Allozyme variation, differentiation, and inbreeding in populations of Pinus mugo in Bulgaria

Genetic variation of 17 populations of Pinus mugo Turra was studied using 10 polymorphic allozyme loci. Polymorphism and gene diversity in these populations were comparable to mean values for gymnosperm species, but slightly lower than in pines with large and continuous ranges. We did not find significant interpopulation differentiation (FST = 0.041) or isolation by distance, suggesting that gene flow might be extensive or that the time elapsed since the species range became fragmented has been too short for genetic differentiation to arise via genetic drift. We detected moderate and statistically significant levels of inbreeding (mean FIS = 0.252) for all loci in all populations. Although there are many possible explanations for this nonequilibrium population structure, we propose that the main reasons for its ubiquity are the peculiar growth form and reproductive biology of P. mugo, which promote excessive near-neighbor pollinations. Populations in Vitosha Mountain and western Stara Planina had the highest levels of inbreeding and the lowest observed heterozygosities. All populations in these mountains are small and isolated, but none of them is under a special regime of protection. Thus, the conservation status of P. mugo populations in Vitosha Mountain and western Stara Planina may deserve reevaluation. Future gene conservation efforts should focus on obtaining information on the genetic variation of adaptive traits in P. mugo. Resume : Les auteurs ont etudie la variation genetique chez 17 populations of Pinus mugo Turra a l'aide de 10 loci polymorphes d'alloenzymes. Les niveaux de polymorphisme et de diversite genetique chez ces populations etaient com- parables aux valeurs moyennes rapportees pour les especes de gymnosperme. Cependant, ils etaient legerement infe- rieurs aux valeurs pour les especes de pin dont l'aire de repartition est vaste et continue. Aucune differenciation de populations significative n'a ete observee (FST = 0,041), ni d'isolement significatif par la distance. Ces resultats sugge- rent que le flux genique pourrait etre important ou encore, que le temps ecoule depuis la fragmentation de la distribu- tion de l'espece a ete trop court pour permettre l'apparition d'une differenciation genetique decoulant de la derive genetique. Des niveaux moderes mais statistiquement significatifs d'endogamie (FIS moyen = 0,252) ont ete detectes pour tous les loci chez toutes les populations. Meme s'il existe plusieurs raisons pour expliquer le fait que cette struc- ture de population ne soit pas en equilibre, les auteurs avancent que son ubiquite decoulerait principalement de la bio- logie de la reproduction et du mode de croissance particuliers de P. mugo, qui favorisent un exces de pollinisations entre proches voisins. Les populations du mont Vitosha et de l'ouest de la chaine de montagnes Stara Planina affi- chaient les plus forts niveaux d'endogamie et les plus faibles niveaux d'heterozygotie observes. Toutes les populations dans ces montagnes sont petites et isolees, mais aucune ne beneficie d'un regime particulier de protection. En conse- quence, les auteurs proposent que la situation des populations du mont Vitosha et de l'ouest de la chaine de montagnes Stara Planina soit reevaluee quant a leur conservation. Ils recommandent que les efforts de conservation genetique chez P. mugo soient dorenavant concentres sur l'obtention d'informations au sujet de la variation genetique des caracteres lies a l'adaptation. (Traduit par la Redaction) Slavov and Zhelev 2617