Bases fisiológicas y moleculares asociadas al establecimiento de plántulas de Nothofagus en ambientes naturales - Cagnacci, Julieta María (2022)
Las proyecciones para el Cambio Climático Global (CCG) en Patagonia norte indican un aumento de la temperatura y disminución de las precipitaciones, así como también un incremento en la ocurrencia de fenómenos extremos. En este contexto, un interrogante abierto es qué capacidad poseen las especies vegetales para subsistir en condiciones climáticas diferentes, como las predichas por el CCG. Esto es de especial relevancia para los árboles, cuyos largos tiempos generacionales se asocian a un bajo recambio poblacional. El estudio de caracteres adaptativos bajo diferentes escenarios climáticos, como los existentes a lo largo de gradientes ambientales, constituye un abordaje particularmente útil, ya que permite evaluar las potenciales respuestas de poblaciones actuales frente a diversas condiciones. El género Nothofagus comprende especies forestales dominantes del bosque andino-patagónico, las cuales cubren gran parte del gradiente pluviométrico y todo el gradiente altitudinal de la Patagonia andina argentina. En particular, hacia los 40o S, Nothofagus obliqua, N. alpina y N. pumilio se distribuyen marcadamente a lo largo de un gradiente altitudinal. Mientras que N. obliqua domina los pisos altitudinales entre 600 y 900 msnm, N. alpina se distribuye desde los 800 hasta los 1000 msnm y N. pumilio desde los 1000 msnm y hasta el límite altitudinal del bosque. En este gradiente, el factor ambiental que presenta la mayor variación con la altitud es la temperatura. Es por ello que la distribución en estratos altitudinales sugiere una preferencia diferencial de nichos térmicos por parte de las especies. En esta tesis, mediante la articulación de experimentos en el bosque en combinación con abordajes ecofisiológicos y genómicos, se estudió el comportamiento de plantas de especies del género Nothofagus en distintos ambientes naturales, establecidos a lo largo de un gradiente altitudinal. En el capítulo 2, se estudió el comportamiento de regeneración de N. obliqua, N. alpina y N. pumilio, mediante la instalación de transplantes recíprocos en un bosque ubicado en Patagonia norte. En forma general, los resultados indican que el ambiente local, es decir el embiente que experimentan los individuos, influye sobre la emergencia y la supervivencia de las plántulas. También aportan evidenciasfavor de que, en N. pumilio y en cierta medida en N. obliqua, la fenología de la germinación es un carácter plástico, que se ajusta a las ventanas climáticas de mayor supervivencia de las plántulas. Por otro lado, el análisis de las dinámicas de mortalidad de plántulas con respecto a variables térmicas e hídricas de los distintos ambientes estudiados indicaron que la mortalidad de plántulas de N. obliqua y N. alpina mostró una mayor influencia por factores relacionados con la temperatura y la sequía, mientras que para N. pumilio solamente los factores térmicos resultaron más adecuados para explicar este comportamiento, sugiriendo la existencia de diferencias inter-específicas en la respuesta de la regeneración al ambiente natural. Para todas las especies, la supervivencia estuvo fuertemente influenciada por la etapa ontogenética de la plántula, con mayores porcentajes de mortalidad durante los primeros meses de vida. En el capítulo 3, se estudió la variación fenotípica de caracteres de importancia adaptativa en individuos de N. pumilio y N. obliqua en un estadio posterior (plantas de 3 años de edad) dentro y fuera de sus áreas de distribución. Se midió el diámetro a la altura del cuello, el contenido foliar de clorofilas a y b, carotenoides y antocianinas y la fluorescencia de la clorofila, ya que, como se explica en esta tesis, estos caracteres se consideran adaptativos, de acuerdo a diversos estudios de fisiología y ecología vegetal. Se encontró que, tanto los individuos de N. pumilio como los de N. obliqua mostraron una variación en los caracteres, relacionada con los diferentes ambientes en los que se evaluaron las plantas. Por último, en el capítulo 4 se realizó una caracterización genética de los individuos correspondientes a este ensayo, utilizando datos de secuenciación del genoma reducido (ddRAD-seq). Se identificaron 202702 y 216749 polimorfismos en las lecturas R1 y R2 de N. obliqua, respectivamente, de los cuales 6114 y 7601 superaron los filtros para ser utilizados en los análisis de asociación subsiguientes. En el caso de N. pumilio, el número de polimorfismos identificados en las lecturas R1 y R2 fue de 190126 y 198391, respectivamente, de los cuales 1644 y 1670 superaron los filtros. Se detectaron niveles de variabilidad moderados a altos y similares para ambas especies. Finalmente, en base a la información genética y fenotípica relevada en el ensayo presentado en el capítulo 3, se realizó una prueba de concepto para establecer relaciones entre polimorfismos nucleotídicos y variaciones en caracteres de importancia adaptativa. Mediante la utilización de modelos de asociación genómica, se identificaron 5 SNPs de N. obliqua y 7 de N. pumilio asociados significativamente a rasgos de interés. El análisis del contexto genómico de este conjunto de marcadores reveló que, 7 de ellos, se encuentran en regiones vinculadas con funciones de respuesta frente a ciertas condiciones de estrés abiótico o comunicación celular Estos resultados representan los primeros análisis genómicos de N. obliqua y N. pumilio, contribuyen a la ampliación de los escasos recursos genéticos de estas especies emblemáticas del bosque andinopatagónico y proveen una estrategia robusta para futuros estudios de mapeo por asociación.