The populations identified were 18 for M. lacandonica and 4 for M. mayae, in which their demographic structure was not well characterized. For both species the probability of presence coincides with the presence data obtained in the field. The highest probability of presence occurred in the southern portion of the state. Of the thirteen nSSRs analyzed, only two amplified. These two nSSRs turned out to be monomorphic, which prevented the collection of genetic diversity data so there is no raw data available to suggest priority conservation areas based on genetic data. However, the potential distribution areas suggest a conservation strategy that takes into account the uses of M. lacandonica and M. mayae, as well as directs sampling efforts in the areas corresponding to the southern portion of the state of Chiapas. 15 1. INTRODUCCIÓN 1.1 La Biología y la genética de la conservación La biología de la conservación se encarga de estudiar las causas de la pérdida de diversidad biólogica a diferentes niveles: a) paisajes o ecosistemicos, b) asociaciones o comunidades, c) poblaciones, d) especies y e) genes con la finalidad de minimizar dicha pérdida (Soulé, 1991). Mientras que la genética de la conservación utiliza la teoría genética y sus técnicas con la finalidadde mantener la evolución de cada linaje existente, es decir, preservar la evolución futura (Allendorf et al., 2013). Por tanto la biología de la conservación reconoce la necesidad de generar estrategias de conservación consistentes con una perspectiva evolutiva (Carroll et al., 2014; Robert et al., 2017). La evolución de las especies depende de un balance entre adaptación e historia demográfica poblacional (Jones y Hubbel, 2006). Diversos factores demográficos y ecológicos actúan a diferentes escalas, siendo relevante a escala poblacional el tamaño y la densidad de población. En plantas, el modo de polinización, los patrones de fenología y la sincronía floral son ejemplos de factores ecológicos que moldean la estructura demográfica y genética de las poblaciones (Ometto et al., 2015). La fragmentación del hábitat se relaciona de manera directa con una disminución del tamaño poblacional y del flujo génico en las poblaciones naturales, así como con un incremento en la acción de la deriva génica y la endogamia (Henle et al., 2004). La reducción crítica del tamaño poblacional se le conoce como efecto Allee, el cual afecta de manera directa la tasa de reproducción. En 16 plantas altera la interacción con el polinizador (Wittmann et al., 2014). Es importante señalar que la fragmentación en plantas puede tener efectos positivos o neutrales en caracteres asociados con la reproducción (Isagi et al., 2007). El mantenimiento de la diversidad genética resulta primordial desde el punto de vista microevolutivo ya que de ésta depende el mantenimiento de variaciones alélicas que permiten a la especies tener mayor probabilidad de sobrevivir ante cambios ambientales (Setsuko et al., 2007). La conservación de la variabilidad genética se logra gracias al establecimiento de unidades de conservación. Se reconocen dos modalidades: unidades evolutivamente significativas (ESU, Evolutionary Significant Unit, ESU) y unidades de manejo (Managment Units, MU) (Wegier, 2013). Las unidades de manejo (MU) suelen definirse como poblaciones demográficamente independientes cuya dinámica poblacional (por ejemplo, la tasa de crecimiento) depende de las tasas locales de natalidad y muerte más que de la inmigración. Por otro lado, las ESU son grupos de poblaciones conspécificas con aislamiento reproductivo, lo que ha llevado a diferencias adaptativas generando que las poblaciones representen un componente evolutivo significativo de la especie (Palsbøll et al., 2006). Otra manera de diferenciarlas es tomar en cuenta la divergencia de las especies. Las ESU son para grupos de poblaciones que divirgieron hace bastante tiempo, mientras que las MU son para poblaciones de divergencia temprana (Moritz, 1994). 17 1.2 Importancia de la generación de estrategias de conservación Existen varias posturas respecto a la pérdida de biodiversidad. Una de ellas afirma que estamos cerca de la sexta extinción masiva, debida a causas antropogénicas (Ceballos et al., 2015); otra considera que no hay evidencias que puedan confirmar lo anterior, y sugiere que aún es posible describir y proteger una gran variedad de especies antes de que se extingan (Barnosky et al., 2011). Proponentes de esta última postura citan esfuerzos de conservación eficaces, sobrevivencia de especies en paisajes manejados y la capacidad de adaptación ante el cambio climático (Costello et al., 2013). Es de relevancia mencionar que sí los cambios de temperatura suceden tan rápido, la adaptación a nivel poblacional puede verse comprometida, en especial aquellas especies que poseen un ciclo de vida corto, por mencionar un ejemplo: los árboles.(Penuelas et al., 2013; Sinervo et al., 2010; Yang et al., 2016). El debate sobre sí nos encontramos o no en un período de gran pérdida de biodiversidad se centra en cuestionar la metodología usada para determinar las tasas de extinción y diversificación actuales (Benton, 2016; Scholl y Wiens 2016). Pese a lo anterior es evidente que se están perdiendo especies a causa de la reducción del hábitat (Petr et al., 2015). Se estima que una quinta parte de las especies de vertebrados están en peligro de extinción: 32% de los anfibios, 31% de los tiburones y rayas, 25% de los mamíferos y 13% de las aves (Veron et al., 2015). En invertebrados se ha prestado menor atención en estimar el porcentaje de extinción (Régnier et al., 2015). Una evaluación reciente en plantas realizada 18 por el Royal Botanic Gardens de Kew, estimó que de las 390,000 plantas vasculares, 50,000 se encuentran en riesgo de extinción (Cronk, 2016). La implementación de estrategias de conservación a escalas global, regional y local es necesaria para conservar la biodiversidad y dictaminar políticas públicas. Para lograr una implementación adecuada resulta imprescindible la identificación sistemática y correcta de cada especie, es decir, resolver ambigüedades de nomenclatura. Por tanto, si no se considera lo anterior, no se obtendrán análisis de distribución correctos y cualquier estrategía de conservación podría ser inapropiada (Paton et al., 2009). Una base importante para todas las acciones de conservación es la Estrategia Global para la Conservación Vegetal (EGCV) o Global Strategy for Plant Conservation (GSPC), aprobada en abril del 2002. Tiene cinco objetivos principales: (i) entender y documentar la diversidad; (ii) conservarla; (iii) usar los recursos vegetales de manera sustentable; (iv) promover educación ambiental en torno a la diversidad de plantas y (v) tener la capacidad para conservarla (Paton et al., 2009). De las herramientas que contribuyen en la generación de estrategias de conservación adecuadas son los análisis de diversidad genética y de distribución potencial. La GSPC utiliza la Lista Roja de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (International Union for Conservation of Nature, IUCN). La finalidad de la IUCN última es mantener bases de datos donde se presentan los niveles de preocupación sobre las especies, proporcionando su 19 estado de conservación y distribución (Juffe et al., 2016). Desde su establecimiento la Lista Roja ha sido usada ampliamente en el contexto científico y político. La Lista Roja evalúa el riesgo de extinción tomando en cuenta aspectos en la reducción poblacional y el rango de distribución (Mace et al., 2008). Sus criterios son: extinto (Extinct, EX), extinto en el medio silvestre (Extinct in the Wild, EW), en peligro crítico (Critically Endangered, CR), en peligro (Endangered, EN), vulnerable (Vulnerable, VU), casi