Efecto del almacenamiento ex situ de semillas y de condiciones lumínicas sobre la tasa de crecimiento de plántulas de Crescentia alata (Bignoniaceae)

En el bosque tropical seco, el árbol Crescentia alata (Bignoniaceae) es un recurso cultural y económico, pero han fracasado algunos intentos para establecer plantaciones, que podrían satisfacer la producción comercial y, así, evitar el impacto en las poblaciones naturales. Por tanto, existe la necesidad de generar información biológica sobre esta especie para obtener plantas en condiciones de invernaderos. El objetivo de este trabajo fue evaluar la tasa de crecimiento de plantas de C. alata obtenidas de semillas que se almacenaron en diferentes períodos y a varias temperaturas, y determinar el efecto de la intensidad de la luz sobre el crecimiento de las plántulas. Se recolectaron frutos en Liberia (Guanacaste, Costa Rica) y se almacenaron semillas por 0, 4, 8 y 14 meses a 5 °C, 15 °C y a temperatura ambiente (22-24 °C). Las plántulas de las semillas almacenadas por 0, 4, 8 y 14 meses se trasplantaron para evaluar el crecimiento después de 8 días, 2 y 16 meses, y en dos condiciones de luminosidad. La morfología de las plántulas de 8 días cambió según el tiempo de almacenamiento. El análisis de componentes principales de la evaluación de 2 meses indica que las variables más significativas fueron biomasa total seca, biomasa seca de hojas, de raíz-vástago, de tallo y de raíz, mientras que en el análisis de la evaluación de 16 meses tales variables fueron biomasa seca de raíz, de raíz-vástago y de hojas, también número de hojas y longitud del vástago. El área foliar específica de plantas con 16 meses de edad obtenidas de semillas almacenadas 14 meses no cambió con la temperatura de almacenamiento. Además, dos condiciones de luminosidad influyeron en la altura, el diámetro del tallo o el número de hojas. El almacenamiento de semillas a 5 °C y 15 °C favoreció el desarrollo de los cotiledones, así como la longitud de la raíz y del hipocótilo. Plantas de 2 meses obtenidas de 0 y 8 meses asignaron mayor biomasa a raíces que a tallos, mejorando así la absorción de agua. Plantas de 16 meses provenientes de semillas no almacenadas desarrollaron el mayor número de hojas, y aquellas de semillas de 8 meses a 5 °C y 15 °C mostraron tallos más cortos. Las semillas almacenadas hasta 14 meses se convirtieron en plantas bien desarrolladas. Se recomienda a futuros investigadores evaluar la viabilidad a diferentes temperaturas de secado de las semillas y en niveles de intensidad lumínica más contrastantes durante el crecimiento.

The dry tropical forest tree Crescentia alata is a cultural and economical resource, but efforts to establish plantations, which could satisfy commercial production and avoid impact on natural populations, have been unsuccessful. So there is a need to generate biological information on this species for obtaining plants in greenhouses. The aim of this work was to evaluate the vigor and growth rate of C. alata seedlings born from seeds that were stored at different periods and temperatures, and to determine the effect of light intensity on the seedlings. Fruits were collected in Liberia (Guanacaste, Costa Rica) and seeds stored for 0, 4, 8, and 14 months at 5 °C, 15 °C, and ambient temperature (22-24 °C). Seedlings from seeds stored for 0, 4, 8 and 14 months were grown to evaluate growth after 8 days, 2 months, and 16 months, and in two different light conditions. Morphology of 8-day-seedlings changed according to storage time. Principal component analysis of 2-month evaluation indicates that the most significant variables were total dry biomass, dry biomass of leaves, root-shoot, stem, and root, while for the analysis of 16-month evaluation these variables were dry biomass of root, root-shoot, and leaves, also leaf number, and shoot length. Specific leaf area of 16-month plants from seeds stored for 14 months did not change with storage temperature. In addition, two different light conditions influence seedling height, stem diameter or leaf number. Seed storage at 5 °C and 15 °C favored development of seedling cotyledons, and length of both root and hypocotyl. Two month-seedlings from 0M and 8M allocated most biomass to roots and less to stems, enhancing this way water absorption. Sixteen-month-plants from non-stored seeds developed the highest leaf numbers, and those plants from 8M seeds at 5 °C and 15 °C showed shorter stems. Seeds stored up to 14 months kept viable, becoming healthy seedlings. We recommend that future researchers evaluate seed viability at different drying temperatures and more contrasting light levels.

