How do plants respond biochemically to fire? The role of photosynthetic pigments and secondary metabolites in the post-fire resprouting response

Resprouting is one of the main regeneration strategies in woody plants that allows post-fire vegetation recovery. However, the stress produced by fires promotes the biosynthesis of compounds which could affect the post-fire resprouting, and this approach has been poorly evaluated in fire ecology. In this study, we evaluate the changes in the concentration of chlorophylls, carotenoids, phenolic compounds, and tannins as a result of experimental burns (EB). We asked whether this biochemical response to fire could influence the resprouting responses. For that, we conducted three EB in three successive years in three different experimental units. Specifically, we selected six woody species from the Chaco region, and we analyzed their biochemical responses to EB. We used spectrophotometric methods to quantify the metabolites, and morphological variables to estimate the resprouting responses. Applying a multivariate analysis, we built an index to estimate the biochemical response to fire to EB per each species. Our results demonstrate that photosynthetic pigment concentration did not vary significantly in burnt plants that resprout in response to EB, whereas concentrations of secondary metabolites (phenolic compounds and tannins) increased up to two years after EB. Our main results showed that phenolic compounds could play a significant role in the resprouting responses, while photosynthetic pigments seem to have a minor but significant role. Such results were reaffirmed by the significant correlation between the biochemical response to fire and both resprouting capacity and resprouting growth. However, we observed that the biochemical response effect on resprouting was lower in tree species than in shrubby species. Our study contributes to the understanding of the biochemical responses that are involved in the post-fire vegetation recovery.Fil: Santacruz García, Ana Carolina. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Facultad de Agronomía y Agroindustrias; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán; ArgentinaFil: Bravo, Sandra. Universidad Nacional de Santiago del Estero; ArgentinaFil: del Corro, Florencia Inés. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Facultad de Ciencias Forestales. Instituto de Silvicultura y Manejo de Bosques; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán; ArgentinaFil: García, Elisa Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero; ArgentinaFil: Molina Terrén, Domingo M.. Universitat de Lleida; EspañaFil: Nazareno, Mónica Azucena. Instituto de Investigacion y Estudios En Enseñanzas de Las Ciencias (iieec) ; Facultad de Agronomia y Agroindustrias ; Universidad Nacional de Santiago del Estero; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán; Argentin

Regeneración en especies de leñosas nativas de Chaco de Argentina y su respuesta a disturbios

En el campo de la ecología de comunidades vegetales, la regeneración de bosques nativos es una de las líneas de investigación más prolíficas en las dos últimas décadas, sobre todo en ambientes con bosques tropicales secos, donde se han tornado más evidentes los cambios en el clima a escala global. La capacidad de regeneración natural de los bosques nativos depende de su composición de especies, de los factores bióticos (como agentes dispersores, niveles de herbivoríay/o predación) y abióticos (cambios en la disponibilidad de recursos como espacio, agua, luz, entre otros) . Las estrategias que usan individualmente las especies para su regeneración dependen de rasgos funcionales como la tasa de crecimiento, la periodicidad foliar, la distribución de fotoasimilados, la localización y tamaño de su banco de yemas, y la capacidad de formar bancos de semillas persistentes . Más allá de los procesos naturales, el Hombre y sus actividades productivas constituyen la principal fuente de transformación de las comunidades vegetales. La creciente demanda mundial de alimentos y materiales para la industria, el cambio climático y los cambios de usos de la tierra, han generado un incremento en la degradación de los bosques y en la recurrencia de disturbios . El conocimiento sobre las estrategias de regeneración de las especies que componen los bosques constituye, por lo tanto, la línea de base para establecerplanes de aprovechamiento y manejo forestal sustentables. Tanto la conservación de bosques como muchas otras unidades de vegetación, son por lo tanto un objetivo global con múltiples implicancias desde el plano ecológico y productivo, ya que compromete la provisión de bienes y servicios ecosistémicos indispensables para la supervivencia y bienestar del Hombre.Fil: Bravo, Sandra Josefina. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Facultad de Ciencias Forestales. Instituto de Silvicultura y Manejo de Bosques; ArgentinaFil: Abdala, Nelly Roxana. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Facultad de Ciencias Forestales. Instituto de Silvicultura y Manejo de Bosques; ArgentinaFil: del Corro, Florencia Inés. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Facultad de Ciencias Forestales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero; ArgentinaFil: Ibañez Moro, Amalia Valeria. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Facultad de Ciencias Forestales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero; ArgentinaFil: Santacruz García, Ana Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero; ArgentinaFil: Loto, Dante Ernesto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero; ArgentinaFil: Ojeda, F.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero; Argentin

