Mating system, outcrossing distance effects and pollen availability in the wind-pollinated treeline species Polylepis australis BITT. (Rosaceae)

Abstract

Fragmentation may negatively affect plant fitness through pollen limitation and increased levels of inbreeding. Effects of fragmentation may vary with regard to life form and breeding system, and few studies exist for wind- pollinated trees. We examined the effects of hand-selfing, varying outcrossing distances and pollen addition on seed mass and germination rate of Polylepis australis BITT. (Rosaceae), a wind-pollinated treeline species endemic to Argentina. We also investigated pollen germination on the stigma and pollen tube growth to determine compatibility resulting from selfing and outcrossing. Selfing reduced seed germination rates with significant differences between open pollination and outcrosses at 30km. In addition, we found a tendency for pollen germination and pollen tube growth to decrease following selfing. Between-fragment crosses resulted in a trend of higher reproductive out put than within- fragment crosses, whereas values were similar between open pollination and between-fragment crosses. Pollen addition did not increase reproductive success neither in small nor in larger fragments. Our results suggest that highly isolated P. australis forests have a potential for inbreeding depression through selfing and within-fragment crosses. However, the results also indicate that pollen flow between P. australis forest fragments is still effective at the current fragmentation level, counteracting negative effects on seed quality resulting from reproductive isolation.

Durch Habitatzerstörung und Fragmentierung isolierte und kleine Populationen leiden häufig unter erhöhter Inzuchtdepression und Pollenlimitierung, deren Ausmaß jedoch in Abhängigkeit von Lebensform und Fortpflanzungssystem variiert. In der vorliegenden Studie untersuchten wir den Einfluss von Hand-Selbstbestäubung, verschiedenen Kreuzungsdistanzen bis zu 30 km und Pollenzugabe auf Samenmasse und -keimung von Polylepis australis (Rosaceae), einer windbestäubten, in Argentinien endemischen Baumart der oberen Waldgrenze. Darüber hinaus analysierten wir den Einfluss von Selbst- und Fremdbestäubung auf Pollenkeimung und Pollenschlauchwachstum. Selbstbestäubung führte zu signifikant geringeren Keimraten im Vergleich zu natürlicher Bestäubung und Fremdbestäubung mit Pollen aus >30 km Distanz. Auch fanden wir eine Tendenz zur Reduktion von Pollenkeimung und Pollenschlauchwachstum nach Selbstbestäubung. Kreuzungen zwischen Fragmenten führten zu höherem Reproduktionserfolg als Kreuzungen innerhalb von Fragmenten, während der Reproduktionserfolg aus natürlicher Bestäubung und aus Kreuzungen zwischen Fragmenten vergleichbare Werte aufwies. Weder in kleinen noch in großen Populationen führte die Zugabe von Pollen zu einer Erhöhung des Reproduktionserfolges. Unsere Ergebnisse machen deutlich, dass zwar in stark isolierten P. australis Wäldern die Gefahr für Inzuchtdepression besteht, der nach wie vor effektive Pollen- und Genfluss zwischen Waldfragmenten von P. australis jedoch negativen Isolationseffekten entgegenwirkt.