amenazado (Near Threatened, NT) y preocupación menor (Least Concern). Entre los que se desconoce el riesgo de extinción están los evaluados con datos deficientes (Data Deficient, DD) y los no evaluados (Not Evaluated, NE) (Rodrigues et al., 2006). La IUCN cuenta con varios grupos especialistas (Species Survival Commision, SSC) encargados de analizar el estado de conservación de varios taxones y los efectos del cambio climático (Standards and Petitions Working Group, 2016). A continuación, se mencionan algunos de los grupos especialistas, específicamente para plantas: del ártico, Lista Roja para plantas de Brasil, grupo especialista para briofitas, grupo especialista de plantas suculentas y cactáceas, grupo especialista para plantas carnívoras y grupo global especialista en árboles (Global Tree Specialist Group). Entre los trabajos realizados por estos grupos se encuentran el estado de conservación y plan de acción para cactáceas y plantas suculentas (Oldfield, 1997), y el reporte anual del grupo especialista de plantas carnívoras (Cantley, 2014). Del grupo especialista en árboles se desprende la Lista Roja para Magnoliaceae, robles, arces, árboles de Asia Central y árboles del 20 bosque nuboso de México (Rivers et al., 2016). Estas listas permiten priorizar esfuerzosde conservación de acuerdo al nivel de preocupación asignado. La EGCV engloba al Convenio sobre Diversidad Biológica (CDB) firmado en 1992. México se adhirió a dicho compromiso desde su creación, ratificándolo en 1993 (CONABIO, 2012), lo cual derivó en la creación de la Ley General de la Vida Silvestre (LGVS), la publicación de la Norma Oficial Mexicana NOM-059- SEMARNAT-2001, actualizada en 2010 y en estudios que permitieron evaluar el estado de la diversidad biológica de la República Mexicana plasmados en publicaciones como el Capital Natural de México. La Norma Oficial Mexicana NOM-059-SEMARNAT-2010 proporciona un listado de las especies de flora y fauna silvestre terrestre y acuática en peligro de extinción, amenazadas y las sujetas a protección especial. Las categorías para evaluar el riesgo de extinción incluyen: probablemente extinta en el medio silvestre (E), en peligro de extinción (P), amenazadas (A) y sujetas a protección especial (Pr). Para 2010 se hicieron modificaciones en esta ley derivando en la NOM-059- SEMARNAT-2010. Las categorías especificadas dentro de esta norma se basan en lo dictaminado por el Método de Evaluación del Riesgo de Extinción de las Especies Silvestres en México (MER) en respuesta a las categorías de la Lista Roja, la cuales requieren un conocimiento demográfico detallado de los organismos (Collen et al., 2016). Los criterios del MER son: amplitud de la distribución del taxón en México, estado del hábitat con respecto al desarrollo natural del taxón, vulnerabilidad biológica intrínseca del taxón e impacto de la actividad humana sobre el taxón (Sánchez et al., 2007). 21 1.3 Herramientas para generar estrategias de conservación 1.3.1 Distribución potencial La comprensión de los patrones de distribución requiere entender la sinergia existente entre factores ecológicos, evolutivos y geográficos (Osorio et al., 2016). Existen algoritmos que permiten modelar la distribución en función de variables ambientales y de datos fisiológicos. Los primeros conocidos como modelos correlativos y los segundos como mecanicistas (Kearney y Warren, 2009). En los modelos correlativos se tienen aquellos que utilizan datos de presencia y ausencia verdaderas y otros que solo utilizan presencias, por ejemplo maxent (Shabani et al., 2016). Dichos modelos predicen el hábitat idóneo para las especies (Escobar y Meggan, 2016). Se sabe que los modelos mecanicistas se acercan más al nicho fundamental, siendo el nicho realizado un subconjunto de este (Phillips et al., 2006). Es decir, la distribución potencial se refiere a los lugares donde la especie puede vivir, mientras que el realizado comprende los lugares donde vive la especie actualmente (Jiménez et al., 2008). El resultado de la modelación es una hipótesis de la distribución potencial de las especies (Jarnevich et al., 2015). Modelar la distribución geográfica potencial resulta ser una herramienta útil que permite identificar poblaciones de especies raras y en peligro de extinción (Särkinen et al., 2013) así como desarrollar estrategias de conservación y manejo de la biodiversidad (Guisan et al., 2007). Además, ayuda a evaluar los efectos potenciales del cambio climático (Franklin et al., 2013). 22 1.3.1 Marcadores genéticos, el caso de los SSRs Los marcadores genéticos permiten detectar poblaciones con una diversidad genética reducida. Gracias a ellos puede identificarse homocigosidad, producto de la reproducción entre individuos relacionados, la cual es una expresión de alelos recesivos deletéreos que incrementan la probabilidad de extinción de poblaciones pequeñas; depresión por endogamia (Idrees y Irshad, 2014; Kardos et al., 2016). Determinar aspectos de esta índole, resulta primordial para dirigir esfuerzos de conservación (Whiteley et al., 2014). Los primeros marcadores utilizados para detectar variación genética fueron las isoenzimas. Posteriormente fueron complementadas por los RFLPs (Restriction-Fragment Length Polymorphisms) (Schulman, 2007). Con el desarrollo de la reacción en cadena de la polimerasa (Polymerase Chain Reaction, PCR) tomaron ventaja marcadores codominantes. Lo anterior implica la expresión de dos alelos simultáneamente. Tal es el caso de los microsatélites, conocidos como SSRs (Simple Sequence Repeats), los cuales se caracterizan por ser secuencias cortas de una a seis pares de bases repetidas en un alto número de veces. Tienen una tasa de mutación alta, estimada entre 10-2 y 10-6 por nucleótido por generación en varios organismos (Bhargava y Fuentes, 2010). El mecanismo que explica su alto grado de polimorfismo es la acumulación de errores producidos por el deslizamiento de la polimerasa durante la replicación (Hosseinzadeh et al., 2016). Se definen por el tipo particular de unidades de repetición y por su longitud (Madesis et al., 2013). Cuando las regiones flanqueantes de los microsatélites se encuentran conservadas, se facilita el uso de SSRs desarrollados para una 23 especie en taxa relacionados, siempre y cuando las tasas de mutación permanezcan constantes (Schlötterer, 2000; Delghandi et al., 2016; Oliveira et al., 2016). 1.4 La familia Magnoliaceae 1.4.1 Características de la familia Magnoliaceae La familia Magnoliaceae es un grupo de árboles con alrededor de 314 especies distribuidas en dos subfamilias: Magnolioideae y Liriodendroidae. La primera incluye al género Magnolia L. y la segunda al género Liriodendron L. Fósiles con las características propias de la familia Magnoliaceae aparecen aproximadamente 100 millones de años atrás en el Cretácico tardío (Azuma et al., 2001). Las especies de esta familia se caracterizan por presentar hojas simples medianas a grandes, enteras, en espiral, persistentes o caducas con estípulas grandes. Las flores presentan androceos y gineceos numerosos arreglados en forma espiral sobre un eje con tépalos separados. La maduración del carpelo constituye un polifolículo (Kim et al., 2001; Nie et al., 2008). La flor grande de las magnolias era considerada como una organización floral primitiva (Endress, 1994). Sin embargo, estudios filogenéticos recientes y el descubrimiento de fósiles han demostrado que las flores pequeñas con pocos órganos predominaron en las angiospermas de divergencia temprana. El carácter de flor grande se considera una característica especializada dentro de esta familia (Xu y Rudall, 2006). Por esta razón las especies de esta familia son consideradas como excelentes modelos para comprender el origen y