Transcriptome data from silica-preserved leaf tissue reveal gene flow patterns in a Caribbean bromeliad

Ann Bot. 2024 Apr 10;133(3):459-472. doi: 10.1093/aob/mcae002.

Abstract

Background and aims: Transcriptome sequencing is a cost-effective approach that allows researchers to study a broad range of questions. However, to preserve RNA for transcriptome sequencing, tissue is often kept in special conditions, such as immediate ultracold freezing. Here, we demonstrate that RNA can be obtained from 6-month-old, field-collected samples stored in silica gel at room temperature. Using these transcriptomes, we explore the evolutionary relationships of the genus Pitcairnia (Bromeliaceae) in the Dominican Republic and infer barriers to gene flow.

Methods: We extracted RNA from silica-dried leaf tissue from 19 Pitcairnia individuals collected across the Dominican Republic. We used a series of macro- and micro-evolutionary approaches to examine the relationships and patterns of gene flow among individuals.

Key results: We produced high-quality transcriptomes from silica-dried material and demonstrated that evolutionary relationships on the island match geography more closely than species delimitation methods. A population genetic examination indicates that a combination of ecological and geographical features presents barriers to gene flow in Pitcairnia.

Conclusions: Transcriptomes can be obtained from silica-preserved tissue. The genetic diversity among Pitcairnia populations does not warrant classification as separate species, but the Dominican Republic contains several barriers to gene flow, notably the Cordillera Central mountain range.

Premisa del Estudio: La sequenciación de transcriptomas es una técnica costo-efective que permite estudiar múltiples preguntas. Sin embargo, para secuenciar transcriptomas, el tejido suele mantenerse bajo condiciones especiales, como el ultra-congelamiento inmediato. Aquí demostramos que el ARN puede ser obtenido de muestras preservadas en silica a temperatura ambiente. Usando estos transcriptomas exploramos las relaciones evolutivas de Pitcairnia (Bromeliaceae) en la República Dominicana e inferimos barreras para el flujo genético.

Métodos: Extraímos ARN de tejido preservado en sílica de 19 individuos de Pitcairnia colectados en la República Dominicana. Utilizamos técnicas macro y microevolutivas para examinar las relaciones y patrones de flujo genético entre los individuos.

Resultados Clave: Produjimos transcriptomas de alta calidad a partir de material preservado en sílica y demostramos que las relaciones evolutivas en la isla coinciden más con la geografía que con la delimitación de especies actual. Los análisis de genética de poblaciones indican que factores ecológicos y geográficos son barrera para el flujo genético.

Conclusiones: Transcriptomas de alta calidad pueden ser obtenidos de tejido preservado en sílica. La diversidad genética entre las poblaciones de Pitcairnia no amerita una clasificación en especies separadas, pero la República Dominicana contiene varias barreras para el flujo genético, notablemente, La Cordillera Central.

Keywords: Pitcairnia; Ayiti; Bromeliaceae; Dominican Republic; Extracción de ARN; Filogenética; Genética de Poblaciones; Hispaniola; Plasticidad Fenotípica; RNA extraction; República Dominicana; Transcriptomics; historical RNA; phylotranscriptomics; population genetics.

MeSH terms

  • Caribbean Region
  • Gene Flow*
  • Humans
  • Plant Leaves / genetics
  • RNA
  • Transcriptome* / genetics

Substances

  • RNA