Abstract The weevil Trichobaris compacta occurs in southwest USA where it uses Datura wrightii as host plant and to oviposit into its fruits. Previously, we showed that T. compacta can use 4 other Datura species as host plants also, but the mitochondrial lineages of T. compacta do not appear to be specifically associated to any Datura species. Thus, given that T. compacta is distributed from the southwest USA up to the Tehuantepec Isthmus in the Pacific coast ranges of Mexico, we aimed to determine how the genetic variation of T. compacta is distributed along the geographical space. To determine how geography has shaped the genetic population structure of T. compacta we used a 663-bp region of the COI gene in a sample of 232 individuals from 29 different localities. We detected 49 haplotypes, one of which is widely distributed. The un-rooted haplotype network and phylogeny showed that T. compacta integrates one single lineage. Also, the population genetic structure of T. compacta is made up of the admixture of 3 groups, 2 of them slightly associated geographically to the Colorado River basin. No other apparent geographic barrier to gene flow was identified despite weevils from southwest North America use D. wrightii and D. discolor as host plants, in the Pacific coasts of Mexico T. compacta uses D. reburra and D. discolor as host plants, whereas in southern Mexico it uses D. inoxia, D. pruinosa and D. discolor.

Resumen El gorgojo Trichobaris compacta se distribuye en el suroeste de EUA y oviposita en el fruto de Datura wrightii. Previamente, demostramos que T. compacta interactúa con otras 4 especies de Datura, pero no hay linajes mitocondriales específicos asociados a éstas. ¿Cómo se distribuye la variación genética de T. compacta en el espacio geográfico? es una pregunta particularmente interesante debido a que se distribuyen desde el suroeste de los EUA hasta el centro de México. Para determinar cómo la geografía ha conformado la estructura genética poblacional de T. compacta utilizamos una región de 663 pb del gen COI de 232 individuos de 29 localidades. Detectamos 49 haplotipos, uno de ellos ampliamente distribuido. La red de haplotipos sin enraizar y la filogenia mostraron que T. compacta integra un solo linaje. También detectamos que la estructura genética de T. compacta se compone de la mezcla de 3 grupos, 2 de ellos ligeramente influenciados por la cuenca del río Colorado, pero no se detectó ninguna otra barrera a pesar de que T. compacta se distribuye desde el suroeste de EUA, donde utiliza como plantas huésped a D. wrightii y D. discolor, hasta la costa del Pacífico de México, donde utiliza a D. reburra y D. discolor, y hacia el sur, donde usa a D. inoxia, D. pruinosa y D. discolor como huéspedes.

Abstract Mexico is a center of origin for agriculture and plant domestication. As a result, more than 130 crops are native to Mexico, forming part of a deep biocultural network and allowing agriculture to take place in a wide range of environmental conditions. This agrobiodiversity emerged from the process of evolution under domestication, which occurred similarly for thousands of years, until the onset of the green revolution. Although the intensive agriculture promoted by the green revolution significantly increased yields and provided food security for some regions, it has also had negative consequences for the environment and human health, and it does not fulfill all smallholder’s needs, especially considering the heterogenous environmental conditions in the case of Mexico. Therefore, it is necessary to look for alternative production techniques, effective for each environmental, sociocultural, and economic context. An initiative with two main objectives is proposed: 1) to study, understand and conserve the genetic diversity of crops native to Mexico and their wild relatives, as well as to preserve the ongoing processes of evolution under domestication that generate and maintain this diversity; and 2) to use this diversity to strengthen food and fiber production in a socially fair manner while minimizing environmental impacts. To fulfill these objectives, the initiative focuses on the source of variation available for domestication (genetic diversity and functional genomics), the context in which domestication acts (breeding and production) and one of its main challenges (environmental change). Research on these components should focus on connecting the theoretical aspects of the evolutionary processes with practical aspects of conservation and production. The objectives, main challenges and key research questions for each component are summarized, followed by a critical pathway for consolidation of this national initiative and current progress made by CONABIO.

