trascendencia de las interacciones bióticas en el...
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Trascendencia de las Interacciones bióticas en el uso de los RGF
Rafael Zas, Luis Sampedro
Crecer Reproducirse Defenderse
Programas de mejora y Recomendaciones de uso de RGF centrados unilateralmente en crecimiento
Phytophthora cinnamomi
B. xylophilus
Phytophthora alniT. pityocampaFusarium circinatum
• Cambio climático
• Movimiento productos forestales
• Desfases fenológicos
• Restricciones ambientales
Cambio Global
• Movimiento material genético Tan et al 2010. Agr For Entomol
Hodar & Zamora 2004 Biodiver Conser
14 Mha de Pinus contorta muerta por Dendroctonus ponderosae
Safranyik & Wilson 2008. Can For Ser. BC
Safranyik & Wilson 2008. Can For Ser. BC
Graves amenazas fitosanitarias
Escasa atención a la resistencia en el manejo de RGF
pero
Variación intraespecífica adaptativa
Gran variación en resistencia entre poblaciones del pino
Paralelismo entre la estructura genética del hospedante y agresor
Harfouche et al 1995. Ann For SciBurban et al 1999. Mol EcolResistente
Susceptible
Matsucoccus feytaudi
Distribution of naturally resistant Sitka spruce sources in Western NA
King et al 2004. Forestry
Hylobius abietis
Armillaria ostoyae
Fusarium oxysporum
Variación genética dentro de poblaciones
hi2 = 0,23
hi2 = 0,23
hi2 = 0,10
Zas et al. 2007 Forestry; 2008 Can J For Res; 2005 Ann For SciKleinhentz et al 1998. For Gen
Dioryctria sylvestrella
hi2 = 0,1
CV = 232%
Especie
Mejora genética de la resistencia
Material mejorado en resistencia a patógenos
Agresor País
Pinus monticolaPinus lambertiana Cronartium ribicola EEUU, CanadáPinus monticolaPinus lambertiana
Dothistroma pini NZPinus radiata
Cronartium quercuum EEUUPinus taeda
Phythophtora sp. EEUUChamaecyparis lawsoniana
Cronartium ribicolaYanchuk and Allard 2009. FAO
Mejora genética de la resistencia
Material mejorado en resistencia a insectos
Especie Agresor País
Cryptorhynchus lapathi EEUUPopulus sp.
Anoplophora glabripennis China
Cryptorhynchus lapathi A. glabripensis
GMO Ctrl
(frondosas)
Especie Agresor País
Pissodes strobi CanadáPicea sitchensisPicea glaucaPicea engelmanni
Elatobium abietinum EuropaPicea sitchensis
P. strobiE. abietinum
Mejora genética de la resistencia
Material mejorado en resistencia a insectos (frondosas)
Material mejorado en resistencia a insectos (coníferas)
Reproducción
CrecimientoAgua
Luz
NutrientesNPK
Defensas
Energía asimilada
Reproducción
CrecimientoAgua
Luz
NutrientesNPK
Defensas
Energía asimilada
Res
iste
ncia
Teorías predicen compromisos entre crecimiento y defensas
Crecimiento
Reparto de recursos escasos
7
8
9
10
11
5 10 15 20 25
Resistencia a H. abietis
Cre
cim
ient
o en
diá
met
ro (c
m)
• Correlación genética negativa entre crecimiento y resistencia
• Material mejorado más susceptible
Familias mejora
Testigo comercial
Zas et al. (2005). Ann For Sci
Compromisos crecimiento – resistencia son frecuentes
aa
bb
c
0
5
10
15
2025
Control
Dañ
os H
. abi
etis
Fertilización con P
Fertilización sin P
• Las plantas fertilizadas son más susceptibles
Zas et al. 2006. For Eco Man
Compromisos crecimiento – resistencia son frecuentes
aa
bb
c
0
5
10
15
2025
Dañ
os H
. abi
etis
0,2
0,4
0,5a
abb
b b0,3
Den
sida
d ca
nale
s
Control +P -P• Las plantas fertilizadas
tienen menos defensasMoreira et al. (2008). Trees
• Las plantas fertilizadas son más susceptibles
Compromisos crecimiento – resistencia son frecuentes
Combinando estrategias
Defensas inducidas
Daño
Defensas inducidas
Cre
cim
ient
oDefensas costosas
Resistencia
0
20
40
60
80
1
2
3R
esin
(mg
g-1 )
Res
in c
anal
s (N
mm
-2)
Bioensayos in vivo Ensayos de campo
Fuerte respuesta a ataque de insectos
Defensas inducidas
Moreira et al. (2009). TreesSamperdo et al. (2010). Trees
t = mesest = horas
Señalamiento
Defensas inducidas
Daño
Defensas inducidas
Ácido jasmónico
COOH
O
Simulación herbivoría con Metil Jasmonato
La aplicación de MeJa induce la producción de resina,
... y reduce la incidencia de H. abietis
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
0 5 50 100
Áre
a m
ordi
da (m
m2 )
0
10
20
Dosis MeJa (mM)
Con
teni
do e
n re
sina
Moreira et al (2009) Env. Exp. Bot.
