ABSTRACT
Resumen El estudio de la ecofisiología de las especies en peligro de extinción es clave para el éxito de programas de conservación y restauración ecológica. El objetivo de este trabajo fue conocer el efecto de los factores luz, fertilidad de suelo y procedencia de las plántulas en el crecimiento de plántulas de Magnolia pugana. Se estimó la tasa relativa de crecimiento (TRC) y sus componentes (Tasa de Asimilación Neta: TAN y Cociente del Área Foliar: CAF), así como la relación raíz/vástago (C: R/V). Las plántulas fueron obtenidas de semillas recolectadas de dos localidades en Zapopan, Jalisco, México, la primera es una población silvestre en San Nicolás (SN) y la segunda es una plantación ubicada en los jardines del Centro Universitario de Ciencias Biológicas y Agropecuarias (CUCBA). El experimento se llevó a cabo en condiciones de invernadero. En septiembre 2015, 96 plántulas de tres meses de edad fueron sometidas a los siguientes tratamientos con un experimento factorial (2 × 2 × 2): nivel de luz (alta = 1 120 μmol m-2 s-1 y baja = 136.3 μmol m-2 s-1), procedencia de las plántulas (San Nicolás y CUCBA) y fertilidad del suelo (alta = suelo San Nicolás, baja = suelo del CUCBA) con 12 repeticiones por cada combinación de factores y niveles. El crecimiento se estimó con dos cosechas: la primera a los 30 días de establecido el experimento y la segunda a los 60 días. Los niveles de luz, fertilidad del suelo y la procedencia de las plántulas influyeron en el crecimiento a través de ajustes fisiológicos y morfológicos. En general Magnolia pugana mostró mayor TRC y TAN en la luz alta, mientras que el CAF disminuyó. La fertilidad del suelo y la procedencia de las plántulas no afectaron la TRC ni sus componentes. Sin embargo, si fueron afectados por los niveles de luz, las plántulas de SN crecieron más en luz alta. La altura del tallo varió debido a la fertilidad del suelo y a la procedencia de las plántulas, en el suelo con fertilidad baja, en el suelo del CUCBA las plántulas de SN fueron 35 % más altas que las del CUCBA. El suelo de baja fertilidad en la luz alta ocasionó que las plántulas asignaran mayor biomasa a la raíz. El componente fisiológico (TAN) fue el mayor determinante en la variación intraespecífica de la TRC. Las plántulas de SN mostraron mayor plasticidad fenotípica debido a que es una población silvestre, por lo que posiblemente tiene variación genética más alta que la población cultivada del CUCBA. Los resultados sugieren que Magnolia pugana es una especie con capacidad de adaptarse a diversos ambientes debido a su plasticidad fenotípica frente a los distintos niveles de luz y fertilidad del suelo.
Abstract The study of ecophysiology of endangered species is key to the success of conservation and ecological restoration programs. The objective of this work was to know the effect of light, soil fertility and seed origin on the growth of Magnolia pugana seedlings. The relative growth rate (RGR) and its components (Net Assimilation Rate: NAR and Leaf Area Ratio: LAR), as well as the root-shoot ratio (R/S) were estimated. Seedlings were obtained from seeds collected in two localities in Zapopan, Jalisco, Mexico, the first is a wild population in San Nicolás (SN) and the second is a plantation located in the gardens of the Centro Universitario de Ciencias Biológicas y Agropecuarias (CUCBA). The experiment was conducted under greenhouse conditions. In September 2015, 96 seedlings of approximately three months old were subjected to the following treatments in a factorial experiment (2x2x2): light level (high = 1 120 μmol m-2 s-1 and low = 136.3 μmol m-2 s-1), seedling origin (SN and CUCBA) and soil fertility (high fertility = SN soil, low fertility = CUCBA soil) with 12 replicates for each combination of factors and levels. Growth was estimated in two harvests: the first harvest after 30 days of starting the experiment and the second at 60 days. Light and soil fertility levels, as well as seedling origin influenced growth through physiological and morphological adjustments. In general, Magnolia pugana showed higher RGR and NAR in high light, while LAR decreased. Soil fertility and seedling origin did not affect RGR or its components. However, these were affected by the light level, seedlings from SN grew more in high light. Stem height varied due to soil fertility and seedling origin, in low fertility soil (CUCBA) the seedlings of SN were 35 % higher than those of CUCBA. Low fertility soil under high light caused greater investment in seedling root biomass. The physiological component (NAR) was the major determinant of intraspecific variation in RGR. SN seedlings showed greater phenotypic plasticity due to coming from a wild population, which possibly has higher genetic variation than the cultivated population from CUCBA. The results suggest that Magnolia pugana is a species capable of adapting to diverse environments due to its phenotypic plasticity in response to different light and soil fertility levels. Rev. Biol. Trop. 66(2): 622-633. Epub 2018 June 01.