Anatomical changes in roots and hypocotyls of Prosopis ruscifolia (Fabaceae) seedlings exposed to saline stress

Prosopis ruscifolia es una especie arbórea pionera en áreas inundadas o salinas. El objetivo de este trabajo fue determinar cambios anatómicos en raíces e hipocótilos de plántulas de P. ruscifolia sometidas a estrés salino, bajo condiciones controladas. Las semillas se recolectaron en bosques nativos de la Región Chaqueña Occidental de Argentina. Las semillas se sembraron sobre toallas de papel humedecidas con soluciones salinas de 100, 200 y 300 mM de NaCl y un control humedecido con agua destilada. Se sembraron cuatro repeticiones de 50 semillas cada una, correspondientes a cada tratamiento, se ubicaron en cajas plásticas herméticas dentro de cámara de siembra a 27 ºC y con fotoperíodo de 12 horas. Doce días después de la siembra, se extrajeron plántulas para estudios anatómicos. Se estudiaron 35 plántulas correspondientes a cada tratamiento. Se midieron en raíces e hipocótilos las siguientes variables anatómicas: diámetro de la raíz principal e hipocótilo (µm), espesor de la corteza (µm), número de estratos celulares en la corteza, diámetro del cilindro central (µm), diámetro de la médula (µm), número de estratos celulares en el periciclo y diámetro tangencial de los vasos (µm). Se realizó ANOVA con diámetro de la raíz o hipocótilo como variable dependiente y espesor de la corteza, número de estratos celulares en la corteza, diámetro del cilindro central, diámetro de la médula, número de estratos celulares en el periciclo, diámetro tangencial de los vasos y concentración salina como variables independientes. El diámetro de la raíz disminuyó significativamente con el aumento de la concentración salina (P < 0.0001). El espesor de la corteza redujo su espesor a 100 mM (P < 0.0001) e incrementó el número de estratos celulares que la componen (P < 0.0002). El diámetro del cilindro central se redujo a la concentración salina de 100 mM (P < 0.0001) y el diámetro de la médula y el número de estratos celulares del periciclo (P < 0.0003) disminuyó progresivamente hasta 300 mM. El diámetro tangencial de los vasos (P < 0.0001) se redujo recién a 300 mM de NaCl. Estos cambios anatómicos podrían estar relacionados con la alteración de la expansión y división celular causada por la salinidad y comprometer la formación de raíces laterales y el almacenamiento de reservas. Los hipocótilos no mostraron cambios anatómicos significativos en respuesta al incremento en la salinidad, con excepción de la variación en la posición de estomas y un incremento en el espesor de la hipodermis. Estos cambios parecen indicar el estrés hídrico impuesto por el bajo potencial osmótico causado por las sales. Las plántulas de P. ruscifolia experimentaron cambios anatómicos en respuesta a las concentraciones salinas analizadas, en rasgos vinculados al almacenamiento de reservas, a la absorción y la conducción de agua y la formación de raíces laterales.Prosopis ruscifolia is a pioneer tree species in flooding or saline areas. The aim of this work was to assess anatomical changes in roots and hypocotyls of P. ruscifolia seedlings induced to saline stress under controlled conditions. Seeds, collected in natural forests of Western Chaco region in Argentina, were sown on paper towels moisturized with saline solutions of 100, 200 and 300 mM of NaCl, and a control group with distilled water. Four repetitions of 50 seeds per treatment were sown, located in hermetic polystyrene boxes, and included in a seeding chamber, at 27 ºC and 12 hours photoperiod. Were studied 35 seedlings from each saline concentration; these seedlings were processed 12 days after sown to obtain microscopic samples. The anatomical variables measured in roots and hypocotyls were the following: main root diameter (µm), bark thickness (µm), number of cell strata in bark, central cylinder diameter (µm), pith diameter (µm), number of cell strata in the pericycle and the tangential diameter of vessels (µm). ANOVA analysis were performed with hypocotyl and root diameters as the dependent variable, and bark thickness (µm), number of cell strata in the bark, the central cylinder diameter (µm), the pith diameter (µm), number of cell strata in the pericycle, the tangential diameter of vessels and the saline concentration as independent variables. Results showed that the root diameter decreased with increasing saline concentrations (P < 0.0001). The bark thickness decreased at 100 mM (P < 0.0001) and the number of cell strata of bark increased to 300 mM (P < 0.0002). The central cylinder diameter decreased at 100 mM saline concentration (P < 0.0001) and the number of cell strata of the pericycle and the pith diameter reduced progressively until 300 mM. The tangential diameter of vessels decreased at 300 mM. These anatomical changes suggested alterations in the expansion and cell division caused by the salinity, and could limit lateral roots formation and reserves storage. Hypocotyls did not show significant anatomical changes in response to increasing salinity, with exception of stomata position and an increase of the hypodermis thickness. These changes indicated that the water stress imposed by low osmotic potential is caused by increasing saline concentration. The seedlings of P. ruscifolia experienced anatomical changes in response to tested saline concentrations in traits related to reserve storage, the absorption and conduction of water, and lateral roots formation.Fil: Bravo, Sandra Josefina. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Facultad de Ciencias Forestales; ArgentinaFil: Pece, Marta. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Facultad de Ciencias Forestales; ArgentinaFil: del Corro, Florencia Inés. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Facultad de Ciencias Forestales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ojeda Brozovich, Fernando. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Facultad de Ciencias Forestales; ArgentinaFil: Lepiscopo, Martín. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Facultad de Ciencias Forestales; Argentin