Growth and photosynthetic performance of five tree seedlings species in response to natural light regimes from the Central Pacific of Costa Rica / Crecimiento y desempeño fotosintético de cinco plántulas de especies arbóreas en respuesta a regímenes lumínicos naturales del Pacífico Central de Costa Rica

Environmental heterogeneity mostly dominated by differing light regimes affects the expression of phenotypic plasticity, which is important for plant growth and survival, especially in the forest understory. The knowledge about these responses to this heterogeneity is a key factor for forest restoration initiatives. In this study, we determine several phenotypic responses to contrasting light conditions in five native tree seedling species of La Cangreja National Park, Central Pacific of Costa Rica, four of them with threatened or relict populations. After 14 weeks at a medium gap condition (24% of full sun), seedlings were transferred and acclimated for 11 weeks to three different natural light regimes: large gap (LG), medium gap (MG) and small gap (SG), corresponding to 52%, 24%, 9% of the mean direct and indirect radiation at each site from full sun. Growth, biomass allocation and leaf gas exchange were measured after the acclimation period. Four species strongly reduced relative growth rate (RGR) in the lower light condition. Total biomass (TB) and RGR were different in Hymenaea courbaril and Platymiscium curiense. H. courbaril and Astronium graveolens had significant changes in the maximum assimilation rate, with a mean value in the LG of 11.02 and 7.70µmolCO2/m²s, respectively. P. curuense showed the same trend and significant changes in RGR and biomass allocation. Aspidosperma myristicifolium and Plinia puriscalensis showed no adjustments to the light regimes in any of the measured variables. This study remarks the importance of determining the growth and physiological performance of these tree native species. It also demonstrates that the most threatened species are those with the less plastic responses to the light regimes, which stresses the difficult situation of their natural populations. This study highlights an urgent definition of the conservation and restoration needs of the degraded forests of the Costa Rican Central Pacific area, where these species dwell.

La heterogeneidad ambiental dominada mayormente por diferencias en los regímenes lumínicos afecta la expresión de la plasticidad fenotípica, la cual es importante para el crecimiento y la supervivencia de las plantas, especialmente en el sotobosque. Conocer dichas respuestas ante la heterogeneidad es un factor clave para las iniciativas de restauración forestal. En este estudio, determinamos varias respuestas fenotípicas ante condiciones lumínicas contrastantes de cinco especies de plántulas de árboles nativos del Pacífico Central de Costa Rica, algunos de ellos con poblaciones amenazadas. El crecimiento, la asignación de biomasa y el intercambio gaseoso a nivel foliar se midieron al final de once semanas de aclimatación en tres regímenes con diferente radiación: claro grande (LG), claro mediano (MG) y claro pequeño (SG) que corresponden al 54, 24 y 9% de la media del factor de radiación indirecta e indirecta en cada sitio a pleno sol, respectivamente. Cuatro especies presentan fuertes disminuciones en la tasa de crecimiento relativo (RGR) en la condición de poca luz. La biomasa total, RGR y la relación raíz/tallo fueron diferentes para todas las especies. Hymenaea courbaril y Astronium graveolens respondieron significativamente en la tasa de asimilación máxima, con un valor promedio en el LG de 11.02 y 7.70µmolCO2/m²s¹ respectivamente. Platymiscium curuense mostró tendencias similares y cambios significativos en la RGR y la asignación de biomasa. Aspidosperma myristicifolium y Plinia puriscalensis mostraron una plasticidad muy baja debido que no expresaron ajustes en ninguna de las variables medidas ante los regímenes de luz. Este estudio resalta la importancia de determinar el crecimiento y el rendimiento fisiológico de estas especies de árboles nativos. También demuestra que las especies más amenazadas son aquellas con las respuestas con menor plasticidad ante los regímenes luz, lo que acentúa la difícil situación de sus poblaciones naturales. Este estudio destaca una urgente definición de las necesidades de conservación y restauración de los bosques degradados de zona del Pacífico Central costarricense, donde estas especies habitan.