Defensas inducidas
Gestión de enfermedades y plagas en agricultura ecológica basada
en activación de defensas inducidas
Un mundo complejo
Defensas constitutivas
Defensas inducidas
Daño
VOCs
señalalamiento
Talking trees Call for help
Alteración emisión VOCs
0
2000
4000
6000
8000
-pineno
ControlMJ
-pineno
Leaf
conc
entra
rtion
(g
g-1) ?
Disminución atrayentes y aumento repelentes tras daño
Sampedro et al (2010) J Exp Bot
Dañ
os
Resistencia
fitne
ss
Daños
Resistencia Tolerancia
Pinus radiata Pinus pinaster
0
200
400
600
1 2 3 4 5
Hei
ght(
cm)
Edad (años)
SanoAtacado
***
1 2 3 4 5Edad (años)
n.s.
Hylobius abietis
menos tolerante que
Zas et al (en revisión) J Ecol
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Root : shoot
0.0
1.0
2.0
3.0
Constitutive
Fine : coarse
Mecanismos de tolerancia
Moreira et al (en revisión) New Phytol
Rat
io º/
1R
atio
º/1
Inducción de defensas transgeneracional
Fo
F1
Agrawal et al (1999) Nature
¿Es la progenie de árboles inducidos más resistente?
Experimento en marcha
Especies longevasAlta aparienciaMúltiples enemigosHeterogeneidad espacial y temporal
Agravadas por cambio global
Graves amenazas fitosanitarias
Compromisos con otros caracteres de interés
Genética y ecología de la resistencia a insectos en Pinos
Estrategias defensivas basada en procesos complejos
Hay variación genética
CONCLUSIONES
Estrecha correlación negativa entre defensas constitutivas e inducidasevidenciando un claro compromiso entre las dos estrategias defensivas
Sampedro y Zas (en prep)
5 10 15 20 25
0
10
20
-10
Resina en el control (mg g-1)
Res
ina
Mej
a -C
ontro
l
Defensas constitutivas
Def
ensa
s in
duci
das
r2 = 0,64
Compromisos evolutivos
Defensas inducidas
0
40
80
Implicaciones en la gestión de recursos
0
10
20
Woundedarea(score0-30)
P. pinaster(nativo)
P. radiata(exótico)
Dañ
os p
or H
ylob
ius
abie
tis
En campo, el gorgojo prefiere la especie exótica
En bioensayos in vitro el gorgojo prefiere la especie
nativa
Zas y Sampedro (en prep)
P. pinaster(nativo)
P. radiata(exótico)
0
10
20
30
40
50R
esin
cont
ent(
mg
g-1)
Constitutive Induced
ns
***
P. pinaster P. radiata
La capacidad de respuesta al insecto es mucho mayor en la especie nativa
Implicaciones en la gestión de recursos
Zas y Sampedro (en prep)
Peso de semilla
Comportamiento juvenil
Efectos maternos en P. pinaster
HS con baja calidad de estación
HS con alta calidad de estación
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 20 40 60 80 100
Días dende a sembra
% X
erm
inac
ión
MonferoSergude
27.8 35.10
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 20 40 60 80 100
Días dende a sembra
% X
erm
inac
ión
MonferoSergude
27.8 35.1
?