diversificación de las angiospermas (Soltis et al., 2011; Nie et al., 2008). Por ejemplo, en M. stellata (Siebold & Zucc.) Maxim. se ha http://www.theplantlist.org/tpl1.1/record/kew-117853 24 comprobado la conservación del ortólogo AGAMOUS (AG), factor de transcripción que determina la identidad del estambre y carpelo, lo que ha permitido comprender el origen y domesticación de plantas con doble flor, así como la evolución del fenotipo floral en las angiospermas basales (Zhang et al., 2015) 1.4.2 Distribución de la familia Magnoliaceae La familia Magnoliaceae se caracteriza por presentar una distribución disyunta. El 80% de las especies están distribuidas en el sureste asiático, particularmente en el sur de China. El 20% restante están distribuidas en el norte y sur de América (Liu et al., 2015). La explicación de este patrón de distribución es la existencia de un continuo de vegetación en el Terciario temprano conocido como bosque boreotropical. De acuerdo con esta hipótesis, se considera al este asiático como una zona de mayor diversidad debido a características climáticas y topográficas particulares de esta región (Donoghue y Smith, 2004). Estas características favorecieron la preservación de relictos y eventos de diversificación recientes (Cao et al., 2016). Los países que cuentan con mayor diversidad son China con108 especies, Colombia con 33 especies y México con 30 especies (Rivers et al., 2016). 1.4.3 Usos y riesgo de extinción para la familia Magnoliaceae Los árboles de esta familia se consideran atractivos por sus flores, follaje, madera y por poseer propiedades medicinales (Cicuzza et al., 2007). Por ejemplo, Magnolia officinalis Rehder & E.H.Wilson es utilizada en afecciones intestinales y pulmonares en la medicina tradicional China (Yan et al., 2013). En esta especie se ha identificado al magnolol y al honokiol, metabolitos secundarios con propiedades http://www.theplantlist.org/tpl1.1/record/kew-117741 25 anticancerígenas (Chilampalli et al., 2013). En México se reconoce a la M. mexicana DC. por poseer propiedades curativas en afecciones cardiacas (Bucay, 2002). Desde el establecimiento de la IUCN, un grupo especialista en árboles (IUCN/SSC Global Tree Specialist Group) reconoció a la familia Magnoliaceae como grupo prioritario de conservación (Cicuzza et al., 2007). Las principales amenazas para estos árboles son la tala excesiva, junto con la pérdida de hábitat por cambio del uso de suelo para agricultura y ganadería. El último análisis realizado por la IUCN reporta que un 80% de las especies se encuentran amenazadas. Los detalles del análisis de la evaluación realizada por la Lista Roja se presentan en la Tabla 1. De ahí la urgencia de desarrollar actividades forestales sostenibles en torno a esta familia (Rivers et al., 2016). La Norma Oficial Mexicana NOM-059-SEMARNAT-2010 (SEMARNAT, 2010) tiene registradas a M. dealbata Zucc., M. iltisiana Vazquez y M. mexicana DC. como especies en peligro (P) y M. schiedeana Schltl. como especie amenazada (A). 26 Tabla 1. Estado de conservación para las especies de la familia Magnoliaceae de acuerdo a las categorías de la Lista Roja. Tabla tomada de Rivers et al. (2016). Categoría de Lista Roja Número de especies Extinto En peligro crítico En peligro Vulnerable Casi amenazado Preocupación menor Datos deficientes No evaluados Total 0 37 84 26 13 47 97 10 314 1.4.4 Estudios de diversidad genética para el género Magnolia El primer estudio para detectar diversidad genética fue realizado en Magnolia tripetala (L.) L. con aloenzimas (Qiu y Parks, 1994). Posteriormente se desarrollaron oligonucleótidos para la amplificación de nSSRs en M. obovata Thunb. (Isagi et al., 1999) y M. kwangsiensis Figlar & Noot (Lin et al., 2011). Los nSSRs de M. obovata han sido utilizados con éxito en M. sieboldii subsp. japónica K.Ueda (Kikuchi & Isagi, 2002) y M. stellata (Setsuko et al., 2004; Ueno et al., 2005). Posteriormente también se desarrollaron oligonucleótidos específicos para M. stellata (Setsuko et al., 2005). En la Tabla 2 se muestra el tipo de marcadores utilizados en Magnolia para detectar variación genética. 27 Tabla 2. Marcadores moleculares usados en el género Magnolia para detectar variación genética. Tabla tomada de Cires et al. (2013). Taxón Método Referencia Magnolia amoena W.C. Cheng Magnolia cathcartii (Hook.f.&Thomson) Magnolia chapensis (Dandy) Sima Magnolia compressa Maxim. Magnolia compressa Maxim. Magnolia coriacea (Hung T.Chang & B.L.Chen) Figlar Magnolia coriacea (Hung T.Chang & B.L.Chen) Figlar Magnolia decidua (Q.Y.Zheng) V.S.Kumar Magnolia ernestii Figlar Magnolia espinalii (Lozano) Govaerts Magnolia fraseri Walter Magnolia grandis (Hu & W.C.Cheng) V.S.Kumar Magnolia kwangsiensis Figlar & Noot Magnolia kwangsiensis Figlar & Noot Magnolia macrophylla Michx. RAPD (14) AFLP (3) RAPD (19) Aloenzimas RAPD (13) / 1 región no codificante de cpDNA SSR (12) ISSR (10) / SSR (11) ISSR (10) RAPD (90) AFLP (3) Aloenzimas ISSR (9) AFLP (3) nSSR (14) Aloenzimas Liu et al., 2004 Zhang et al., 2010 Jingmin et al., 2005 Lin, 2001 Lu et al., 2002 Zhao et al., 2009 Zhao et al., 2012 Liao et al., 2012 Xiang et al., 2009 López et al., 2008 Qiu y Parks, 1994 Chen et al., 2010 Zhao et al., 2010 Lin et al., 2011 Qiu y Parks, 1994 28 Magnolia maudiae (Duun) Figlar Magnolia obovata Thunb. Magnolia obovata Thunb. Magnolia obovata Thunb. Magnolia obovata Thunb. Magnolia officinalis Rehder & E.H.Wilson Magnolia officinalis subsp. biloba Rehder & E.H.Wilson Magnolia schiedeana Schltl. Magnolia sharpii V.V.Miranda Magnolia sieboldii K.Koch Magnolia stellata (Siebold & Zucc.) Maxim. Magnolia stellata (Siebold & Zucc.) Maxim. Magnolia stellata (Siebold & Zucc.) Maxim. Magnolia stellata (Siebold & Zucc.) Maxim. Magnolia stellata (Siebold & Zucc.) Maxim. Magnolia tripetala (L.) L. Magnolia virginiana L. nSSR (10) / cpSSR (3) nSSR (11) nSSR (8) nSSR (5) nSSR (4) AFLP (4) ISSR (12) cpDNA (6) / ISR (34) cpDNA (6) / ISR (34) *nSSR (4) *nSSR (6) nSSR (30) *nSSR (4) / cpSSR (3) nSSR (10) nSSR (10) Aloenzimas Regiones no codificantes de cpDNA (7) Sun et al., 2010 Isagi et al., 1999 Isagi et al., 2000 Isagi et al., 2004 Isagi et al., 2007 He et al., 2009 Yu et al., 2011 Newton et al., 2008 Newton et al., 2008 Kikuchi et al., 2002 Setsuko et al., 2004 Setsuko et al., 2005 Ueno et al., 2005 Setsuko et al., 2007 Tamaki et al., 2008 Qiu y Parks, 1994 Azuma et al., 2011 29 El asterisco indica las especies en las que se utilizaron los nSSR desarrollados para M. obovata. El número en paréntesis indica el número de oligonucleótidos analizados. 30 2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo general Evaluar la distribución geográfica y llevar a cabo un estudio piloto sobre la variación genética de M. lacandonica y M. mayae en el estado de Chiapas con la finalidad de proponer una estrategia adecuada de conservación. 2.2 Objetivos particulares • Identificar poblaciones para las dos especies con base en la información existente y exploración de campo. • Determinar la distribución potencial de ambas especies con la finalidad de desarrollar programas de manejo adecuados. • Explorar el uso de nSSR desarrollados para otras especies de Magnolia con la finalidad de determinar variación genética en ambas especies. 31 3. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN 3.1 Extinción vegetal en México y cambio de uso de suelo La última evaluación realizada en México sobre la diversidad de plantas vasculares reporta 23,314 especies distribuidas en 73 órdenes, 297 familias, 2854 géneros, 21 841 especies y 1414 categorías subespecíficas (Villaseñor, 2016). Las cifras anteriores ubican a México como el cuarto país con mayor diversidad florística a nivel mundial, diversidad que está en riesgo. En México la deforestación se considera una de las principales causas de pérdida de biodiversidad vegetal (Bray et al., 2004), junto con la colecta y el comercio ilegal, principalmente de especies epifitas de las familias Araceae, Bromeliaceae, Cactaceae, Crassulaceae, Lentibulariaceae, Lycopodiaceae y Orchidaceae (Flores y Valencia 2007). Baena y Halffter (2008) estimaron la pérdida promedio de área de distribución (km2/ año) para aves y mamíferos, además de documentar las especies de animales y plantas extintas en México (incluyendo solo vertebrados y espermatofitas). Para plantas se encontraron 26 especies desaparecidas, de las cuales se confirmó la extinción de 20 de ellas. Otras cinco no pudieron ser confirmadas y una sobrevive en otro país que también hace parte de su distribución natural; 20% de las especies desaparecidas fueron endémicas de la Isla Guadalupe y los estados de Hidalgo, Veracruz y Jalisco. Chiapas es el segundo estado con mayor endemismos (Aguilar V, 2011; Rzedowski J, 1991; Velázquez et al., 2016), reflejo de su gran diversidad biológica.Al sur del estado se localiza la Selva Lacandona, la última selva funcional de México que alberga 22% de la biodiversidad del país (García et al., 2015). 32 Martínez et al. (1994) reportó un total de 3400 especies de plantas vasculares distribuidas en 61 familias. Entre 1960 y 2000, perdió cerca del 63% de su vegetación original (Méndez, 2010). Reflejo de la pérdida de cobertura vegetal para el estado (Fig. 1). Figura 1. Pérdida de vegetación arbórea (2000-2014) y Areas Naturales Protegidas correspondientes a la región biogeográfica de Chiapas. Elaboración propia. 33 3.2 Biodiversidad de Magnolia en México Siete de los países más ricos en diversidad de magnolias se localizan en el este y sureste de Asia. El otro centro de diversidad está localizado en el neotrópico concentrándose en Colombia, México y Ecuador (Rivers et al., 2016). Actualmente se reconocen 30 especies de Magnolia para México pertenecientes a las secciones Magnolia y Talauma. De las cuales únicamente seis han sido catalogadas en peligro crítico por parte de la Lista Roja (Rivers et al., 2016). Para el estado de Chiapas se reconocen seis especies pertenecientes a la sección Magnolia: M. mayae A.Vázquez & Farrera, M. poasana Dandy, M. sharpii Miranda y M. yocoronte Dandy; y dos especies para la sección Talauma: M. mexicana DC. y M. lacandonica A.Vázquez, Pérez-Farr. & Mart.-Camilo. En México, se han hecho estudios demográficos que demuestran que la tasa de crecimiento de la Magnolia dealbata no ha disminuido a pesar de la presencia de ganado; esto gracias a que no es una especie paleatable (Sánchez y Pineda, 2009). Sin embargo, al igual que la mayoría de especies del género Magnolia, se encuentran en zonas donde la fragmentación del hábitat está latente, debido ala expansión de áreas agrícolas y ganaderas. Por lo anterior, Magnolia dealbata está considerada en peligro de acuerdo a las normas mexicanas y son necesarias las medidas de conservación pertinentes. 34 3.3 Magnolia lacandonica Magnolia lacondonica A. Vázquez, Pérez-Farr. & Mart. -Camilo es un árbol de 28 a 35 m de altura; sus hojas miden 18–22.5 × 0.75–11.0 y las ramas y pecíolos se caracterizan por ser de color amarillo y pubescentes. Las flores son de color blanco cremoso, con sépalos de 3.4–5.8 × 3.7–5.0 cm y 6 pétalos; los pétalos externos miden 6.0–6.2 × 2.7–3.2 cm y los internos miden 4.8–5.8 × 2.5–3.3 cm. El olor de las flores se asemeja al de la guanábana (Annona muricata L.). Los frutos tienen una dimensión de 11.5 × 9.5 cm. Las semillas son de 1.0–1.2 cm con una sarcotesta rojiza (Vázquez et al., 2013b). Las características que permiten distinguir a esta especie son la manera de desprender de las porciones abaxiales de los carpelos a partir del eje del fruto, que ocurre de uno en uno, las hojas principalmente elípticas, los frutos globosos a subglobosos (rara vez ovoides) y carpelos 61–70 con una longitud de 3–3.7 cm (Vázquez et al., 2013b). Magnolia lacandonica se distribuye en la selva alta perennifolia de Marqués de Comillas, Chiapas. Es una especie endémica de la región Usumacinta- Lacandona en lo que corresponde a la selva mediana y alta perennifolia de la región hidrográfica Grijalva-Usumacinta (RH30), cuenca-subcuenca hidrográfica Lacantún. Sus nombres comunes incluyen “tajchak” (Lacandón), “jolmashté” (Tzeltal), “anonillo”, “canelo” o “magnolia” (Español). Se sugiere podría encontrarse en el sureste de Tabasco, así como en la porción guatemalteca del río Usumacinta (Vázquez et al., 2013b). 35 Magnolia lacandonica pertenece a la sección Talauma al igual que M. zoquepopolucae. Es similar a M. mexicana en términos de frutos y hojas, pero las flores difieren en el número de carpelos y estambres. Los pétalos son de color blanco mientras que en M. mexicana se tiñen de purpura. También es muy similar a M. zoquepopolucae en la forma del fruto. La característica que permite diferenciarlas es el número de carpelos y su distribución, M. lacandonica se distribuye en la Selva Lacandona, Chiapas, mientras que M. zoquepopolucae se distribuye en Santa Marta, Veracruz (Vázquez et al., 2013c). Es una especie altamente vulnerable debido al cambio de uso de suelo para el establecimiento de pastizales y desarrollo de la agricultura. La madera de este árbol es valorada por la población local. En la localidad tipo se encuentra un solo individuo adulto y dos en la cascada de Misolhá, los cuales se encuentran bajo protección. En la Reserva de la Biosfera de Montes Azules dentro de la Estación Biológica Tropical de Chajul (UNAM) se encuentran varios individuos también bajo protección (Vázquez et al., 2013). Esta especie se encuentra catalogada en peligro crítico de acuerdo a las evaluaciones realizadas por la Lista Roja (Rivers et al., 2016). Se requiere identificar el mayor número de poblaciones con la finalidad de generar medidas de protección de acuerdo a las normas mexicanas (SEMARNAT, 2010). 36 Figura 2. Fotografías de Magnolia lacandonica. A. Acercamiento a la copa dónde puede observarse el fruto. B. Árbol. C. Otra perspectiva de la copa del árbol. D. Hojas. E. Brote floral. F-G. Distintas perspectivas del brote floral. Fotos tomadas por Esteban Martínez en Ocosingo, Chiapas. 3.4 Magnolia mayae Magnolia mayae A. Vázquez & Farrera es un árbol de 15 a 25 m de altura; sus hojas miden 33–43 × 8.5–13.5 cm, la corteza de las primeras ramas es de color marrón claro y los peciolos son ásperos y oscuros. Las flores son de color blanco, con sépalos de 7–8 × 4.6–4.9 cm y 6 pétalos; los pétalos externos miden 5.5–9.6 × 2.8–5.5 cm y los internos miden 5–8.3 × 2.2–4.5 cm. Los frutos tienen una dimensión de 8–10 × 4–5 cm. Las semillas son de 0.82–0.85 cm. Las características que permiten distinguir a esta especie son el fruto, que va de oblongo a ovobado, y se caracteriza por tener una textura similar al fieltro o al 37 terciopelo; es de color amarillo, debido a la presencia de pelos de 2 mm de largo. Florece al finalizar la primavera y el fruto aparece de septiembre a diciembre (Vázquez et al., 2012). Esta especie se distribuye en los municipios La Independencia y Yajalón, Chiapas así como en Huehuetenango, Guatemala y en áreas cercanas a este departamento (Vázquez et al., 2013c). En México es altamente valorada por la población local como árbol de sombra en los cafetales. En La Trinitaria se observaron once individuos a lo largo de un transecto de 400 m de largo cercanos a una plantación de café; solo dos individuos eran maduros (Vázquez et al., 2012). Para el estado de Chiapas se reconocen cuatro especies pertenecientes a la sección Magnolia: M. mayae, M. poasana, M. sharpii y M. yocoronte (Vázquez et al., 2013b). El fruto pubescente de color amarillo de M. mayae es similar al de M. sharpii. Difieren en que M. mayae posee hojas más estrechas y menor número de estambres y carpelos. Magnolia mayae tiene hojas glabras al igual que M. yoroconte. Las diferencias para poder distinguir estas dos especies incluyen el tamaño de las hojas, que miden 33–43 cm en M. mayae vs (7–) 9–19 (–23) cm en M. yoroconte; M. mayae tiene pocos estambres (95 vs 100–145); frutos más largos (8–10 × 4–5 cm vs 4–6 × 2–4 cm); más carpelos (42–57 vs (25–) 40–42) y la pared dorsal de los carpelos cubierta densamente de pubescencia amarilla vs glabra. 