Pollination Ecology of Island Endemic Plants: A Case Study on the California Channel Islands

Abstract

Abstract. Understanding the pollination requirements of threatened species is critical for the success of long-term conservation strategies. In a series of greenhouse experiments, we assessed the effects of different pollination treatments, including autogamy, facilitated autogamy, and cross-pollination on fruit and seed set for 2 generations of a rare island endemic plant. Santa Cruz Island rockcress, Sibara filifolia (Brassicaceae), is a rare, endangered annual herb that is endemic to the California Channel Islands. While efforts are underway to monitor and conserve this rare plant species, little is known about its pollination biology. We quantified the index of self-compatibility and multiplicative fitness. We also assessed how maternal plant treatment influenced seed germination and seedling survival rates. While S. filifolia is fully self-compatible, we demonstrate that facilitated pollination and outcrossing treatments positively affected all measures of reproductive output and fitness in first-generation plants. Metrics of predispersal fitness (e.g., fruit set and seed production) in the F2 generation also increased significantly in response to facilitated pollination and outcrossing. While our data suggest that S. filifolia fecundity increases with outcrossing, we observed lower fitness benefits of facilitated autogamy and outcrossing on the production of F2 seeds. This highlights the difficulty in providing specific recommendations when the consequences of outbreeding may not be detectable until later generations. More study is required to confirm that multiple generations of interpopulation gene flow can effectively improve population viability and decrease genetic erosion. Resumen. Comprender los requisitos de polinización de las especies amenazadas es fundamental para alcanzar el éxito en las estrategias de conservación a largo plazo. En una serie de experimentos en invernadero, evaluamos los efectos de diferentes tratamientos de polinización, incluyendo autogamia, autogamia facilitada y polinización cruzada, en la producción de frutos y semillas durante 2 generaciones de una planta endémica rara de la isla. El berro de roca de la isla de Santa Cruz, Sibara filifolia (Brassicaceae), es una hierba anual escasa y en peligro de extinción que es endémica de las Islas del Canal (Channel Islands) de California. Aunque se está intentando monitorear y conservar esta especie vegetal poco común, se sabe poco acerca de su biología de polinización. Cuantificamos el índice de autocompatibilidad y adecuación multiplicativa. También, evaluamos cómo el tratamiento de la planta materna influyó en la germinación de las semillas y en las tasas de supervivencia de las plántulas. Si bien S. filifolia es totalmente autocompatible, demostramos que los tratamientos de polinización facilitada y entrecruzamiento afectaron positivamente a todas las medidas de rendimiento reproductivo y de adecuación de las plantas de primera generación. Las medidas de adecuación pre-dispersión (por ejemplo, producción de frutos y semillas) en la generación F2 también aumentaron significativamente en respuesta a la polinización facilitada y al cruce. Mientras que, nuestros datos sugieren que la fecundidad de S. filifolia aumenta con el entrecruzamiento, observamos menores beneficios de la autogamia facilitada y del entrecruzamiento en la producción de semillas F2. Esto destaca la dificultad de proporcionar recomendaciones específicas cuando las consecuencias del entrecruzamiento podrían no detectarse hasta generaciones posteriores. Se necesitan más estudios para confirmar que múltiples generaciones de flujo genético interpoblacional pueden mejorar efectivamente la viabilidad de la población y disminuir la erosión genética.