Will global change modify the distribution of the Anadenanthera colubrina (Fabales: Fabaceae) plant, a key species in dry tropical forest?

Introduction: Seasonally dry tropical forests (SDTF) are one of the most threatened terrestrial ecosystems on the planet as a consequence of global change. They harbor high biodiversity and provide a wide range of ecosystem services; therefore, their conservation is a priority worldwide. Climate warming, as well as land use patterns, are leading to species distribution range shifts. Objective: The objective of this work was to study the current and future potential distribution of a SDTF representative tree species (Anadenanthera colubrina) in the Argentinian Sub Andean Piedmont nucleus and to assess the effects of land use and climate changes. Methods: Current and future potential distribution was modeled with Maxent, using 49 presence points and 20 variables. Climate change effects were estimated in four different temperature and carbon dioxide concentration scenarios. Land use changes were determined subtracting the deforested area until 2017 to the current and future potential distribution of the species. Results: A. colubrina current distribution represents 18 % of Northwestern Argentina. Land use changes decreased almost 25 % of it and climate change will probably cause a retraction in the East and a slight expansion towards the West and South of the current distribution. The synergistic effect of land use and climate change projected to the worst scenario would reduce 63 % of its current distribution. Conclusions: Our data demonstrate the central role of distribution range studies to assess the effects of anthropic activities. Climate change and land use change would have a negative and synergistic effect on the distribution of A. colubrina. Although a possible expansion of the Sub Andean Piedmont nucleus of SDTF would occur, this expansion may be limited by the Sub Andean mountain range that could act as an orographic barrier.

Introducción: Los Bosques Tropicales Estacionalmente Secos (BTES) son unos de los ecosistemas terrestres más amenazados del planeta como consecuencia del cambio global. Estos bosques albergan una alta biodiversidad y proporcionan una amplia gama de servicios ecosistémicos, por lo que su conservación es una prioridad a nivel mundial. El cambio climático y el cambio en los usos del suelo están afectando la distribución de las especies. Objetivo: El objetivo de este trabajo fue estudiar la distribución potencial de una especie representativa de BTES (Anadenanthera colubrina) en el núcleo del Piedemonte subandino argentino y evaluar los efectos del cambio en los usos del suelo y del cambio climático sobre su distribución. Métodos: La distribución actual y futura de A. colubrina fue modelada con Maxent, utilizando 49 puntos de presencia y 20 variables. Los efectos del cambio climático se estimaron en cuatro escenarios que difieren en los niveles de temperatura y concentración de dióxido de carbono. Los efectos del cambio en el uso del suelo se estimaron descontando el área deforestada hasta el 2017 a la distribución actual y futura de la especie. Resultados: La distribución actual de A. colubrina representa un 18 % del Noroeste Argentino. Los cambios en el uso del suelo produjeron una disminución del 25 % del área de distribución actual y el cambio climático probablemente causará una retracción al Este y una expansión hacia el oeste y sur de su distribución. El efecto sinérgico del cambio en el uso del suelo y el cambio climático podría producir una pérdida del 63 % considerando el peor escenario de cambio climático. Conclusiones: Nuestros datos demuestran el rol fundamental de los estudios de distribución para evaluar los efectos de las actividades antrópicas. Los cambios en los usos del suelo y el cambio climático podrían tener un efecto negativo y sinérgico sobre la distribución de A. colubrina. La posible expansión del núcleo Piedemonte de SDTF hacia el oeste y el sur de la región no estaría limitada por cambios en el uso del suelo, aunque las cadenas montañosas podrían actuar como barreras orográficas y limitar la expansión.

Morphology and genetics of Anadenanthera colubrina var. cebil (Fabaceae) tree from Salta (Northwestern Argentina) / Morfología y genética del árbol Anadenanthera colubrina var. cebil (Fabaceae) en Salta (noroeste de Argentina)

Anadenanthera colubrina var. cebil is an important tree species for its cultural, economic, and medicinal uses in South America. In order to characterize A. colubrina populations, we collected fruits from four different sites (San Bernardo, El Cebilar, Metán and El Gallinato) within the species distribution area in Salta Province, Northwestern Argentina. For this, a total of 75 fruits and seeds per site were collected and described using morphological (fruits size and weight; seed weight and number per fruit) and genetic descriptors (ribo-somic DNA extraction and PCR; nucleotide alignment and phylogenetic analysis) with standard protocols. Our results showed that the San Bernardo population had the heaviest fruits and seeds (7.89±0.2g and 0.19±0.002, respectively), and the Cebilar population the lightest (6.25±0.18g and 0.15±0.002g, respectively). Fruits and seeds from Metán and El Gallinato showed similar and intermediate values. The proportion viable (39 to 55%) and aborted (43 to 57%) seeds was different, while the proportion of predated (1.7 to 4.2%) seeds was similar among populations. The genetic analysis showed variability of ITS sequences within the especies, and also when compared with the same Brazilian species. Both, morphologic and genetic descriptors showed a high level of similarity between San Bernardo and Metán, and between El Cebilar and El Gallinato populations. Further studies are needed to assess levels of phenotypic and genetic variability within and between populations of different plant species, since this information is crucial for biodiversity and germplasm long-term conservation.