38 Al igual que M. lacandonica, M. mayae se encuentra catalogada en peligro crítico (Rivers et al., 2016). Dado que es una especie rara se recomienda protegerla de acuerdo a las normas oficiales mexicanas (SEMARNAT, 2010). Figura 3. Fotografías de Magnolia mayae. A. Hojas. B. Polifolículo. C. Corteza del árbol. D. Pecíolo. E. Árbol. Fotos tomadas por Esteban Martínez en La Trinitaria, Chiapas. A B C E G 39 4. METODOLGÍA 4.1 Obtención de material vegetal Para la obtencióndel material vegetal se realizó un viaje de colecta en el estado de Chiapas. Se tomó en cuenta la descripción de estas especies (Vázquez et al., 2012; Vázquez et al., 2013) y el conocimiento previo sobre la distribución del género en la zona (comunicación personal Martínez, 2013). Una vez identificadas las poblaciones se colectaron fragmentos de hojas del mayor número de individuos, así como ramas, hojas, flores y frutos para herborizar. Las hojas fueron preservadas en gel de sílice para la posterior extracción de ADN. 4.2 Datos obtenidos en campo Se contabilizó el número de plántulas, juveniles y adultos. A los árboles juveniles y adultos se les midió el perímetro a la altura del pecho. Se registraron las coordenadas en DGS (GPSmap 60CSx y GPSmap 62s) para cada uno de los individuos localizados en cada una de las poblaciones identificadas. 4.3 Obtención de datos de presencia, selección de variables independientes y determinación del área accesible (M) Para la generación del modelo de nicho se utilizaron como datos de presencia los puntos de las poblaciones identificadas para M. lacandonica y M. mayae. Las variables predictivas utilizadas fueron 21, de las cuales 19 fueron bioclimáticas y 2 topográficas. Las variables bioclimáticas se obtuvieron del sitio web de WorldClim (Hijmans et al., 2005; www.worldclim.org), con una resolución de 30 arcos segundo (∼1 km2) correspondientes al período 1950–2000. En la Tabla 3 se presenta una descripción de dichas variables. Las variables topográficas de 40 pendiente y aspecto (variables 20 y 21) se obtuvieron del Instituto Nacional de Estadística y Geografía, INEGI. Utilizandose a la misma resolución que las bioclimáticas. Estas últimas son importantes para determinar la distribución de una planta (Clark, 2002). La pendiente modifica la disponibilidad de sustrato y nutrientes, mientras que el aspecto es un indicador de las variaciones en la incidencia de luz solar y el estrés hídrico (estas son afectadas por la orientación del terreno respecto al sol). Las capas de las variables obtenidas fueron recortadas tomando en cuenta como área accesible de cada una de las especies (M) (Soberón & Peterson, 2005) la región biogeográfica en la que se encuentra contenido el estado de Chiapas (Ferrusquia-Villafranca, 1990) en donde estas dos especies son endémicas. Si bien estas especies podrían potencialmente encontrarse en Guatemala (se cuentan con registros para M. mayae en Guatemala (Vázquez et al., 2013c)) se eligió la provincia de Chiapas ya que el objetivo de este trabajo es plantear una estrategia de conservación únicamente para México. Previo a seleccionar las variables más relevantes se realizó un análisis preliminar con todas las variables para posterior evaluación del aporte de cada una a la ganancia total del modelo (jackknife) (Guisan & Zimmermann 2000; Cárdenas et al., 2014). Posteriormente se realizó un análisis de componentes principales (ACP) con las variables que explicaron una mayor variación del modelo (Cruz et al., 2014) para cada especie de manera independiente. 41 Tabla 3. Descripción de las variables bioclimáticas para generar el modelo de distribución potencial. Clave Bio1 Bio2 Bio3 Bio4 Bio5 Bio6 Bio7 Bio8 Bio9 Bio10 Bio11 Bio12 Bio13 Descripción Temperatura promedio anual (°C) Oscilación diurna de la temperatura (°C) Isotermalidad (°C) (cociente entre parámetros 2 y 7 Estacionalidad de la temperatura (coeficiente de variación, en %) Temperatura máxima promedio del periodo más cálido (°C) Temperatura mínima promedio del periodo más frío (°C) Oscilación anual de la temperatura (°C) (cociente entre parámetros 5 y 6) Temperatura promedio del cuatrimestre más lluvioso (°C) Temperatura promedio del cuatrimestre más seco (°C) Temperatura promedio del cuatrimestre más cálido (°C) Temperatura promedio del cuatrimestre más frío (°C) Precipitación promedio anual (mm) Precipitación del periodo más lluvioso (mm) 42 Bio14 Bio15 Bio16 Bio17 Bio18 Bio19 Bio 20 Bio 21 Precipitación del periodo más seco (mm) Estacionalidad de la precipitación (coeficiente de variación, en %) Precipitación del cuatrimestre más lluvioso (mm) Precipitación del cuatrimestre más seco (mm) Precipitación del cuatrimestre más cálido (mm) Precipitación del cuatrimestre más frío (mm) Pendiente Aspecto 4.4 Modelación de distribución potencial Para obtener la distribución potencial de M. lacandonica y M. mayae se utilizó el programa Maxent versión 3.3.3k (Phillips et al., 2006; Elith et al., 2011). Esta técnica de modelación ha demostrado tener buen rendimiento aun con número bajo de localidades de presencia (Elith et al., 2011; Estrada et al., 2016; Pearson et al., 2007; Wisz et al., 2008). Se hicieron 10 modelos empleando distintas combinaciones de puntos de entrenamiento y validación. La selección de puntos se llevó a cabo con el método “bootstrap” empleando el 80% de los registros como puntos de entrenamiento y el 20% restante como puntos de validación. La precisión del modelo fue evaluada de acuerdo al valor del área bajo la curva (Area Under the Curve, AUC) y de las curvas característica operativa del receptor (Receiver Operating Curves, ROC). Los modelos con valores de AUC por encima de 0.75 son considerados aceptables y con suficiente capacidad discriminativa (Martínez et al., 2016). ROC permite discriminar entre los valores de comisión y 43 omisión (Hernández et al., 2006). Lo anterior se relaciona con los valores de sensitividad (tasa de verdaderos positivos) y de especificidad (tasa de falsos positivos) del modelo (Phillips et al., 2006). Es decir, la predicción hecha por el modelo tiene la capacidad de discriminar entre los registros para generar el modelo y los registros de prueba elegidos aleatoriamente (Ortiz et al., 2012). 