PLASTICIDAD FENOTÍPICA EN PLANTAS DE Lippia dulcis (VERBENACEAE) SOMETIDAS A DÉFICIT HÍDRICO / Phenotypic Plasticity in Plants of Lippia dulcis (Verbenaceae) Subjected to Water Deficit

La plasticidad fenotípica (PF) es un mecanismo mediante el cual las plantas pueden responder a la heterogeneidad ambiental con ajustes morfológicos y fisiológicos. En este estudio se cuantificó la PF de plantas de Lippia dulcis en respuesta a la disponibilidad hídrica en el suelo (baja, moderada y alta), en caracteres morfológicos y de asignación de biomasa, durante la ontogenia vegetativa (días 39, 45, 59 y 66). Nuestra hipótesis planteó que como respuesta a la disponibilidad hídrica, debería esperarse una mayor PF en caracteres morfológicos en comparación con caracteres de asignación de biomasa. La fracción de masa foliar, la razón del área foliar, la longitud de ramas, el número de hojas, así como la razón biomasa de la raíz/biomasa foliar, presentaron la mayor capacidad de ajuste plástico en las plantas de L. dulcis al déficit hídrico, mientras que el área foliar especifica representó el carácter con menor PF a lo largo de la ontogenia vegetativa. La magnitud y patrón de la PF variaron dependiendo del carácter, agua disponible y desarrollo ontogénico. Contrario a nuestra hipótesis, el grupo de caracteres morfológicos y de asignación de biomasa; exhibieron una PF equivalente. Los modelos de asignación óptima y forrajeo óptimo no son mutuamente excluyentes bajo condiciones de déficit hídrico. L. dulcis alteró su patrón de asignación de biomasa, la morfología foliar y la radicular, y como beneficio adaptativo optimizó el balance entre los órganos encargados de la absorción y el uso de agua. L. dulcis exhibió una notable capacidad para evadir el déficit hídrico.

Phenotypic plasticity (FP) is one of the mechanisms by which plants can respond to environmental heterogeneity by adjusting their morphology and physiology. This study tested and quantified the FP of Lippia dulcis plants in response to water availability in soil (low, medium and high), on morphologic and biomass allocation traits during the vegetative ontogeny (days 39, 45, 59 and 66). We hypothesized that in response to water availability, a higher FP should be expected in morphological compared to biomass allocation traits. The leaf mass fraction, leaf area ratio, branch length, number of leaves and root mass/leaf mass ratio, showed the largest capacity of plastic adjustment in the L. dulcis plants to water deficit, whereas the specific leaf area represented the trait with the lowest FP along vegetative ontogeny. The magnitude and pattern of FP changed depending on trait, water availability and ontogenic development. Contrary to our hypothesis the morphological traits and biomass allocation traits showed equivalent FP. The models of optimum allocation and optimum foraging are not mutually exclusive under water deficit. L. dulcis changed its pattern of biomass allocation, leaf and root morphology and as an adaptive advantage optimized the balance between organs involved in water acquisition and use. L. dulcis showed a remarkable ability to avoid water deficit.

PLASTICIDAD FENOTÍPICA EN Lippia alba (VERBENACEAE) EN RESPUESTA A LA DISPONIBILIDAD HÍDRICA EN DOS AMBIENTES LUMÍNICOS / Phenotypic Plasticity in Lippia alba (Verbenaceae) in Response to Water Availability in Two Light Environments

La plasticidad fenotípica es uno de los medios por los cuales las plantas pueden ajustar su morfología y fisiología, permitiéndoles enfrentar la heterogeneidad ambiental bajo condiciones naturales. El presente estudio evaluó la plasticidad fenotípica (PF) en respuesta a la disponibilidad hídrica del suelo, bajo dos condiciones de luz, en clones de dos poblaciones de Lippia alba (Verbanaceae) contrastantes en la heterogeneidad del régimen de precipitación en su hábitat natural, a través de normas de reacción morfológicas y de asignación de biomasa. El experimento se desarrolló en condiciones semicontroladas en invernadero, siguiendo un diseño experimental completamente aleatorizado, bajo un esquema factorial dos * dos (disponibilidad hídrica y poblaciones). La mayoría de los caracteres evaluados mostraron PF. No obstante, algunos caracteres de la población proveniente de condiciones naturales más homogéneas presentaron una reducción de plasticidad marcada. Lo anterior sugiere una posible relación entre el amplio rango de distribución de Lippia alba, PF y eventos de adaptación local.

The phenotypic plasticity is one possible way for plants to adjust their morphology and physiology to cope with the environmental heterogeneity of their natural conditions. This study tested the phenotypic plasticity (PF) in response to soil water availability, under two light conditions, in clones of two populations of Lippia alba (Verbanaceae), which show differences in the precipitation heterogeneity, using morphological and biomass allocation reaction norms. The experiment was conducted in a greenhouse under semi-controlled conditions in a random experimental design, under a factorial design of two * two (water availability and populations). The majority of the traits showed PF. Although, some traits of the populations that come from more homogenous conditions showed a significant reduction in plasticity. This could suggest a relationship between the wide ecological breadth of Lippia alba, PF and local adaptation events.