Genetic diversity and structure of Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. ex Mart. (Arecaceae) using microsatellite DNA markers in Costa Rica

Abstract

Acrocomia aculeata es una especie de palmera arbórea ampliamente distribuida en el Neotrópico, desde México hasta Argentina, incluidas algunas islas del Caribe. El aceite de la fruta se utiliza para la producción de biodiesel, consumo humano y combustible de biomasa. A pesar de la necesidad de conocer mejor esta especie para su uso comercial y conservación, el conocimiento de la diversidad genética y la estructura de la misma es escaso en Mesoamérica. En este estudio, se usaron marcadores microsatélites para analizar 185 muestras de A. aculeata, de 18 sitios de muestreo, que cubrieron esencialmente la vertiente pacífica de Costa Rica. Así, se encontró una baja diversidad genética en los sitios de muestreo, con valores de He por debajo de 0,50, que es inferior a los niveles de diversidad encontrados en América del Sur. Curiosamente, las muestras recolectadas en los parques nacionales Santa Rosa y Rincón de la Vieja exhibieron la mayor diversidad genética (He = 0.42 y He = 0.50, respectivamente). Los 18 sitios de muestreo se estructuraron en tres conglomerados. El grupo A, abarcó muestras recolectadas en el Pacífico noroeste inferior, el Pacífico central y la región central de Costa Rica. El grupo B consistió en muestras de sitios del noroeste del Pacífico superior. El conglomerado C incorporó muestras de la región del Pacífico sureste, estando en gran parte separado de los conglomerados A y B, lo cual fue respaldado por los coeficientes de diferenciación más altos. Este es el primer estudio de diversidad genética de A. aculeata en Mesoamérica; por lo tanto, nuestros resultados sirven como referencia para futuros estudios sobre diversidad de germoplasma en esta región y como línea de base para futuros esfuerzos de conservación y manejo de la especie.

Acrocomia aculeata is a tree palm species widely distributed throughout the Neotropics, from Mexico to Argentina including some Caribbean islands. The oil from the fruit is used for biodiesel production, human consumption, and biomass fuel. Despite the need to better understand its genetic diversity for commercial use and conservation, genetic diversity and structure knowledge of this species is scarce in Mesoamerica. We used microsatellite markers to analyze 185 samples of A. aculeata, from 18 sampling sites, that essentially covered geographic distribution of this species in Costa Rica. We found low genetic diversity across sampling sites, with He values below 0.50 which, is lower than diversity levels found in South America. Interestingly, samples collected in the national parks Santa Rosa and Rincón de la Vieja National exhibited the highest genetic diversity (He = 0.42 and He = 0.50, respectively). The 18 sampling sites were structured in three clusters. Cluster A contains samples collected in the lower northwestern Pacific, Central Pacific, and Central Region of Costa Rica. Cluster B consisted of samples from sites in the upper northwestern Pacific. Cluster C contains samples from the southeastern Pacific region, being largely separated from Clusters A and B which was supported by the highest differentiation coefficients. This is the first large genetic diversity study of A. aculeata in Mesoamerica; therefore, our results serve as reference for future studies on germplasm diversity studies in this region and a baseline for future conservation and management efforts of A. aculeata.