Resumen México es un centro de origen de la agricultura y domesticación de plantas. Como resultado, más de 130 cultivos son originarios de México y forman parte de un profundo entramado biocultural que permite realizar agricultura en un amplio rango de condiciones ambientales. Esta agrobiodiversidad emergió del proceso de la evolución bajo domesticación, el cual ocurrió de forma similar por miles de años, hasta el inicio de la revolución verde. A pesar de que la agricultura intensiva promovida por la revolución verde incrementó considerablemente los rendimientos y proveyó seguridad alimentaria para algunas regiones, ha tenido también consecuencias negativas al medio ambiente y a la salud humana, y además, en el caso de México, no satisface todas las necesidades de las condiciones productivas de los campesinos, considerando la heterogeneidad ambiental. Por lo tanto, es necesario buscar técnicas de producción alternativas, efectivas para cada contexto ambiental, socio-cultural y económico. Se propone una iniciativa con dos objetivos principales: 1) estudiar, conocer y conservar la diversidad genética de los cultivos nativos de México y sus parientes silvestres, y preservar el proceso de la evolución bajo domesticación que genera y mantiene dicha diversidad; y 2) utilizar esta diversidad para fortalecer la producción de alimentos y fibras de forma socialmente justa minimizando los impactos ambientales. Para cumplir estos objetivos, la iniciativa se enfoca en la fuente de variación disponible para la domesticación (diversidad genética y genómica funcional), el contexto en el que la domesticación actúa (mejoramiento y producción) y uno de sus mayores retos (cambio ambiental). La investigación en estos componentes debe enfocarse en conectar los aspectos teóricos del proceso evolutivo con aspectos prácticos de la conservación y producción. Se resumen los objetivos, retos principales y preguntas de investigación claves para cada componente, seguidos de una ruta crítica para la consolidación de esta iniciativa nacional y avances efectuados por la CONABIO.

Abstract: Background: The domestication process has left signatures in the genomes of domesticated species. Before the existence of molecular markers, only phenotypic traits could be used in domestication studies and breeding programs, but these approaches required long time and effort. In the last decades, the use of molecular markers dramatically increased, and the development of massive sequencing tools have enable to obtain thousands or even millions of molecular markers. Questions: The main goal of this review us to bring a general and an integrative perpective of the data, approaches and questions that can be answered using new sequencing tools. Species study and data description: This work focuses on domesticated plants, comparing genetic and genomic data. Results: The use of molecular markers in the last decades has increased the efficiency and accuracy of plant breeding, allowing to access information about domestication history and to identify genes affected by domestication. Some patterns have been identified in domesticated species: (1) genetic diversity reductions due to demographic bottlenecks and artificial selection; (2) frequently, mutations related with domestication syndrome preexisted at low frequency in natural populations; (3) accumulation of deleterious mutation; (4) gene flow between wild and cultivated populations; (5) phenotypic convergence usually do not result from molecular convergence. There are several approaches that can be used in massive sequencing tools: de novo genome sequencing, whole genome resequencing, reduction of genome complexity using restriction enzymes, transcriptome analysis and epigenetic studies. Conclusions: Despite the progress made, enormous challenges remain: storage of large databases; development of fast and accurate methods to evaluate phenotypes; identification of paralogous genes in polyploid species; and the analysis of large and highly diverse genomes.