Regeneración en especies de leñosas nativas del Chaco de Argentina y su respuesta a disturbios

La capacidad de resiliencia de la vegetación nativa, frente al sinergismo entre disturbios plantea la necesidad de un enfoque funcional para fortalecer los planes de manejo forestal, la restauración o rehabilitación de áreas degradas, así como las actividades para mitigación frente al cambio climático. Actualmente, en el marcodel Proyecto de Cooperación Binacional SPU-CAPES, entre la Universidad Nacional de Santiago del Estero de Argentina y la Universidad Federal do Paraná, Curitiba, Brasil, se realizan estudios para cubrir en parte, estos aspectos relevantes en la ecología de la regeneración de especies leñosas del Chaco semiárido argentino. Se han establecido dos líneas básicas de investigación: regeneración vegetativa con foco en la estrategia rebrotadora de especies de leñosas nativas, y regeneración por vía sexual, enfocada en el estudio de bancos de semillas, ambas en relación a los disturbios antes mencionados (fuegos, rolados, aprovechamiento forestal y ganadero).Fil: Bravo, Sandra. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Facultad de Ciencias Forestales. Instituto de Silvicultura y Manejo de Bosques; ArgentinaFil: Abadala, Roxana. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Facultad de Ciencias Forestales. Instituto de Silvicultura y Manejo de Bosques; ArgentinaFil: del Corro, Florencia Inés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero; ArgentinaFil: Ibañez Moro, Amalia Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero; ArgentinaFil: Santacruz García, Ana Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero; ArgentinaFil: Loto, Dante Ernesto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero; ArgentinaFil: Ojeda Brozovich, Fernando Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero; Argentin