4.5 Extracción de DNA y amplificación de microsatélites nucleares Se obtuvó ADN genómico a partir de hojas preservadas en silica gel mediante el método de CTAB (Doyle y Doyle, 1987) de 135 individuos de M. lacandonica y 18 individuos de M. mayae. La cantidad de tejido a partir del cual se extrajo ADN fue de una dimensión de 5 x 5 mm aproximadamente. Posteriormente se realizó la amplificación de nSSRs diseñados para M. obovata (Isagi et al., 1999) perteneciente a la sección Rhytidospermun, M. stellata (Sesuko et al., 2005) a la sección Yulania y M. kwangsiensis a la sección Kmeria (Lin et al., 2011) en 20 individuos correspondientes a poblaciones distantes de M. lacandonica. En el Apéndice I se especifican los detalles sobre la metodología de extracción de ADN. La metodología no incluyó un paso de purificación adicional. Previo a realizar la reacción en cadena de la polimerasa se determinó la calidad y cantidad extraída de ADN en un Nanodrop (Thermo Fisher Scientific) esto con la finalidad de tener la misma concentración de ADN en la reacción de amplificación. La concentración final de la reacción de amplificación en un volumen de 25 µL para los nSSRs sin marcar M6D1, M6D3, M6D4, M6D8, M6D10, M10D6, M10D8, M10D3, M15D5 M17D3, M17D5, stm0148 y Ksep04 fue: buffer (10 µM Tris- HCl, pH 8.3, 50 µM KCl), 1.5 µM MgCl2, 0.2 µM dNTP's (Invitrogen), 0.4 44 µg/µL BSA, 0.4 µM del oligonucleótido directo (forward), 0.4 µM del oligonucleótido reverso (reverse) y 0.625 Unidades de polimerasa (AmpliTaq DNA Polymerase, Life Technologies). La amplificación se realizó en un termociclador (Applied Biosystems 2720) bajo las siguientes condiciones: desnaturalización inicial a 94° C durante 9 minutos, luego 30 ciclos de desnaturalización a 94° C durante 30 segundos, 30 segundos de temperatura de alineamiento (Tabla 4) y una extensión a 72° C durante 1 minuto. Al finalizar la extensión del último ciclo se mantuvo una incubación de 72°C durante 7 minutos (Isagi et al., 1999; Setsuko et al., 2005). Para el nSSR Ksep04 se utilizaron las siguientes condiciones de amplificación: desnaturalización inicial a 94° C durante 5 minutos, luego 30 ciclos de desnaturalización a 94° C por 30 segundos, 45 segundos de temperatura de alineamiento (Tabla 3) y una extensión a 72° C durante 1 minuto. Al finalizar la extensión del último ciclo se mantuvo una incubación final de 72° C durante 7 minutos (Lin et al., 2011). Una vez realizada la amplificación se comparó el tamaño de banda obtenida con un marcador de 50 pb (TrackItTM 50 pb DNA Ladder, Thermo Fisher Scientific) y se comparó con el tamaño reportado para la especie de referencia (Tabla 4). Posteriormente se determinó la secuencia del microsatélite mediante secuenciación Sanger. Con la secuencia se realizó un BLAST en la página del NCBI (National Center for Biotechnology Information). 45 46 Tabla 4. Características de los nSSRs nucleares. Locus Tipo de repetición Tamaño Alelo s Secuencia 5 '- 3' Ta (°C) M6D1 M6D3 M6D4 M6D8 (CT)43 (CT)22 (CA)2 (GA)15 (CT)3C(CT)10 187 131 151 170 21 22 26 11 F- ACT GGA GCA GTG CCT GGA TA R-TCG CAA CTG CGT GTT CTC AT F- ACA TGG ATA GTC GTT GGA TA R- ACC CCA CTG AAG ACA AAC AT F- CAC CGT ACC CTA TCA GAA CC R- ATT TTC AGC ATC ATC AGT TG F- CGA GTG GCA TTT CCG TAA TA R- GAA CCT GGC GCA CCG TAG TC F- AAA TTG TCG TCC AAC CAG TT R-AAA GCA GCA AAC AGG AAG AG F- CGA CGA CGA AAC TAC TAA CA R- TTA AGT TGA GGT GGA ATG AC F- AGC CCT CTA TAC ACG CAC ACA T R- CGG AGC TAC AAG GAG CAG AAT A F- GTC TAG TGA GCC GCA AAT GG R- GTG AAC AGC TTT CTT GTG AA F- GAT CGT TGC TGG CTC GC R- GCC GCC TGG ATT ATG AA F- AAA ATT ACC ATA GAA GAA CA R- TTA ACA GAA ACA AGC ACT TA 54.2 50 50.6 54.1 51.8 50.3 52.6 52.6 52.7 46.9 M6D10 M10D6 M10D8 M10D3 M15D5 M17D3 (GA)14 (CT)11 (GAA)6 (GA)26 (GA)35 (GA)16 (CT)19 161 274 297 252 100 198 6 7 12 16 5 9 47 M17D5 stm0148 Ksep04 (GA)19 (GA)30- (ATGT)4 (AG)9 297 214- 255 205-215 10 11 4 F- TGC TGC TCG AAG TTC TGA AT R- CGT GCA GTA AAT CAG GAT GT F- TAG AAC CAT CGC CTA AGA A R- AAC ATT GGG TGA CAC AAC TA F-CTC ATA AAA CCC TAA CCT C R- TGC TAA CCA TCT ACC GAA G 53.8 58 54 48 4.6 Detección del número de alelos generados 4.6.1 Amplificación de microsatélites nucleares con el oligonucleótido universal M13 Se realizó la amplificación con oligos fluorescentes en aquellos marcadores que presentaron una sola banda: stm0148 y M10D6. Para detectar el número de alelos generados por los nSSRs es necesario marcar de manera fluorescente la porción 5’ (Londoño et al., 2011). La concentración final de la reacción de amplificación en un volumen de 10 µL para el oligonucleótido universal M13 fue: buffer (10 µM Tris- HCl, pH 8.3, 50 µM KCl), 1.5 µM MgCl2, 0.2 µM dNTP's (Invitrogen), 0.5 µM (FAM) – M13 oligo, M13-F 0.125 µM, 0.5 µM R-oligo, y 0.25 Unidades de polimerasa (AmpliTaq DNA Polymerase, Life Technologies). Esta metodología se caracteriza por la concentración 1: 4 del fluoróforo con el oligonucleótido universal (M13) y el forward (Bandelj et al., 2004). La amplificación se realizó bajo las siguientes condiciones: desnaturalización inicial a 94° C durante 5 minutos, luego 26 ciclos de desnaturalización a 94° C durante 30 segundos, 30 segundos de temperatura de alineamiento (específicas para el marcador stm0148 y M10D6, Tabla 3). Al finalizar se amplificó el oligonucleótido M13 utilizando las siguientes condiciones: ocho ciclos de desnaturalización a 94 °C durante 30 segundos, extensión a 53 °C durante 45 segundos e incubación adicional a 72 °C durante cinco minutos (Bandelj et al., 2004). 49 4.6.2 Amplificación de microsatélites con marcaje terminal La concentración final de la reacción de amplificación en un volumen de 10 µL para los fluróforos NED (stm0148) y 6-FAM (M10D6) fue: (10 µM Tris- HCl, pH 8.3, 50 µM KCl), 1.5 µM MgCl2, 0.2 µM dNTP's (Invitrogen), 0.4 µg/µL BSA, 0.8 µM fluóroforo-F-oligo, 0.8 µM R-oligo y 0.75 Unidades de polimerasa (AmpliTaq DNA Polymerase, Life Technologies) (Victory et al., 2006). Se utilizaron las mismas condiciones de amplificación para los oligonucleótidos sin marcar (sección 4.5). 4.7 Análisis de datos Para determinar el tamaño de los alelos se utlizaron los softwares Peak ScannerTM v1.0 (Thermo Fisher Scientific) y Geneious 10.05 (Kearse et al., 2012) (Figura 4). Posteriormente se descargaron los datos para cada uno de los alelos en un archivo Excel (Microsoft Office). Figura 4. Visualización del alelo stm0148 utilizando el software Geneious 10.05. 50 5. RESULTADOS 5.1 Identificación de poblaciones El muestreo que se realizó basado en la descripción de ambas especies (Vázquez et al., 2012; 2013) y en el conocimiento de Esteban Martínez permitió identificar 18 poblaciones para M. lacandonica y 4 para M. mayae. En la Figura 5 se muestra la ubicación de las poblaciones identificadas, mientras que en las Tablas 5 y 6 la cantidad de individuos contabilizados para cada una de ellas. Figura 5. Localidades identificadas para Magnolia lacandonica y Magnolia mayae. 51 Tabla 5. Localidades identificadas para M. lacandonica. El asterisco indica que no se realizaron mediciones por cuestiones de logística 1 32 Lacanjá Tzeltal, Ocosingo 16°55'50.23"N 91°16'13.82"O 385 0 30 2 5.65 ± 4.3 17.26± 17.26 28 ± 2 151.7 ± 26.3 2 1 La Arena 2da Sección Morelos, Ocosingo 17° 6'52.48"N 91°31'5.42"O 354 0 0 1 30 161 3 1 La Arena 2da Sección Morelos, Ocosingo 17° 6'52.48"N 91°31'5.42"O 354 0 0 1 15 72.5 4 10 Ocosingo, Ocosingo 16° 6'38.62"N 90°56'38.57"O 162 1 0 9 28.56 ± 12 109.14 ± 46.95 5 2 Boca de Chajul, límite entre Ocosingo y Marqués de Comillas 16° 7'19.07"N 90°55'33.74"O 158 1 0 1 28 159 6 1 Boca de Chajul, límite entre Ocosingo y Marqués de Comillas 16° 7'11.77"N 90°55'35.79"O 160 1 0 0 7 4 La Independencia, La Independencia 16°11'49.11"N 91°37'42.17"O 914 0 0 4 20 ± 0 156.67 ± 48.44 8 1 La Independencia, La Independencia 16°13'18.26"N 91°39'5.40"O 914 0 0 1 18 141 9 8 La Independencia, La Independencia 16°15'7.84"N 91°39'32.55"O 913 0 6 2 * * * * 10 3 Ocosingo, Ocosingo 17° 8'49.47"N 91°44'18.00"O 680 0 0 3 22.33 ± 2.5 195.67 ± 39.63 11 1 Ocosingo, Ocosingo 17° 3'10.82"N 91°35'38.61"O 719 0 0 1 20 70 12 1 Ocosingo, Ocosingo 16°59'28.58"N 91°35'5.56"O 853 0 0 1 12 32 13 30 Ocosingo, Ocosingo 16°59'28.58"N 91°35'5.56"O 853 7 19 4 6.34± 8.74 13.77± 11.21 22.5± 7.5 100.75± 18.75 14 1 Ocosingo, Ocosingo 16°59'57.56"N 91°36'38.60"O 1000 0 0 1 17 75.25 15 9 Ocosingo, Ocosingo 16°59'57.56"N 91°36'38.60"O 1000 0 9 0 9.11 ± 4.264.82 ± 2.2 16 1 Ocosingo, Ocosingo 16°59'57.56"N 91°36'38.60"O 1000 0 0 1 45 10 17 20 Ocosingo, Ocosingo 16°59'57.56"N 91°36'38.60"O 1000 0 7 13 7.02 ± 18.418.49 ± 15.17 27.15± 4.3698.25 ± 25.95 18 9 Ocosingo, Ocosingo 6°53'31.52"N 91°48'8.71"O 724 0 4 5 8.25± 5.56 19.3± 6.5 27.2± 1.92 95.1± 32.09 Global 135 10 75 50 7.27± 1.15 14.73± 4.84 