Paleoclimate effects and geographic barriers shape regional population genetic structure of blackbrush (Coleogyne ramosissima: Rosaceae)

Coleogyne ramosissima Torr. (blackbrush) is a dominant xerophytic shrub species in the ecotone between the warm and cold deserts of interior western North America. Amplified fragment length polymorphisms (AFLPs) were used to survey genetic diversity and population genetic structure at 14 collection sites across the species range. Analysis revealed significant population differentiation (FST = 0.103, p < 0.0001) and reasonably high levels of genetic diversity (expected heterozygosity; HE = 0.26), a surprising result for a putative paleoendemic species. Model-based Bayesian clustering, princi- pal coordinates analysis, and neighbor-joining analysis all produced support for the existence of two metapopulations, the first centered on the Mojave Desert and the second on the Colorado Plateau. These genetic data, coupled with information from Late Pleistocene and Holocene packrat (genus Neotoma Say and Ord, 1825) middens, illustrate a demographic history in which eastern and western distributions were disjunct during the Last Glacial Maximum and remained so through the Holocene, forming the present-day metapopulations in the Mojave Desert and Colorado Plateau. This strong regional genetic differentiation has implications for population persistence and migration in response to future climate change, as well as for shrubland restoration following anthropogenic disturbances such as annual grass invasion and wildfire. Resume : Coleogyne ramosissima Torr. (blackbrush) constitue une espece arbustive xerophyte de l'ecotone entre les deserts chauds et froids de l'interieur de l'ouest Nord-Americain. Les auteurs ont utilise les polymorphismes de la longueur des fragments amplifies (PFLAs) pour examiner la diversite genetique et la structure genetique des populations sur 14 sites de recolte distribues sur l'ensemble de l'aire de l'espece. Les analyses revelent une differenciation significative des populations (FST = 0,103, p < 0,0001) ainsi que des degres relativement eleves de diversite genetique (heterozygosie attendue; HE = 0,26), un resultat surprenant pour une espece presumee paleoendemique. Une modelisation basee sur le regroupement baye- sien, l'analyse des coordonnees principales et l'analyse des liaisons entre voisins (neighbor-joining analysis), toutes suppor- tent l'existence de deux metapopulations, la premiere centree sur le Desert Mojave et la seconde sur le Plateau du Colorado. Ces donnees genetiques, couplees avec l'information provenant des monticules de detritus de rats du genre Neotoma Say and Ord, 1825, illustrent une histoire demographique dans laquelle les distributions orientales et occidentales se sont disjoin- tes au cours du maximum de la derniere glaciation, pour demeurer telles quelles tout au long de l'Holocene, formant les me- tapopulations du Desert Mojave et du Plateau du Colorado. Cette forte differenciation genetique regionale a des implications pour la persistance des populations et leur migration en reaction au changement climatique future, ainsi que pour la restaura- tion des arbustaies, suite aux perturbations anthropiques comme l'invasion par des graminees annuelles et les incendies. Mots-cles : polymorphismes des longueurs des fragments amplifies, biogeographies, Plateau du Colorado, Mojave, colonisa- tion postglaciaire. (Traduit par la Redaction)