Variación genética en la fenología reproductiva de poblaciones de

Silene ciliata bajo diferentes presiones selectivas

• Javier Morente López

• Carlos Lara-Romero

• Raquel Ruiz Checa

• José M. Iriondo Alegría

• ECOFLOR 2015.

¿Existen procesos adaptativos que afectan a la fenología de la especie?

Métodos Resultados DiscusiónIntroducción

• Ecosistemas de montaña entre los más amenazados por el cambio

climático.

• Para muchas spp. “alpinas” las poblaciones de

los pastos de alta montaña de la P. Ibérica son

el límite meridional de distribución.

Hábitats marginales amenazas

debido al cambio global.

• Alteraciones en el rango geográfico de las

especies.

• La adaptación es una de las principales respuestas de las plantas ante la aparición de

nuevas condiciones ambientales.

¿Cuál es el valor en términos adaptativos de las poblaciones que crecen en condiciones subóptimas?

– Mejor adaptadas a las condiciones reinantes (Kawecki 2004).

– Peor adaptadas (baja diversidad genética, procesos de endogamia, deriva…) (Whitlock 2003 ).

¿Qué tipos de adaptaciones se están dando en las poblaciones bajo condiciones subóptimas?

Métodos Resultados DiscusiónIntroducción

La fenología de las especies se relaciona directamente con las características de su

hábitat.

Poblaciones intermedias

Poblaciones bajas

Poblaciones superiores

Cambios en las características del hábitat (cambio climático) podrían causar

trastornos en la fenologías de las especies.

¿ADAPTACIÓN?

Métodos Resultados DiscusiónIntroducción

Giménez-Benavides et. al. 2011

Silene ciliata Pourret

• Caméfito de porte almohadillado.

• Elemento orófilo circunmediterráneo.

• El Sistema Central constituye el límite meridional de

distribución de la especie.

• Área de ocupación relativamente pequeña. Cierto

aislamiento de sus poblaciones.

• Rango: 1900m (piornales)-2500 m (pastos

psicroxerófilos).

– Alta variabilidad poblacional según condiciones.

Métodos Resultados DiscusiónIntroducción

OBJETIVO:

Estudiar si se está dando selección divergente en variables fenológicas en diferentes

poblaciones de la especie sujetas a diferentes presiones ambientales.

PREGUNTAS:

¿Existe una variación genética entre poblaciones que regula el patrón fenológico?

¿Se pueden estar seleccionando rasgos según las diferentes condiciones ambientales

de las poblaciones?

Métodos Resultados DiscusiónIntroducción

GuadarramaGredosBéjar • Poblaciones “óptimas” (altas)

• Poblaciones “subóptimas”

(bajas)

Experimento: Ensayos de jardín común con individuos procedentes de diferentes sierras y de áreas con diferente idoneidad ambiental (“habitat suitability”).

La idoneidad ambiental de las diferentes poblaciones se estudio mediante la realización de una modelización de la distribución de frecuencias de las variables ambientales que explican la distribución de la especie (MAXENT).

Métodos Resultados DiscusiónIntroducción

• Recolección de esquejes de plantas madre de cada

población seleccionada (mínimo 20 plantas madre). Verano

2013

Experimento: Ensayos de jardín común con esquejes procedentes de diferentes poblaciones “optimas” y “subóptimas”.

• Jardín común : Conteo de flores semanal. Medida del tamaño de la planta. Verano 2014.

• Crecimiento durante un año en condiciones homogéneas.

Métodos Resultados DiscusiónIntroducción

Métodos Resultados DiscusiónIntroducción

Variables fenológicas:• Nº total de flores por individuo.

• Inicio de floración de la población (i).

• Duración del periodo floral (d).

• Momento máximo de floración (m).

• Sincronía.

DíasN

º Fl

ores

d

mi

Análisis de datos:• Modelos lineares generalizados mixtos (GLMM´s).

Factores fijos: elevación (alta/optimo, baja/subóptimo), sierra (Gua, Gre, Bej).

Covariable: tamaño de la planta.

Factor aleatorio: población (9)

• Comparación de modelos por AIC.

