Projecte H2020 KinCoop: Les plantes cooperen en la reproducció? L'efecte de compartir serveis de pol·linització en les estratègies reproductives de les plantes
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2015 -2018
- Pressupost assignat 272.480,4 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte KinCoop
Durant el desenvolupament d'aquest projecte he realitzat diversos experiments i estudis teòrics per assolir els objectius principals. A més, també vaig desenvolupar diverses tasques relacionades amb el desenvolupament professional, la difusió i la participació pública.
Per al WP1, ens vam proposar explorar exhaustivament la manera com l'entorn social intraespecífic va influir en l'evolució de l'assignació de recursos per a l'atracció de pol·linitzadors en plantes. A aquest efecte, hem construït un nou model d'estratègies evolutivament estables per obtenir prediccions quantitatives de l'assignació reproductiva considerant la composició del veïnat de plantes. Aquesta tasca s'ha fet en col·laboració amb el Dr. Mauricio González-Forero, actualment treballant com a becari Marie Sklodowska-Curie a la Universitat de St. Andrews al Regne Unit. Usant aquest model teòric, hem trobat que la densitat i la relació genètica del veïnat regulen la inversió òptima en estructures florals per atraure pol·linitzadors. No obstant això, la forma d'aquest vincle funcional entre la densitat i la relació genètica del veïnat i la inversió òptima per a l'atracció de pol·linitzadors va ser modelada per diferents paràmetres que controlen la competència intra i intergrup de plantes per part dels pol·linitzadors. És a dir, el nostre model prediu que les plantes haurien de cooperar quan estan envoltades de germanes i la inversió que fan a les seves flors les ajuda a competir contra altres grups en lloc de competir amb les seves germanes dins del grup.
Al WP2, ens vam proposar investigar en quina mesura la inversió en estructures publicitàries per atraure pol·linitzadors (mida dels pètals, color floral o secreció de nèctar) va ser una resposta plàstica als canvis en l'entorn social. Per això, vaig fer un gran experiment de jardí comú en condicions controlades d'hivernacle amb més de 30.000 llavors i 700 plantes on caracteritzem milers de flors. Conreem plantes en testos en veïnats controlats amb dos nivells de parentiu genètic (ja sigui germanes o estranyes genèticament no relacionades) i tres nivells de densitat (una, quatre o set plantes per test) en un disseny experimental factorial complet. El gran èxit daquest experiment ens va permetre recopilar una gran quantitat de dades. Recopilem dades sobre l'assignació reproductiva incloent: mida de la planta en termes d'alçada i biomassa, temps de floració, nombre de flors produïdes, diàmetre de la corol·la, longitud del tub floral, biomassa assignada als pètals, volum de nèctar i concentració de sucre, estimació quantitativa del color per mitjà de fotografies digitals.
La principal troballa d'aquest experiment va ser que les plantes focals en van modificar el comportament en funció del context social. És a dir, les plantes focals van invertir desproporcionadament més recursos en publicitat floral quan creixien amb parents en comparació amb quan creixien amb desconeguts o soles. Aquest resultat va complir amb les prediccions del nostre model teòric i recolza la hipòtesi que la cooperació en la reproducció hauria de poder evolucionar a les plantes. L'extraordinària rellevància d'aquests resultats ens va permetre publicar-los com a article a la prestigiosa revista Nature Communications. Aquesta troballa va ser coberta per diferents mitjans de comunicació generalistes i, per tant, els resultats van tenir una àmplia difusió entre el públic general.
Pel WP3, vaig treballar en col·laboració amb Yves Cuendot (antic tècnic de laboratori del grup de Pannell) i el Dr. A. González-Megías de la Universitat de Granada per desenvolupar nous marcadors microsatèl·lits per a la nostra espècie model Moricandia moricandioides L. Aquests marcadors són fonamentals per avaluar els patrons d'aparellament i l'èxit masculí. Finalment, fem un experiment de camp (Baza, Espanya) per explorar l'efecte dels grups de plantes en el comportament dels pol·linitzadors. Per això, calia comptar amb pol·linitzadors nadius, i vam decidir realitzar-lo al camp durant l'època de floració. Aquest experiment es va fer de nou amb la col·laboració del Dr. A. González-Megías, que compta amb una àmplia experiència amb la mateixa espècie model. Aquest experiment va demostrar que els grups grans de plantes atreien més pol·linitzadors, però també afectaven el seu comportament en diferents aspectes, com el nombre de flors visitades, el temps de permanència al grup i el nombre d'individus diferents visitats dins del grup.
KinCoop va estudiar el comportament de les plantes en un context social en termes de les seves estratègies reproductives. Les plantes poden facilitar la pol·linització de les veïnes. Vaig plantejar la hipòtesi que aquest procés de compartir serveis de pol·linització influirà en la reproducció vegetal, impulsant estratègies reproductives cooperatives.
