The effect of an oak wilt epidemic on the genetic structure of a Texas live oak population

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Abstract

Oak wilt is a fungal tree disease that has killed millions of live oaks (Quercus fusiformis Small) in the oak woodlands of central Texas. Allozymes were used to characterize the genetic structure of live oak populations prior to infection (pre-epidemic) and following passage of an epidemic wave (post-epidemic). Pre-epidemic trees (N = 112) were sampled along transects in front of an expanding disease front. Post-epidemic trees (N = 109) were survivors of an epidemic that swept through an area of approximately 28 ha over a period of 20 years. Significant differences in allele and genotype frequencies existed between pre- and post-epidemic populations. Gene diversity was lower for two of the four allozyme loci in the post-epidemic population. Departures from Hardy-Weinberg equilibria occurred for two loci and multilocus associations developed in the post-epidemic population. These results demonstrate that disease can have a significant impact on the genetic structure of a natural host population. We hypothesize that selection for increasing disease resistance was the dominant evolutionary force leading to genetic change in this plant pathosystem.

La flétrissure du chêne est une maladie fongique des arbres qui a tué des millions de chênes (Quercus fusiformis Small) dans les chênaies du centre du Texas. Les auteurs ont utilisé les allozymes pour caractériser la structure génétique des populations de chênes vivants avant l'infection (pré-épidémique) et à la suite du passage d'une vague épidémique (post-épidémique). Les arbres pré-épidémiques (N = 112) ont été échantillonnés le long de transects au devant du front d'une épidémie en expansion. Les arbres post-épidémiques (N = 109) étaient des survivants d'une épidémie qui a balayé une région d'environ 28 ha sur une période de 20 ans. On observe des différences significatives dans les fréquences alléliques et phénotypiques entre les populations pré- et post-épidémiques. La diversité génétique est plus faible sur deux des quatre lieux allozymiques, dans la population post-épidémique. Des écarts par rapport aux équilibres de Hardy-Weinberg se retrouvent sur deux lieux et des associations multilocus se sont développées dans les populations post-épidémiques. Ces résultats démontrent que la maladie peut avoir un impact significatif sur la structure génétique d'une population hôte naturelle. Les auteurs formulent l'hypothèse qu'une sélection permettant d'augmenter la résistance à la maladie serait la force évolutive dominante conduisant au changement génétique dans ce pathosystème végétal.

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