Distance-dependent but genetically random mating in a Japanese beech (Fagus crenata) population

In plant populations, limited seed dispersal may generate the aggregation of related individuals, which is referred to as spatial genetic structure (SGS). If short-distance pollination frequently occurs in populations with SGS, it may lead to frequent mating between related individuals (biparental inbreeding). In this study, we examined patterns of pollen dispersal and inbreeding under such conditions in a population of the wind-pollinated tree species Fagus crenata Blume using microsatellite analyses of adult trees and dispersed seeds. The population showed weak but significant SGS and the pollen dispersal in the population involved a combination of distance-dependent (largely short-range) dispersion at the local scale and long-distance transport. Although SGS and distance-dependent pollination co-occurred, individual inbreeding coefficients for both adults and seeds were almost zero, suggesting that mating generating sound seeds was genetically random with little or no inbreeding, probably because of the weak SGS, long-distance pollen dispersal, and postpollination mechanisms including self-incompatibility and inbreeding depression. The production of sound seeds through genetically random mating may be important for maintaining F. crenata populations because the resulting seedlings may be less affected by inbreeding depression than those resulting from the mating of related individuals. Key words: dispersal kernel, Fagus crenata, inbreeding coefficient, outcrossing rate, paternity analysis, wind pollination. Resume: Dans les populations vegetales, la dispersion limitee des graines peut generer une agregation des individus apparentes, phenomene que l'on appelle structure spatiale genetique (SSG). Si la pollinisation sur de courtes distances survient frequemment dans les populations avec SSG, ceci peut mener a un croisement frequent entre des individus apparentes (endogamie biparentale). Dans cette etude, les auteurs ont examine les patrons de dispersion du pollen et l'endogamie sous de telles conditions chez une population de Fagus crenata Blume, une espece d'arbres a pollinisation anemophile, a l'aide d'analyses de microsatellites des arbres adultes et des graines dispersees. La population presentait une SSG faible mais significative, et la dispersion du pollen dans la population impliquait la combinaison d'une dispersion en fonction de la distance (principalement de courte distance) a l'echelle locale et d'un transport de longue distance. Meme si la SSG et la pollinisation en fonction de la distance survenaient conjointement, les coefficients individuels d'endogamie des adultes et des graines etaient presque de zero, suggerant que le croisement generant des graines saines etait genetiquement aleatoire avec peu ou pas d'endogamie, probablement a cause de la faible SSG, de la dispersion du pollen sur une longue distance et des mecanismes post-pollinisation incluant l'auto-incompatibilite et la depression endogamique. La production de graines saines au moyen du croisement genetiquement aleatoire peut etre importante pour maintenir les populations de F. crenata car les semis resultants peuvent etre moins affectes par la depression endogamique que ceux qui resultent du croisement d'individus apparentes. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : dispersion des grains, Fagus crenata, coefficient d'endogamie, taux de croisement eloigne, analyse de paternite, pollinisation anemophile.
Introduction Gene dispersal via seeds and pollen strongly influences the genetic diversity and structure of plant populations. Genetic differentiation among populations is reduced by gene dispersal (i.e., gene flow) even [...]