Anadenanthera colubrina var. cebil es una especie arbórea de importancia cultural, económica y medicinal en Sur América. Para estudiar las poblaciones de A. colubrina, recolectamos frutos de cuatro sitios diferentes dentro del área de distribución de la especie en la provincia de Salta (Noroeste de Argentina) y se caracterizaron con base en descriptores morfológicos (tamaño de frutos, semillas y peso y número de semillas por fruto) y genéticos (ADN ribosómico). La población de San Bernardo presentó los frutos y semillas más pesados y la de El Cebilar los más livianos. Los frutos y semillas de Metán y El Gallinato fueron similares e intermedios. La proporción de semillas viables y abortadas fue similar en todas las poblaciones, mientras que la de semillas depredadas fue diferente. El análisis genético mostró variabilidad de las secuencias ITS dentro de la especie y también en comparación con la misma especie de Brasil. Los descriptores morfológicos y genéticos mostraron un mayor nivel de similitud entre las poblaciones de San Bernardo y Metán y entre El Cebilar y El Gallinato. Se necesitan más estudios para evaluar los niveles de variabilidad fenotípica y genética dentro y entre poblaciones de diferentes especies de plantas, ya que esta información es fundamental para la conservación de la biodiversidad y del germoplasma a largo plazo.

Tolerancia a la desecación de semillas de Prosopis ferox y Pterogyne nitens (Fabaceae)

Desiccation tolerance in seeds of Prosopis ferox and Pterogyne nitens (Fabaceae). The high number of endemisms and species diversity together with the accelerated biodiversity loss by deforestation, especially in North Western Argentina, points out the need to work on species conservation combining ex situ and in situ strategies. The aim of this work was to study the desiccation tolerance in seeds of P. ferox and P. nitens for long term ex situ conservation at the Germplasm Bank of Native Species (BGEN) of the National University of Salta (Argentina). The fruits were collected from ten individuals in P. ferox at the National Park Los Cardones and from two sites (Orán and Rivadavia) for P. nitens. Desiccation tolerance was assessed following previous established methodologies. The moisture content (MC) of the seeds was determined by keeping them in oven at 103°C and weighting the samples at different intervals till constant weight. Germination essays were carried out with two treatments (control and scarification), with different seed MC (fresh, 10-12%, 3-5%) and in desiccated seeds (3-5% MC) stored six months at -20ºC. The MC in P. ferox seeds was 14.2% and 10% in P. nitens, for both populations studied. Percentage germination in P. ferox was higher in the scarification treatments (<82%). The difference between treatments increased with the reduction in MC and the storage for six months at -20°C. Fresh seeds of P. nitens do not need scarification treatment, but it is required with the reduction in MC and storage. Mean germination percentage of desiccated seeds stored six months at -20°C was similar in both populations and greater than 82%.We concluded that both species are probably orthodox because seeds tolerated desiccation to 3-5% and storage for six months at -20°C.

La elevada diversidad de especies y endemismos, conjuntamente con la acelerada pérdida de biodiversidad por deforestaciones, destaca la importancia de emprender acciones combinadas de conservación in situ y ex situ. El objetivo de este trabajo fue estudiar la tolerancia a la desecación de las semillas de Prosopis ferox y Pterogyne nitens, para su conservación ex situ a largo plazo en el BGEN. El contenido de humedad (CH) se determinó colocando las semillas de cada población en estufa a 103°C y pesando las muestras a intervalos regulares hasta peso constante. Se realizaron ensayos de germinación en distintos CH: semillas frescas, 10-12%, 3-5%, y en semillas mantenidas seis meses a -20ºC y a 3-5% de CH. El CH de las semillas frescas de P. ferox fue de 14.2% y el de P. nitens de 10% para las dos poblaciones estudiadas. Las semillas de P. ferox llegaron a peso constante a las 17hr y las de P. nitens a las 3hr de secado. La germinación de las semillas de P. ferox fue mayor en los tratamientos con escarificación y la diferencia aumento con la reducción del CH y el almacenamiento. Las semillas de P. nitens con el CH reducido, requieren escarificación. Se concluye que las semillas de ambas especies son probablemente ortodoxas ya que la germinación superó el 80% en las semillas desecadas al 3-5% CH y almacenadas durante seis meses a -20°C.