Mayor plasticidad fenotípica que diferenciación adaptativa entre procedencias de pino piñonero

The Mediterranean stone pine, Pinus pinea L., seems to be well adapted to the different climate zones of its distribution range that spans four thousand kilometres along the Northern shore of the Mediterranean Sea. But recent molecular studies revealed it to be extremely genetically depauperate for a widespread tree. In this context, a provenances trial should elucidate whether any differentiation in adaptative traits can be identified between 34 accessions covering its natural range. The presence of strong spatial autocorrelations throughout four test sites required iterative nearest-neighbours adjustments in their statistical analysis. No significant differences in survival or ontogeny were found between accessions, while height growth was slightly though significantly more vigorous in northern or inland provenances. But these differences were masked by a common, stable reaction norm in dependence on site and microsite. On the other hand, its strong developmental plasticity allows the stone pine to delay the heteroblastic phase change in order to survive in unfavourable conditions, a clear advantage in the limiting and unpredictable environments of Mediterranean ecosystems.El pino piñonero, Pinus pinea L., está aparentemente adaptado a diferentes zonas climáticas a lo largo de los cuatro mil kilómetros de su rango de distribución en el Mediterráneo. Sin embargo, estudios moleculares recientes le han descrito como genéticamente muy empobrecido para ser un árbol de amplia distribución. En este contexto, el presente ensayo de procedencias estudió la presencia de diferenciación en características adaptativas entre 34 procedencias representativas de su rango de distribución. Debido a la presencia de autocorrelaciones espaciales en los cuatro sitios de ensayo, el análisis estadístico usó ajustes iterativos basados en los vecinos más próximos de cada árbol. No se observaron diferencias significativas entre procedencias respecto a supervivencia y desarrollo ontogénico, pero el crecimiento en altura fue ligera, aunque significativamente mayor en procedencias del interior o mayor latitud. Sin embargo, estas diferencias fueron muy inferiores al efecto del sitio o micrositio, común para todas las procedencias. Por último, se observó que su alta plasticidad ontogénica le permite al pino piñonero retrasar en condiciones desfavorables el cambio de fase vegetativa a follaje y crecimiento adulto durante varios años para sobrevivir en forma juvenil, lo que es un recurso estratégico más para ambientes limitantes e impredecibles de los ecosistemas mediterráneos

The role of maternal age, growth and environment in shaping offspring performance in an aerial conifer seed bank

This is the author accepted manuscript. The final version is available from the Botanical Society of America via the DOI in this recordData Availability: The R code (doi: 10.6084/m9.figshare.17158469) and primary data (doi: 10.6084/m9.figshare.15097185) are available in Figshare.PREMISE Maternal effects have been demonstrated to affect offspring performance in many organisms and, in plants, seeds are important mediators of these effects. Some woody plant species maintain long-lasting canopy seed banks as an adaptation to wildfires. Importantly, these seeds stored in serotinous cones are produced by the mother plant under varying ontogenetic and physiological conditions. METHODS We sampled the canopy seed bank of a highly serotinous Pinus pinaster population to test if maternal age and growth, as well as the environmental conditions during each crop year, affected seed mass and ultimately germination and early survival. After determining retrospectively the year of each seed cohort, we followed germination and early survival in a semi-natural common garden. KEY RESULTS We found that seed mass was related to maternal age and growth at the time of seed production, i.e. slow growth-older mothers had smaller seeds and fast growth-young mothers had bigger seeds, which could be interpreted either as a proxy of senescence or as a maternal strategy. We also confirmed that seed mass had a positive effect on germination success, but beyond differences in seed mass, maternal age had a negative effect and diameter had a positive effect on germination timing and subsequent survival. CONCLUSIONS Thereby we highlight the importance of maternal conditions combined with seed mass in shaping seedling establishment. Our findings open new insights in the offspring performance deriving from long-term canopy seed banks, which may have high relevance for plant adaptation.Spanish Government, Ministry of Science, Innovation and Universities (MICIU

Evaluación de material forestal de reproducción: nuevas perspectivas frente a un viejo problema

6 páginas, 3 figuras.- Comunicación presentada en la IV Reunión sobre Genética Forestal (2008), celebrada en Pontevedra entre el 27 y el 29 de junio de 2007.La necesidad de aumentar la eficiencia en la evaluación de la calidad genética de los materiales forestales de reproducción (MFRs) o de los componentes de los materiales de base obliga a optimizar los métodos a emplear y a reducir los plazos. Sin embargo, tanto en invernadero o cámara como en condiciones de campo, se plantean problemas metodológicos relacionados tanto con el control ambiental como con los caracteres a evaluar, en especial cuando se persigue determinar la adaptabilidad frente a las limitaciones ambientales. En este trabajo se realiza una breve revisión de los efectos ontogénicos, de los efectos maternos relacionados con el tamaño y germinación de la semilla y del efecto de la restricción radical impuesta por el contenedor, que pueden enmascarar o sesgar los efectos genéticos en la evaluación precoz de MFRs.Peer reviewe

Phenotypic plasticity is stronger than adaptative differentiation among Mediterranean stone pine provenances