Resumen: Antecedentes: La domesticación es un proceso que ha dejado huellas en los genomas de las especies domesticadas. Anterior al surgimiento de los marcadores moleculares, únicamente se utilizaban atributos fenotípicos para estudiar la domesticación y para seleccionar individuos para el mejoramiento de cultivos. En las últimas décadas, el uso de marcadores moleculares se ha incrementado dramáticamente, y las técnicas de secuenciación masiva han permitido obtener miles, e incluso millones de marcadores Preguntas: El objetivo de esta revisión es brindar una visión general e integrativa de los distintos tipos de datos, enfoques y preguntas que se pueden contestar usando nuevas herramientas de secuenciación. Especies de estudio y descripción de datos: Especies de plantas cultivadas, contrastando datos genéticos con datos genómicos. Resultados: El uso de marcadores moleculares ha incrementado la eficiencia del mejoramiento de cultivos y ha permitido hacer inferencias sobre la historia de la domesticación y los genes involucrados. Se han encontrado algunos patrones en las especies domesticadas: (1) reducción de la diversidad genética, debido a cuellos de botella y selección artificial; (2) frecuentemente, las mutaciones relacionadas al síndrome de domesticación preexistían en poblaciones silvestres; (3) acumulación de alelos deletéreos; (4) flujo genético entre formas cultivadas y silvestres; (5) la convergencia fenotípica comúnmente no resulta de convergencia a nivel molecular. Hay una amplia gama de estrategias que se pueden usar con las herramientas de secuenciación masiva que van desde secuenciar genomas completos, usar enzimas de restricción para reducir la complejidad del genoma, hasta el análisis de transcriptomas y estudios epigenómicos. Conclusiones: Pese a estos avances, aún quedan grandes retos como el análisis de grandes bases de datos; desarrollo de estrategias para obtener información fenotípica de forma rápida y precisa; identificación de genes parálogos en especies poliploides; análisis de genomas grandes y muy diversos.

Neurocysticercosis (NC) is a clinically and radiologically heterogeneous parasitic disease caused by the establishment of larval Taenia solium in the human central nervous system. Host and/or parasite variations may be related to this observed heterogeneity. Genetic differences between pig and human-derived T. solium cysticerci have been reported previously. In this study, 28 cysticerci were surgically removed from 12 human NC patients, the mitochondrial gene that encodes cytochrome b was amplified from the cysticerci and genetic variations that may be related to NC heterogeneity were characterised. Nine different haplotypes (Ht), which were clustered in four haplogroups (Hg), were identified. Hg 3 and 4 exhibited a tendency to associate with age and gender, respectively. However, no significant associations were found between NC heterogeneity and the different T. solium cysticerci Ht or Hg. Parasite variants obtained from patients with similar NC clinical or radiological features were genetically closer than those found in groups of patients with a different NC profile when using the Mantel test. Overall, this study establishes the presence of genetic differences in the Cytb gene of T. solium isolated from human cysticerci and suggests that parasite variation could contribute to NC heterogeneity.

Quantitative relationships among the elements of the body plan of Uta stansburiana were analyzed to evaluate their influence on the structure and limits of its phenotypic space. A methodology based on conceiving organisms as systems was developed. The relations among the elements of the body plan are described by a system of simultaneous equations (SES) of the type x i= mx j + b, where x i and x j are morphometric variables, and m and b are constants. This system was employed to simulate the phenotypic variation of U. stansburiana and to characterize its phenotypic space. The results indicate that the structure and limits of the phenotypic space of a taxon are emergent properties of the system that constitutes the body plan. These properties can be considered internal constraints, which act jointly with natural selection generating discontinuous phenotypic spaces. In this paper we propose a methodology that defines and analyzes with a systemic approach the phenotypic space of a taxon. This may be useful for proposing and testing hypothesis related with the causal factors of this space.

Se analizaron las relaciones cuantitativas entre los elementos del plan corporal de Uta stansburiana para evaluar su influencia sobre la estructura y los límites del espacio fenotípico de esta especie. Se desarrolló una metodología basada en la concepción de los organismos como sistema; las relaciones entre los elementos del plan corporal se describen mediante un sistema de ecuaciones simultáneas (SES), del tipo x i = mx j + b, en donde x i y x j son variables morfométricas y m y b son constantes. Este sistema se utilizó para simular la variación fenotípica de U. stansburiana y para caracterizar su espacio fenotípico. Los resultados indican que la estructura y los límites del espacio fenotípico de un taxón son propiedades emergentes del sistema que constituye el plan corporal, tales propiedades pueden considerarse como restricciones internas, las cuales actúan conjuntamente con la selección natural generando espacios fenotípicos discontinuos. La importancia del presente estudio radica en ofrecer una opción para definir y analizar el espacio fenotípico de un taxón desde una perspectiva sistémica, lo cual puede ser útil para plantear y probar hipótesis relacionadas con los factores causales de dicho espacio.