• Búsqueda de una señal adaptativa

Métodos Resultados DiscusiónIntroducción

Variable Dependiente Modelos Δ AIC´s

Nº total de flores Sierra, Tamaño, Sierra*Tamaño 0Elevación, Sierra, Elevación*Sierra, Sierra*Tamaño 2,9Elevación, Sierra, Elevación*Sierra, Tamaño, Elevación*Tamaño, Sierra*Tamaño (total) 4,9

InicioElevación, Sierra, Elevación*Sierra, Sierra*Tamaño 0Elevación, Sierra, Elevación*Sierra, Tamaño, Elevación*Tamaño, Sierra*Tamaño (total) 1,63 Sierra, Tamaño, Sierra*Tamaño 10,56

MomentoElevación, Sierra, Elevación*Sierra, Sierra*Tamaño 0Elevación, Sierra, Elevación*Sierra, Tamaño, Elevación*Tamaño, Sierra*Tamaño (total) 1,99 Sierra, Tamaño, Sierra*Tamaño 10,02

DuraciónElevación, Sierra, Elevación*Sierra, Tamaño, Elevación*Tamaño, Sierra*Tamaño (total) 0Elevación, Sierra, Elevación*Sierra, Sierra*Tamaño 9,39 Sierra, Tamaño, Sierra*Tamaño 13,53

SincroníaElevación, Sierra 0Elevación, Sierra, Elevación*Sierra 7,11 Sierra 5,00

Métodos Resultados DiscusiónIntroducción

DIAS

0 50 100 150 200 250

Bejar baja

Bejar alta

DIAS

0 50 100 150 200 250

Gredos baja

Gredos alta

DIAS

0 50 100 150 200 250

Guadarrama baja

Guadarrama alta

Inicio

Momento Final

Métodos Resultados DiscusiónIntroducción

El inicio y el momento de floración son mas tempranos en poblaciones altas (optimo) que en las bajas (subóptimo).

Métodos Resultados DiscusiónIntroducción

Las poblaciones en subóptimo son más sincrónicas que las que se encuentran en óptimo.

Métodos Resultados DiscusiónIntroducción

Armeria caespitosa (Lara-Romero et. al. 2014)

Especie alpina de floración tempranaPlantas procedentes de elevación superior (poblaciones en optimo) florecieron antes.

Silene ciliata.Especie alpina de floración tardía

Plantas procedentes de elevación superior (poblaciones en optimo) florecieron antes.

¿Misma señal adaptativa?

Métodos Resultados DiscusiónIntroducción

En poblaciones naturales:

Poblaciones en “óptimo” → Inicio y momento de floración mas tarde.

Poblaciones en “subóptimo” → Inicio y momento de floración antes.

En jardín común:

Poblaciones en “óptimo” → Inicio y momento de floración antes.

Poblaciones en “subóptimo” → Inicio y momento de floración más tarde.

↑ Temperatura↓ Altitud

= Aporte hídrico

Pero a menor Tª

Alcanzan antes la temperatura de floración

Métodos Resultados DiscusiónIntroducción

¿Existe una variación genética entre poblaciones que regula el patrón fenológico?

Hemos observado que existe un comportamiento diferenciado entre rasgos fenológicos de

poblaciones en óptimo y subóptimo ambiental en condiciones de jardín común.

¿Se están seleccionando rasgos según las diferentes condiciones ambientales de las

poblaciones?

Esta diferenciación podría estar mostrando una selección divergente de caracteres, pero no

hay que descartar la posibilidad de que intervengan procesos evolutivos neutrales.

Siguientes pasos

FUTURAS PREGUNTAS QUE NOS HACEMOS:

• ¿Qué otras variables pueden estar sometidas a procesos de diferenciación genética?

(éxito reproductivo, resistencia a la sequía, resistencia a la congelación)

• ¿La diferenciación genética se debe a procesos de adaptación local?

(siembras recíprocas in situ)

• ¿Hay diferencias genéticas cuantificables entre las poblaciones optimas y subóptimas?

(estudios genéticos comparativos)

• ¿Hay diferencia en la expresión de genes según la población?

(transcriptómica)

Métodos Resultados DiscusiónIntroducción

Variación genética en la fenología reproductiva de poblaciones de

Silene ciliata bajo diferentes presiones selectivas

• Javier Morente López

• Carlos Lara-Romero

• Raquel Ruiz Checa

• José M. Iriondo Alegría

• ECOFLOR 2015.

¿Existen procesos adaptativos que afectan a la fenología de la especie?