24.05 ± 7.7108.54 ± 50.29 Juveniles Adultos Perímetro (cm) Altura (m) Perímetro (cm) Plántulas (n) Juveniles (n) Adultos (n) Altura (m) Población N Localidad, Municipio Latitud Longitud Elevación 52 Tabla 6. Localidades identificadas para M. mayae Perímetro (cm) Altura (m) Perímetro (cm) Altura (m) 1 4 La Trinitaria, La Trinitaria 16° 6'32.57"N 91°33'34.54"O 1080 0 1 3 2.2 9.67 ±1.53 65.17 ± 1.25 8 2 12 La Trinitaria, La Ttinitaria 16° 5'11.22"N 91°38'58.48"O 1486 0 5 7 20.25 ± 6.06 14.33 ±3.44 60.71 ± 27.07 4.69 ± 1.14 3 1 Las Margaritas, Las Margaritas16°17'3.60"N 91°42'9.73"O 1317 0 1 0 63 15 4 2 Ocosingo, Ocosingo 17° 3'9.32"N 91°35'37.52"O 719 1 0 1 30 125 Global 18 1 7 11 28.48 ± 31.23 18 ±10.65 83.69± 35.9 9.23 ± 5.26 Juveniles Adultos Adultos (n)Plántulas (n) Juveniles (n)Población N Localidad, Municipio Latitud Longitud Elevación 53 5.2 Distribución potencial 5.2.1 Evaluación del modelo Se basaron los modelos de distribución potencial para ambas especies en puntos de presencia de las poblaciones ubicadas durante el trabajo de campo. El promedio de los valores del área bajo la curva (AUC) para lo datos de prueba fue de 0.891 para M. lacandonica y de 0.860 para M. mayae (Figura 6 y 7). Respecto a los registros utilizados para probar el modelo, el 100% de ellos estuvieron dentro del área de predicción. Figura 6. Análisis ROC y valor del área bajo la curva de M. lacandonica. La media y desviación estándar se obtuvieron a través de una permutación tipo bootstrap. 54 Figura 7. Análisis ROC y valor del área bajo la curva de M. mayae. La media y desviación estándar se obtuvieron a través de una permutación tipo bootstrap. Con la finalidad de establecer el umbral de probabilidad sobre el cual se consideró cierta la presencia de cada una de las especies, se aplicó como umbral de corte el “maximum test sensitivity plus specificity logistic threshold calculado por Maxent (Weber, 2010). Este genera menos sobreestimaciones de presencia de individuos. Los valores fueron de 0.474 para M. lacandonica y de 0.401 para M. mayae. 55 5.2.2 Aporte de variables Las contribuciones medias relativas más elevadas de cada variable al modelo para M. lacandonica correspondieron a precipitación anual (Bio 12), 51.6%; precipitación del cuatrimestre más frío (Bio 19), 41.1%; temperatura promedio anual (Bio 1), 1.1%; pendiente (Bio 20), 5.9% y aspecto (Bio 21) 0.2%. Para M. mayae correspondieron a precipitación anual (Bio 12), 58.8%; estacionalidad de la temperatura (Bio 4), 33.3%; precipitación del cuatrimestre más frío (Bio 19), 3.8%; estacionalidad de la precipitación (Bio 15), 2.3% y precipitación del período más seco (Bio 14), 1.7% (Tabla 7). 56 Tabla 7. Contribución relativa (%) y aporte exclusivo de cada variable utilizada en el modelo. El asterisco indica que fue medido por la ganancia de entrenamiento regularizada. Especie Tipo de variable Variable Contribución al modelo (%) Aporte exclusivo Diferencia en la capacidad explicativa * Fuente M. lacandonica M. mayae Climática Topográfica Climática Precipitación promedio anual Precipitación del cuatrimestre más frío Temperatura promedio anual Temporalidad de la temperatura Pendiente Aspecto Precipitación anual Estacionalidad de la temperatura 51.6 41.1 1.1 0 5.9 0.2 58.8 33.3 0.23 0.422 0.106 0.001 0.058 0.0025 0.212 -1.53 0.168 0.165 0.041 0.0035 0.037 0.0012 0.137 0.716 WorldClim WorldClim WorldClim WorldClim INEGI INEGI WorldClim WorldClim 57 Precipitación del cuatrimestre más frío Estacionalidad de la precipitación Precipitación del mes más seco 3.8 2.3 1.7 0.031 -0.002 0.013 0.024 0.02 0.011 WorldClim WorldClim WorldClim 58 Estos resultados son consistentes con lo observado en los análisis de componentes principales, donde las variaciones de precipitación son determinantes para explicar la distribución espacial de ambas especies. Para M. lacandonica, el 58% de la variación explicada en el primer componente es aportado casi en su totalidad por la precipitación promedio anual (Bio 12), mientras que el 34% de la variación explicada dentro del segundo componente está atribuido a la estacionalidad de la temperatura (Bio 4). Similarmente, el 66% y 33% de la variación explicada dentro del primer y segundo componente de M. mayae está representado por las mismas variables, pero en orden invertido (Bio4 para la componente 1 y Bio 12 para la 2; Figura 8). 59 Figura 8. Análisis de componentes principales. El lado izquierdo corresponde al análisis de M. lacandonica y el lado derecho al de M. mayae. Los números en rojo representan el número con el cual se identificó cada una de las variables. 5.2.3 Mapa de distribución potencial Se determinaron distintos niveles de probabilidad de ocurrencia: baja, media y alta. Los valores fueron traslapados en un mapa en el cual pueden observarse las diferentes probabilidades de presencia para ambas especies (Fig. 9 y 10). Los datos de distribución que pueden ser comparados con el mapa de cobertura vegetal, pérdida de cobertura vegetal (2000-2014) y ANP (Fig.1). Así como con el número de poblaciones identificadas para Magnolia lacandonica y M. mayae (Fig. 5). Para Magnolia lacandonica la probabilidad de presencia más alta (amarillo) representa la zona con las características ambientales idóneas para su establecimiento. La correspondencia de los puntos obtenidos en campo con la probabilidad de presencia se obtuvo para M. lacandonica en los municipios La 60 Independencia y Ocosingo. La probabilidad de presencia alta se obtuvo en La Trinitaria (porción este), La Independencia (porción sureste), Las Margaritas (porción sureste), Maravilla Tenejapa y Ocosingo (en la porción central y sur). En estos municipios podría explorarse la presencia de esta especie. Además, falta explorar la porción colindante de La Independencia con Las Margaritas y la porción central y sur de Ocosingo, municipios en los que se obtuvieron registros. La probabilidad de presencia intermedia (rojo) coincide con los puntos de las poblaciones obtenidas en campo correspondientes a los municipios de Ocosingo y La Independencia. La modelación en M. mayae no permitió detectar una probabilidad de presencia alta, debido al número de registros con los que se elaboró el modelo (cuatro puntos de presencia). Únicamente se obtuvo probabilidad de presencia intermedia (rojo), área que coincide con dos registros obtenidos en campo en el municipio La Trinitaria, no obteniendose probabilidad de presencia en La Independencia y Ocosingo donde también se obtuvieron registros. Para ambas especies la probabilidad de presencia se presentó en municipios colindantes con Guatemala: La Trinitaria, Las Margaritas, Maravilla Tenejapa y Ocosingo. Por lo que la distribución de dichas especies podría extenderse hasta Guatemala. Al considerar la vegetación arbórea, la pérdida de vegetación (2000-2014) y las ANP correspondientes a la región biogeográfica de Chiapas. El modelo muestra probabilidades altas e intermedias de ocurrencia para Magnolia lacandonica en el área correspondiente a: Montes Azules, Lacantún, Bonampak, 61 Yaxchilán, Naha y Metzabok. Para M. mayae el modelo muestra probabilidad de presencia en Metzabok. Figura 9. Modelo predictivo de la distribución potencial para Magnolia lacandonica elaborado en Maxent empleando el 80% de los registros como puntos de entrenamiento y el 20% restante como puntos de validación. Los diferentes colores indican áreas con diferente probabilidad de ocurrencia en función de las características ambientales. 62 Figura 10. Modelo predictivo de la distribución potencial para Magnolia mayae elaborado en Maxent empleando el 80% de los registros como puntos de entrenamiento y el 20% restante como puntos de validación. Los diferentes colores indican áreas con diferente probabilidad de ocurrencia en función de las características ambientales. 