Scrophularia arguta, a widespread annual plant in the Canary Islands: a single recent colonization event or a more complex phylogeographic pattern?

Abstract

Muchos estudios han abordado la evolución y la filogeografía de taxas de plantas en las islas oceánicas, pero se han centrado sobre todo en especies endémicas debido a la suposición de que en la taxa generalizada hay ausencia de diferenciación morfológica entre poblaciones insulares y continentales, debido a la colonización reciente. En este trabajo estudiamos la filogeografía de Scrophularia arguta, una especie anual generalizada, en un intento por determinar el número y origen de los eventos de dispersión espacio-temporal de las Islas Canarias. Cuatro regiones diferentes, ITS y ETS desde nadn y psbA psbJ trnH-y-petA de cpDNA, fueron utilizadas hasta la fecha como divergencia de eventos dentro de la taxa de S. arguta en el afán de determinar las relaciones filogenéticas entre poblaciones. Una red de haplotipo fue obtenida para dilucidar las relaciones filogenéticas entre ellos. Nuestros resultados apoyan un origen antiguo de S. arguta (Mioceno) con expansión y diferenciación genética en el Plioceno coincidiendo con la aridificación del norte de África y en la formación del clima mediterráneo. De hecho, los resultados indican que para las Islas Canarias tres eventos distintos de la colonización, incluyendo dos eventos antiguos que probablemente ocurrieron en el Plioceno y han originado la mayoría de poblaciones genéticamente divergentes en esta especie y, curiosamente, un tercer acontecimiento reciente de la colonización de la isla de Gran Canaria desde el continente en lugar de las islas más cercanas (Tenerife o Fuerteventura). A pesar de la gran divergencia genética entre poblaciones, no ha implicado ninguna variación morfológica. Nuestro trabajo pone de manifiesto la importancia y riqueza genética de especies no endémicas; así como el valor de la conservación de la flora de las islas y la importancia generalizadas de las taxas de poblaciones de las islas en la conservación de la biodiversidad mundial.

Many studies have addressed evolution and phylogeography of plant taxa in oceanic islands, but have primarily focused on endemics because of the assumption that in widespread taxa the absence of morphological differentiation between island and mainland populations is due to recent colonization. In this paper, we studied the phylogeography of Scrophularia arguta, a widespread annual species, in an attempt to determine the number and spatiotemporal origins of dispersal events to Canary Islands. Four different regions, ITS and ETS from nDNA and psbA-trnH and psbJ-petA from cpDNA, were used to date divergence events within S. arguta lineages and determine the phylogenetic relationships among populations. A haplotype network was obtained to elucidate the phylogenetic relationships among haplotypes. Our results support an ancient origin of S. arguta (Miocene) with expansion and genetic differentiation in the Pliocene coinciding with the aridification of northern Africa and the formation of the Mediterranean climate. Indeed, results indicate for Canary Islands three different events of colonization, including two ancient events that probably happened in the Pliocene and have originated the genetically most divergent populations into this species and, interestingly, a recent third event of colonization of Gran Canaria from mainland instead from the closest islands (Tenerife or Fuerteventura). In spite of the great genetic divergence among populations, it has not implied any morphological variation. Our work highlights the importance of nonendemic species to the genetic richness and conservation of island flora and the significance of the island populations of widespread taxa in the global biodiversity.