This study explores the phylogeographic structure and the demographic history of the Mexican populations of Pinus ayacahuite var. ayacahuite. Three chloroplast microsatellites were amplified in 198 individuals from 14 populations. Twelve haplotypes were found and an average genetic diversity (He) of 0.705. Two maximally differentiated groups were determined with a spatial analysis of molecular variance. A significant correlation was detected between the genetic and geographic distances between these two groups, but not within them. A significant phylogeographic structure was found, produced by the existence of the two groups. Two demographic expansions were detected, the first in the entire species, the second only in the southernmost populations. Additionally, a nested clade analysis was performed to complement our observations. The results showed that the Tehuantepec Isthmus was a corridor for species of temperate affinities in a cold period in early Pleistocene, and later acted as a barrier.

Se determinó la estructura filogeográfica y demografía histórica de las poblaciones mexicanas de Pinus ayacahuite var. ayacahuite usando tres microsatélites de cloroplasto en 198 individuos de 14 poblaciones. Se encontraron 12 haplotipos y niveles medios de diversidad genética (He = 0.705). Se definieron dos grupos máximamente diferenciados con un análisis espacial de varianza molecular. Entre estos grupos se detecta correlación significativa entre las distancias genéticas y las geográficas, pero no dentro de ellos. Se encontró estructura filogeográfica significativa en la muestra producida por la existencia de los dos grupos. Además, se detectaron dos expansiones demográficas, la primera en toda la especie, y la segunda sólo en las poblaciones más sureñas. Finalmente se realizó un análisis de clados anidados para complementar nuestras observaciones. Los resultados muestran que el Istmo de Tehuantepec actuó como corredor para las especies de afinidades templadas en algún periodo frío de inicios del Pleistoceno, y posteriormente como una barrera.

Pines have been the focus of several studies that estimate population genetic parameters using both allozymes and chloroplast single sequence repeats (SSRs). Also, the genus has also been recently studied using molecular systematics so that we now have a more clear understanding of their evolutionary history. With this background we studied comparatively the genetic structure in pines. Expected heterozygosity is particularly constant with a 99 % confidence interval between 0.19 and 0.23 in species that have been studied until now using allozymes. There is a significant proportion of species (9/41) that show high population differentiation estimates (Fst = or larger than 0.15) and five of these have large and wingless seeds probably associated with low densities, bird dispersal mechanisms and resistance to water stress. These species include the North American pinyon pines. Outcrossing rates are also constant among species from both subgenus Pinus and subgenus Strobus, which probably reflects a selective limit to the amount of deleterious alleles that can be maintained in pine species and this also affects inbreeding levels. We also explored the data published using microsatellites in pines and conclude that these markers uncover a higher proportion of variation and genetic differentiation as expected and that the evolutionary models that are used to derive the population genetic structure estimators should take into account other sources of mutation (point mutations, larger insertions and or deletions and duplications) to better understand the comparative applications of these molecular markers

Los pinos han sido el objeto de varios estudios para estimar los parámetros genéticos de la población utilizando tanto aloenzimas como fragmentos repetidos de secuencia sencilla (RSSs) de cloroplasto. Este género también ha sido estudiado recientemente utilizando sistemática molecular de tal manera que ahora tenemos un entendimiento más claro de su historia evolutiva. Con estos antecedentes estudiamos comparativamente la estructura genética de pinos. La heterocigosis esperada es particularmente constante con límites de confianza al 99 % entre 0,19 y 0,23 en las especies que se han estudiado hasta ahora utilizando aloenzimas. Hay una proporción significativa de especies (9/41) que muestran estimados de diferenciación altos (Fst = o mayor que 0,15). De ellos cinco especies tienen semillas grandes y sin alas asociadas probablemente con bajas densidades, dispersión de semillas por aves y resistencia a sequía. Estas especies incluyen a los pinos piñoneros de Norteamérica. Las tasas de entrecruzamiento también son constantes entre especies tanto del subgénero Pinus como del subgénero Strobus que refleja probablemente un límite selectivo a la cantidad de alelos deletéreos que pueden ser mantenidos en las poblaciones y que afecta también el nivel de consanguinidad. También exploramos los datos publicados usando microsatélites en pinos, concluyendo que estos marcadores muestran una mayor cantidad de variación y diferenciación genética como es esperado y que los modelos de evolución molecular utilizados para derivar los estimadores de la estructura genética de la población deben de tomar en consideración otras fuentes de mutación (mutaciones puntuales, inserciones y deleciones de mayor tamaño y la existencia de duplicaciones) para entender las aplicaciones que desde el punto de vista comparado se pueden hacer con este tipo de marcadores