Subject(s)
Soil/classification , Soil Analysis , Magnolia/growth & development , Seedlings/growth & developmentABSTRACT
ABSTRACT Cacao (Theobroma cacao L.) breeding programmes in Ecuador have focused on obtaining high-yield clones with improved disease resistance. Cacao clones should also have photosynthetic characteristics which support increased productivity. Regarding the weather conditions at the coast of Ecuador, where most of the year there are overcasts and low air evaporative demand, there is the possibility to grow cacao without overhead shade. This study focused on the photosynthetic response at two different photosynthetic photon flux densities (PPFD) of Ecuadorian cacao clones. Seven-year old cacao clones were evaluated: eight clones of Nacional type and two commercial clones (CCN 51 and EET 103), used as controls. All clones showed an increase of 35 % on average in net photosynthetic rate (A)with increasing PPFD from the light saturation point for cacao (i.e. 400 μmol m-2 s-1) to high values (1000 μmol 2 s-1). Such light responsiveness in A has not been reported before. Higher A was associated with higher apparent electron transport rate, while high stomatal conductance was maintained under both PPFD conditions. Under high PPFD, low non-photochemical quenching values were found, suggesting low energy dissipation. All clones showed high maximum quantum yields of PSII (Fv/Fm), suggesting the absence of damage of the photochemical system.
RESUMEN Los programas de mejoramiento de cacao (Theobroma cacao L.) en Ecuador se han centrado en la obtención de clones de alto rendimiento con mayor resistencia a las enfermedades. Estos clones también deben tener características fotosintéticas que apoyen una mayor productividad. En las condiciones climáticas en la costa de Ecuador, donde la mayor parte del año hay alta densidad de nubes y baja demanda evaporativa, existe la posibilidad de cultivar cacao sin sombra. Este estudio se centró en la respuesta fotosintética de clones de cacao del Ecuador en dos diferentes densidades de flujo de fotones fotosintéticos (PPFD). Se evaluaron diez clones de cacao de siete años de edad: ocho clones de tipo Nacional recientemente desarrollados por el Instituto Nacional de investigaciones Agropecuarias, y dos clones comerciales utilizados como controles (CCN 51 y EET 103). Todos los clones de cacao mostraron un aumento del 35 % en promedio en la tasa fotosintética neta (A) con el incremento del PPFD desde el punto de saturación de luz para el cacao (400 μmol m -2 s -1) hasta valores altos (1000 μmol m -2 s- 1). Dicha respuesta de A a estas condiciones de luz alta no se ha reportado en cacao. La tasa fotosintética neta se asoció con una mayor velocidad aparente de transporte de electrones (J), mientras que la alta conductancia estomática (gs) se mantuvo en ambas condiciones de PPFD. En condiciones de alto PPFD, se encontraron bajos valores del coeficiente de extinción no fotoquímico (NPQ), lo que sugiere una baja disipación de energía, además de presentarse altos rendimientos cuánticos máximos de PSII (Fv / Fm), indicando la ausencia de daño del sistema fotoquímico.
ABSTRACT
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.