63 5.3 Análisis de microsatelites en Magnolia lacandonica y Magnolia mayae De los 13 nSSRs nucleares analizados para M.lacandonica, únicamente amplificaron M10D6 y stm0148, mientras que para los demás no se logró una amplificación estable (Tabla 7). Para los nSSRs M6D1, M6D3, M6D4, M6D8 M6D10, M10D8, M10D3, M15D5, M17D3 y M17D5 se obtuvieron bandas inespecíficas, aún cuando se realizó un gradiente en las temperaturas de alineamiento (Figura 11) (Lopez y Prezioso, 2001). Para el marcador Ksep04 no se logró amplificación. Razón por la que se decidió no amplificar nSSRs en M. mayae utilizando nSSrs diseñados para M. obovata. Lo anterior sugiere mutaciones en las regiones flanqueantes de los microsatélites. Figura 11. Gel de agarosa 2% con los resultados de PCR para los marcadores stm0148, M6D3, M10D6 y M10D6 en M. lacandonica. Para el marcador stm0148 se obtuvo una amplificación cercana a los 200 pb, mientras que para el marcador 64 M10D6 cercana a los 300 pb. El gel se corrió durante 50 minutos a 6 V/ cm. A la izquierda se presenta el marcador de peso molecular. Los demás pozos tienen 2 μL de productos de PCR. Fotografía en transiluminador (UV). Las iniciales CN, indican control negativo (-). 65 Tabla 8. Resultados de la amplificación cruzada para M. lacandonica. Los productos de PCR que produjeron una amplificación exitosa, con una banda y correspondencia con el tamaño reportado para la especie de referencia se indican con el signo de (+), en los que se obtuvieron bandas inespecíficas con el signo de (–) y aquellos en los que no se obtuvo amplificación con el signo (*). Marcador Resultado de la amplificación M6D1 M6D3 M6D4 M6D8 M6D10 M10D6 M10D8 M10D3 M15D5 M17D3 M17D5 stm0148 Ksep04 - - - - - + - - - - - + * 66 5.4 Tamaño de los alelos analizados El tamaño de los alelos analizados para M10D6 y stm0148 permitió identificar a dichos marcadores como monomórficos (Tabla 9). El alelo obtenido para stm0148 en Magnolia lacandonica fue de 190 pb, mientras que el reportado en M. stellata es de 214-255 pb (Setsuko et al., 2005). Para M10D6 se obtuvo un tamaño de 284 pb mientras que en M. obovata es de 274 pb (Isagi et al, 1999). El BLAST realizado en el portal del NCBI para cada uno de los marcadores coincidió con las especies en las que fueron desarrollados los nSSRs, M. stellata y M. obovata con un porcentaje de indentidad de 97 % y 96 %, respectivamente. En la Tabla 9 se muestra el tamaño de los alelos y en la Figura 12 la secuencia de los microsatélites obtenidos mediante secuenciación Sanger. 67 Tabla 9. Tamaño de los alelos en poblaciones distantes de M. lacandonica para los nSSRs stm0148 y M10D6. El asterisco (*) indica que el marcador no fue evaluado. Población Individuo Tamaño para stm0148 (pb) Tamaño para M10D6 (pb) 1 1 1 1 1 1 2 3 4 4 4 13 13 13 13 18 18 1 2 4 9 19 32 1 1 1 2 6 9 11 12 16 2 5 190.26 190.31 190.18 190.31 190.18 190.31 190.31 190.31 190.31 190.18 190.31 190.14 190.22 190.18 190.31 190.22 * 283.81 * * * * 283.83 283.79 283.80 283.80 * * * 283.84 283.81 283.77 283.80 283.85 Figura 12. Confirmación del nSSRs stm0148. En está figura se observa un alineamiento entre los nSSRs stm018 de M. stellata (flecha en negro) y M. lacandonica (flecha en rojo), en la región correspondiente a la repetición (GA)30- (ATGT)4. 68 6. DISCUSIÓN Para desarrollar una estrategia de conservación adecuada es recomendable contar con análisis de distribución potencial (Paton et al., 2009; Guisan et al., 2007) y de diversidad genética (Ueno et al., 2005). Magnolia lacandonica y M. mayae (Rivers et al., 2016) se localizaron en zonas de expansión de áreas agrícolas y ganaderas (observación en campo). Lo anterior coincide con la pérdida de cobertura vegetal para el estado de Chiapas (Figura 1) y con el número de árboles adultos identificados en cada una de las localidades: para M. lacandonica en un rango de 1 a 13 (Tabla 5) y para M. mayae de 1 a 7 (Tabla 6). En este trabajo se utilizó el algoritmo de máxima entropía con la finalidad de modelar la distribución potencial de Magnolia lacandonica y M. mayae. Como resultado se identificó la totalidad del área de distribución para el estado de Chiapas, es decir, el nicho fundamental de ambas especies en el que las condiciones ambientales permiten el desarrollo de M. lacandonica y M. mayae. Hasta el momento no se había reportado el estado de distribución para dichas especies. 69 Aunque se utilizaron pocos registros para ambas especies, principalmente en Magnolia mayae, la modelación presentó un desempeño alto dados los valores obtendios de AUC. Sin embargo, podría deberse a una sobrestimación del modelo, dadas las limitaciones de ROC y la falta de la prueba ROC parcial (Peterson et al., 2008). En el caso de este trabajo, la correspondencia entre las distribuciones obtenidas para ambas especies corrobora que M. lacandonica y M. mayae comparten características ecológicas a pesar de la distancia filogenética. Lo anterior, podría ser una evidencia de conservadurismo de nicho a nivel del género Magnolia, es decir, estasis evolutiva de características ecológicas que determinan su distribución (Chozas et al., 2017; Maciel et al., 2015). El modelo de distribución mostró una mayor probabilidad de ocurrencia para Magnolia lacandonica en zonas de selvas altas y para M. mayae en selvas bajas, así como en la transición entre estas y el bosque mesófilo de montaña del estado de Chiapas (Galicia, 2016). A pesar de obtener puntos de presencia para M. lacandonica y M. mayae en áreas correspondientes a las ANP Montes Azules, Lacantún, Naha, Metzabock y Yaxchilán, estas especies se encuentran catalogadas como especies en peligro crítico por parte de la Lista Roja (Rivers et al., 2016), por lo que hasta cierto punto las ANP son efectivas en especial por cambio de uso de suelo en sus alrededores (Galicia, 2016). La zona de alta probabilidad de presencia para Magnolia lacandonica en la porción sur del estado (Fig. 9) corresponde con los municipios La Trinitaria, La 70 Independencia, Las Margaritas, Maravilla Tenejapa y Ocosingo (Fig. 5). Para M. mayae la zona de probabilidad intermedia (Fig. 10) corresponde con el municipio La Trinitaria (Fig. 5). A pesar de ser áreas potenciales de presencia para ambas especies, la probabilidad de encontrarlas en campo podría verse reducida debido a la disminución de la vegetación primaria y al incremento de la transformación de vegetación natural por uso antrópico (Galicia, 2016), así como por la ausencia de ANP. Existiendo la probabibilidad de encontrar poblaciones con un número reducido de individuos cómo lo reportado en este estudio (ver Tabla 5 y 6). Dado que es un área con alta antropización, y la zona es apta para el establecimiento de dichas especies, se sugiere desarrollar una estrategia de conservación enfocada al establecimiento de cercas vivas así como remplazar especies no nativas en cafetales, tomando en cuenta que dichas especies se utilizan como árboles de sombra en estos cultivos. No se sugiere el establecimiento de una ANP debido a la antropización en está zona. Además, es importante mencionar que para el establecimiento de un ANP hay que identificar más de una sola especie en riesgo. Es de relevancia mencionar que la estrategia planteada anteriormente en la que se considera la conservación de árboles individuales no es suficiciente ya que no contempla preservar los procesos evolutivos y ecológicos de los cuales depende el manteniento de la diversidad, tal como lo plantea las ESU (Moritz, 1999) y lo propuesto por Crandall et al. (2000) quien afirma que para conservar es necesario el mantenimiento del intercambio ecológico. De tal forma que para la preservación de la Magnolia
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