Genome size of invasive and non-invasive succulent species

Abstract

Analises do risco de invasão e estratégias de controlo do mesmo têm sido delineadas com base no estudo de características fenotípicas que diferem entre espécies invasoras e não-invasoras. Nas ultimas decadas, o tamanho do genoma começou a ser incorporado neste quadro global, e em vários estudos, um tamanho de genoma mais pequeno foi proposto como um factor que favorece o caracter invasor. Nesse sentido, apesar do processo de invasão ser um processo complexo e onde entram em conta multivariaveis, o tamanho do genoma tem sido considerado um dos oito melhores caracteres previsores de invasão, com os genomas pequenos a serem correlacionados com outras caracteristicas associadas à invasão, como o tempo minimo de geração, caracteristicas das sementes, crescimento relativo, ratio de superficie da folha, densidade e tamanho dos estomas, eficiência fotossintética e do uso da água e nutrientes. Considerando tudo isto, o objectivo deste estudo foi avaliar se havia alguma correlação entre o tamanho de genoma e o carácter invasor num conjunto alargado de espécies da família Cactaceae. Adicionalmente, explorar características das sementes, e correlações possiveis com o tamanho do genoma, para avaliar a sua utilidade na previsão do caracter invasor. Para isso, foi efectuada uma análise do conteúdo em ADN de 191 espécies diferentes de Cactáceas, das quais 41 são invasoras, através da tecnica de citometria de fluxo com iodeto de propidio. O tamanho e peso das sementes foi também medido para a grande maioria das espécies. Os resultados do presente estudo demonstraram não haver uma relação significativa entre o tamanho do genoma e o carácter invasor, e que o tamanho do genoma também não é explicativo da variação do peso e tamanho das sementes. Contudo, as espécies invasoras tendem a ter sementes maiores e mais pesadas, facto que abre a possíbilidade para as caracteristicas da semente serem incorporadas em estratégias de análise de risco, para além dos já anteriormente propostos para esta família.

Invasiveness risk assessment and control strategies have been performed based on the study of plant traits that differ between invasive and non-invasive species. In the last decades, genome size started to be incorporated into this overall picture, and in several studies the possession of small genomes has been proposed to favor invasiveness. Despite invasiveness is a multivariate and complex puzzle, genome size has been considered one of the top eight best predictors of invasiveness, with small genomes being correlated with other traits that are also associated with invasiveness, such as minimum generation time, seed traits, relative growth rate of seedlings, specific leaf area, stomatal size and density, water and nutrient use and photosynthetic efficiency. Considering all this, the objective of this study was to evaluate if there was any correlation between genome size and invasiveness in a large data set of Cactaceae species. Moreover, other correlations with seed traits were explored to evaluate their usefulness in predicting invasiveness in this family. Therefore, the nuclear DNA content of the 191 species of Cactaceae, of which 41 are invasive, was estimated using propidium iodide based flow cytometry. Also, seed size and seed weight was calculated for the great majority of the species. Results from this study demonstrated no significant relationship between genome size and invasiveness, and genome size is also not an explanatory variable of seed weight or seed size. However, invasive species tended to have larger and heavier seed sizes which opens the possibility to this trait’s incorporation into risk invasiveness assessment strategies, besides the invasiveness traits already proposed for this family.