Local populations of the spiny pocket mice, Liomys pictus, were sampled from the tropical deciduous and semideciduous forests from Chamela, Jalisco, Mexico, where L. pictus experiences profound population fluctuations and high rates of population turnover, associated with the strong environmental seasonality and heterogeneity characteristic of these forests. In order to review the hypothesis stating that the level of genetic variation in a population is correlated with the degree of environmental heterogeneity, the genetic differences between subpopulations from these two contrasting habitats were evaluated. Thirty presumptive gene loci were analyzed using starch-gel electrophoresis. Allele frequencies, number of heterozygous loci and observed and expected heterozygosity values were not statistically different between subpopulations. Population differences and sex-biased dispersal were also evaluated with an assignment test based on individual genotypes. Seventy-two percent of individuals were correctly assigned to their population of origin, which we considered indicative of low interpopulation differentiation. The short-term changes in genetic variability, as a response to the fluctuations in population density and high rates of population turnover, together with movement of individuals (a marked male-biased dispersal was observed), could conceal or buffer divergences between these subpopulations. L. pictus subpopulations were also characterized by inbreeding, which might be interpreted as a Wahlund effect, resulting from mixing of subpopulations of differing allelic frequencies. On the other hand, we suggested that female philopatry and male-biased dispersal, main components of the social structure of this species, may result in either dispersion of individuals (population structuring) or mixing subpopulations (Wahlund effect). Short-term population and genetic changes are important aspects of many small mammalian populations, which should be considered when assessing demography and genetic structure.

Se estudiaron poblaciones locales del ratón espinoso, Liomys pictus, de la selva tropical caducifolia y subcaducifolia en Chamela, Jalisco, México, donde L. pictus presenta marcadas fluctuaciones en densidades poblacionales y altas tasas de intercambio poblacional. Dichas características están relacionadas directamente con la severa estacionalidad ambiental y la heterogeneidad característica de estas selvas. Con el objetivo de revisar la hipótesis que señala que el nivel de variación genética de una población puede estar correlacionado con el grado de heterogeneidad ambiental, se evaluaron las diferencias genéticas entre poblaciones de estos dos ambientes contrastantes (selvas caducifolia y subcaducifolia). Se analizaron 30 loci con electroforesis en gel de almidón. Las frecuencias alélicas, el número de loci heterócigos y los valores de heterocigosidad observada y esperada no fueron significativamente diferentes entre subpoblaciones. Las diferencias entre éstas y la dispersión de individuos también fueron evaluadas con una prueba de asignación basada en genotipos individuales. Setenta y dos por ciento de los individuos fueron asignados correctamente a su población de origen, lo que se interpretó como indicativo de una baja diferenciación interpoblacional. Los cambios en la variabilidad genética que se observan como respuesta a las fluctuaciones poblacionales y altas tasas de intercambio, aunado al movimiento de los animales (se encontró una marcada dispersión, significativamente mayor en machos), pudieron cancelar o atenuar las divergencias entre subpoblaciones. Se observó además cierta endogamia, lo cual puede interpretarse como efecto de Wahlund, que resultaría de mezclar subpoblaciones con frecuencias alélicas diferentes. Por otro lado, sugerimos que la filopatría de las hembras y la dispersión predominantemente de los machos, que representan componentes característicos de la estructura social en L. pictus, puede resultar ya sea en la dispersión de los individuos (estructuración poblacional) o en la mezcla de subpoblaciones (efecto de Wahlund). Este tipo de cambios poblacionales y genéticos son aspectos importantes en muchas poblaciones de pequeños mamíferos, por lo que deben tomarse en cuenta cuando se evalúan la demografía y estructura genética.