L'objectiu principal de KinCoop va ser, per tant, comprovar si la selecció natural pot afavorir els comportaments socials (des dels egoistes fins als cooperatius) en la reproducció vegetal, avaluant com diferents entorns socials, en termes de densitat i parentiu genètic de les veïnes, podrien influir en les estratègies òptimes d'assignació mitjançant l'efecte de compartir poli les plantes.
El desenvolupament de KinCoop ha produït resultats significatius que impactaran a l'Espai Europeu de Recerca ia les actituds de la societat europea. En concret, els resultats de KinCoop van mostrar la primera evidència que les plantes reconeixen els seus parents, modificant conseqüentment les seves estratègies de floració, ampliant així la visió de com es reprodueixen les plantes.
Per tant, el context social de les plantes pot tenir conseqüències profundes per als fenotips de les plantes, així com per al seu rendiment i aptitud física. Les investigacions futures haurien de considerar la teoria de la selecció social a l'agenda de recerca de les poblacions vegetals. S'han assolit totes les fites previstes i el principal resultat obtingut durant aquesta acció s'ha publicat a la prestigiosa revista multidisciplinària Nature Communication: Torices, R., JM Gómez, JR. Pannell. 2018. La discriminació de parentiu permet a les plantes modificar la inversió cap a l'atracció de pol·linitzadors. Nature Communications, 9 de 2018.
KinCoop va avaluar qüestions importants sobre l'evolució social en el context de les estratègies reproductives que, sorprenentment, s'han estudiat poc en plantes. KinCoop contribueix així a la nostra comprensió de com les plantes cooperen durant la reproducció per alterar la dinàmica poblacional, amb resultats potencialment útils per a la conservació de plantes, el control de males herbes i el millorament de cultius.
Tot i que les interaccions socials en éssers no sentints, com les plantes, puguin semblar improbables, hi ha bones raons per esperar que siguin importants. Atès que les poblacions de plantes solen estar fortament estructurades genèticament i les plantes veïnes solen ser parents, s'espera que el seu comportament hagi estat modelat per la selecció natural dins aquest context social. Les plantes interactuen molt fortament amb les veïnes, i cada vegada hi ha més proves que demostren el reconeixement dels parents i la cooperació amb els seus parents, per exemple, advertint contra els atacs d'herbívors i reduint la competència pels recursos.
Tot i això, se sap poc sobre com es comporten les plantes en un context social en termes de les seves estratègies reproductives. Això és sorprenent, perquè la reproducció és un tret clau de la història de vida que defineix la transferència de gens i, per tant, està estretament relacionada amb l'aptitud i el potencial evolutiu que determinarà eventualment el funcionament i la dinàmica de les poblacions i comunitats de plantes. Les plantes veïnes comunament faciliten la pol·linització.
Per tant, els recursos invertits en estructures florals atractives per a un individu poden impactar positivament a l'aptitud individual, però també a l'aptitud dels veïns, augmentant els beneficis tant individuals com grupals. Per tant, caldria esperar que la selecció natural afavoreixi els ajustaments plàstics dels recursos assignats a l'atracció dels pol·linitzadors cap a l'entorn social circumdant.
Provaré aquesta hipòtesi avaluant com els diferents entorns socials podrien influir en les estratègies d'assignació òptima i l'efecte que això tindrà en els patrons d'aparellament i l'aptitud de les plantes. Per abordar aquest objectiu, faré servir un enfocament interdisciplinari que combina models teòrics i proves empíriques, aportant eines de les ciències sociològiques a l'estudi de l'ecologia i l'evolució de les plantes.
El meu projecte contribuirà a comprendre com les plantes cooperen durant la reproducció per alterar la dinàmica de les poblacions de plantes, amb resultats potencialment útils per a l'eficiència dels cultius.
KinCoop ha produït resultats significatius que impactaran a l'Espai Europeu d'Investigació i en la mentalitat de la societat europea. En primer lloc, els resultats de KinCoop van mostrar la primera evidència que les plantes podrien cooperar en la reproducció, ampliant la visió de com es reprodueixen. tant, les investigacions futures haurien de considerar la teoria de la selecció social a l'agenda de recerca de poblacions vegetals.
Per tant, els resultats de KinCoop podrien ser rellevants per a la ciència dels cultius. (investigadors d'universitats, centres agronòmics i empreses del sector agrícola) es van reunir a l'EEZA-CSIC durant una jornada per debatre com implementar les troballes de KinCoop per millorar la productivitat dels cultius.
- CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS (CSIC)
Projectes relacionats