The Mediterranean stone pine, Pinus pinea L., seems to be well adapted to the different climate zones of its distribution range that spans four thousand kilometres along the Northern shore of the Mediterranean Sea. But recent molecular studies revealed it to be extremely genetically depauperate for a widespread tree. In this context, a provenances trial should elucidate whether any differentiation in adaptative traits can be identified between 34 accessions covering its natural range. The presence of strong spatial autocorrelations throughout four test sites required iterative nearest-neighbours adjustments in their statistical analysis. No significant differences in survival or ontogeny were found between accessions, while height growth was slightly though significantly more vigorous in northern or inland provenances. But these differences were masked by a common, stable reaction norm in dependence on site and microsite. On the other hand, its strong developmental plasticity allows the stone pine to delay the heteroblastic phase change in order to survive in unfavourable conditions, a clear advantage in the limiting and unpredictable environments of Mediterranean ecosystems.El pino piñonero, Pinus pinea L., está aparentemente adaptado a diferentes zonas climáticas a lo largo de los cuatro mil kilómetros de su rango de distribución en el Mediterráneo. Sin embargo, estudios moleculares recientes le han descrito como genéticamente muy empobrecido para ser un árbol de amplia distribución. En este contexto, el presente ensayo de procedencias estudió la presencia de diferenciación en características adaptativas entre 34 procedencias representativas de su rango de distribución. Debido a la presencia de autocorrelaciones espaciales en los cuatro sitios de ensayo, el análisis estadístico usó ajustes iterativos basados en los vecinos más próximos de cada árbol. No se observaron diferencias significativas entre procedencias respecto a supervivencia y desarrollo ontogénico, pero el crecimiento en altura fue ligera, aunque significativamente mayor en procedencias del interior o mayor latitud. Sin embargo, estas diferencias fueron muy inferiores al efecto del sitio o micrositio, común para todas las procedencias. Por último, se observó que su alta plasticidad ontogénica le permite al pino piñonero retrasar en condiciones desfavorables el cambio de fase vegetativa a follaje y crecimiento adulto durante varios años para sobrevivir en forma juvenil, lo que es un recurso estratégico más para ambientes limitantes e impredecibles de los ecosistemas mediterráneos

Intraspecific responses to climate reveal nonintuitive warming impacts on a widespread thermophilic conifer

Many ecologically important forest trees from dry areas have been insufficiently investigated for their ability to adapt to the challenges posed by climate change, which hampers the implementation of mitigation policies. We analyzed 14 common-garden experiments across the Mediterranean of the widespread thermophilic conifer Pinus halepensis, involving 157 populations categorized into five ecotypes. Ecotype-specific tree height responses to climate were applied to projected climate change (2071-2100 AD), to project potential growth patterns both locally and across the species' range. We found contrasting ecotypic sensitivities to annual precipitation but comparatively uniform responses to mean temperature, while evidence of local adaptation for tree height was limited to mesic ecotypes. We projected intriguing patterns of response range-wide, implying either height inhibition or stimulation of up to 75%, and deduced that the ecotype currently experiencing more favorable (wetter) conditions will show the largest inhibition. Extensive height reductions can be expected for coastal areas of France, Greece, Spain and northern Africa. Our findings underline that intraspecific variations in sensitivity to precipitation must be considered when projecting tree height responses of dry forests to future climate. The ecotype-specific projected performances call for management activities to ensure forest resilience in the Mediterranean through, e.g. tailored deployment strategies

The role of maternal age, growth, and environment in shaping offspring performance in an aerial conifer seed bank

11 Pág.Maternal effects have been demonstrated to affect offspring performance in many organisms, and in plants, seeds are important mediators of these effects. Some woody plant species maintain long-lasting canopy seed banks as an adaptation to wildfires. Importantly, these seeds stored in serotinous cones are produced by the mother plant under varying ontogenetic and physiological conditions.This research was supported by the Spanish Government via the Ministry of Science, Innovation and Universities (MICIU) grants AGL2015-68274-C03-1-R and RTI2018-094691-B-C32 and by a predoctoral research fellowship from the Spanish MICIU (BES-2016-077347).Peer reviewe

Serotinia, carácter adaptativo clave en pino carrasco: influencia de factores endógenos y exógenos

La serotinia es un carácter adaptativo clave en plantas frente al fuego, pero puede verse influida por otros factores ambientales y fisiológicos. Determinar sus componentes de variación es fundamental para entender cómo los bosques podrán enfrentarse al aumento de temperatura, y la mayor frecuencia y severidad de sequías e incendios en las regiones mediterráneas. Utilizamos un ensayo de procedencias de pino carrasco replicado en tres sitios de ambiente contrastado para estudiar la plasticidad de la serotinia y realizamos diferentes experimentos manipulativos para comprobar la existencia de factores endógenos que afectan a la apertura de sus conos. La serotinia varió entre los tres sitios, incluso descontando el efecto alométrico (menor serotinia a mayor tamaño del árbol) y se confirmó la variabilidad genética. Además, la duración de la serotinia en esta especie implica la asignación de agua a los conos a través de sus pedúnculos, sugiriendo la existencia de costes de mantenimiento. Confirmando nuestras hipótesis, los ambientes desfavorables para el crecimiento de esta especie provocaron la liberación precoz de semillas, como efecto directo del ambiente además del propio estatus fisiológico del árbol. Estos resultados sugieren un riesgo en resiliencia de los pinares de pino carrasco bajo los nuevos escenarios de cambio climático.Agradecemos la asistencia técnica de E. Ballesteros, F. del Caño, R. Pulido y S. Sansegundo. Este trabajo ha sido financiado por los proyectos FENOPIN (AGL2012-40151-C03-02) y FUTURPIN (AGL2015-68274-C3-01). El Ministerio Español de Economía y Competitividad también financia al autor R.M.S. mediante una beca predoctoral (FPI BES-2013-064210). Algunos de los datos usados en este trabajo forman parte de la red nacional de ensayos genéticos forestales GENFORED (www.genfored.es)

Dataset from the Am J Bot 2016 103(9) paper: "Disentangling plasticity of serotiny, a key adaptive trait in a Mediterranean conifer"

<p>Raw data from the American Journal of Botany paper: "Disentangling plasticity of serotiny, a key adaptive trait in a Mediterranean conifer" Am J Bot. 2016 Sep;103(9):1582-91. doi: 10.3732/ajb.1600199</p