The Role of Reproductive Modes in Shaping Genetic Diversity in Polyploids: A Comparative Study of Selfing, Outcrossing, and Apomictic Paspalum Species

Autores
Reutemann, Verena; Schedler, Mara; Hojsgaard, Diego H.; Brugnoli, Elsa Andrea; Zilli, Alex Leonel; Acuña, Carlos Alberto; Honfi, Ana I.; Martínez, Eric Javier
Año de publicación
2025
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Exploring the genetic diversity and reproductive strategies of Paspalum species is essential for advancing forage grass improvement. We compared morpho-phenological, molecular, and genotypic variation in five tetraploid Paspalum species with contrasting mating systems and reproductive modes. Contrary to previous findings, selfing (Paspalum regnellii and P. urvillei) and outcrossing (P. durifolium and P. ionanthum) species exhibited similar phenotypic diversity patterns, with low intrapopulation variability and no morphological differentiation among populations. The apomictic species (P. intermedium) exhibited low intrapopulation phenotypic variation but high population differentiation, indicative of genetic drift and local adaptation. Outcrossing species showed greater intrapopulation genotypic variation than selfing species, which displayed a high population structure due to restricted pollen migration. The apomictic species exhibited the lowest intrapopulation molecular diversity, forming uniclonal populations with high interpopulation differentiation, highlighting the fixation of distinct gene pools via apomixis. This is the first report about genetic diversity in populations of sexual allopolyploid species of Paspalum. Population structure in these allotetraploid Paspalum species is primarily shaped by how reproductive modes, mating systems, and geographic distribution influence gene flow via pollen and seeds. Our findings contribute significantly to the conservation and genetic improvement of forage grasses, particularly for developing cultivars with enhanced adaptability and productivity.
EEA Montecarlo
Fil: Reutemann, Verena. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Botánica del Nordeste. Grupo de Genética y Mejoramiento de Especies Forrajeras; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Botánica del Nordeste. Grupo de Genética y Mejoramiento de Especies Forrajeras; Argentina
Fil: Schedler, Mara. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Montecarlo; Argentina
Fil: Hojsgaard, Diego. Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK); Alemania
Fil: Brugnoli, Elsa. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Botánica del Nordeste. Grupo de Genética y Mejoramiento de Especies Forrajeras; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Botánica del Nordeste. Grupo de Genética y Mejoramiento de Especies Forrajeras; Argentina
Fil: Acuña, Carlos. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Botánica del Nordeste. Grupo de Genética y Mejoramiento de Especies Forrajeras; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Botánica del Nordeste. Grupo de Genética y Mejoramiento de Especies Forrajeras; Argentina
Fil: Honfi, Ana. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. Instituto de Biología Subtropical. Programa de Estudios Florísticos y Genética Vegetal; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología Subtropical. Programa de Estudios Florísticos y Genética Vegetal; Argentina
Fil: Martínez, Eric Javier. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Botánica del Nordeste. Grupo de Genética y Mejoramiento de Especies Forrajeras; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Botánica del Nordeste. Grupo de Genética y Mejoramiento de Especies Forrajeras; Argentina
Fuente
Plants 14 (3) : 476. (February 2025)
Materia
Paspalum
Variación Genética
Apomixis
Cruzamiento
Estructura de la Población
Autofecundación
Genetic Variation
Cross-breeding
Population Structure
Selfing
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
Repositorio
INTA Digital (INTA)
Institución
Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria
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Contrary to previous findings, selfing (Paspalum regnellii and P. urvillei) and outcrossing (P. durifolium and P. ionanthum) species exhibited similar phenotypic diversity patterns, with low intrapopulation variability and no morphological differentiation among populations. The apomictic species (P. intermedium) exhibited low intrapopulation phenotypic variation but high population differentiation, indicative of genetic drift and local adaptation. Outcrossing species showed greater intrapopulation genotypic variation than selfing species, which displayed a high population structure due to restricted pollen migration. The apomictic species exhibited the lowest intrapopulation molecular diversity, forming uniclonal populations with high interpopulation differentiation, highlighting the fixation of distinct gene pools via apomixis. This is the first report about genetic diversity in populations of sexual allopolyploid species of Paspalum. 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Programa de Estudios Florísticos y Genética Vegetal; ArgentinaFil: Martínez, Eric Javier. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Botánica del Nordeste. Grupo de Genética y Mejoramiento de Especies Forrajeras; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Botánica del Nordeste. Grupo de Genética y Mejoramiento de Especies Forrajeras; ArgentinaMDPI2025-02-20T10:23:33Z2025-02-20T10:23:33Z2025-02-06info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/20.500.12123/21363https://www.mdpi.com/2223-7747/14/3/476Reutemann, A. V., Schedler, M., Hojsgaard, D. H., Brugnoli, E. A., Zilli, A. L., Acuña, C. A., Honfi, A. I., & Martínez, E. J. (2025). The Role of Reproductive Modes in Shaping Genetic Diversity in Polyploids: A Comparative Study of Selfing, Outcrossing, and Apomictic Paspalum Species. 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