Proxecto H2020 KinCoop: cooperan as plantas na reprodución? O efecto de compartir servizos de polinización nas estratexias reprodutivas das plantas
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2015 -2018
- Orzamento asignado 272.480,4 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento H2020
- Páxina web do proxecto KinCoop
Durante o desenvolvemento deste proxecto, realicei varios experimentos e estudos teóricos para acadar os obxectivos principais. Ademais, desenvolvín diversas tarefas relacionadas co desenvolvemento profesional, a divulgación e o compromiso público.
Para WP1, propuxémonos explorar exhaustivamente como o ambiente social intraespecífico influíu na evolución da asignación de recursos para a atracción de polinizadores nas plantas. Para iso, construímos un novo modelo de estratexias evolutivamente estables para obter predicións cuantitativas de asignación reprodutiva tendo en conta a composición da veciñanza vexetal. Este traballo realizouse en colaboración co doutor Mauricio González-Forero, que actualmente traballa como Marie Sklodowska-Curie Fellow na Universidade de St. Andrews no Reino Unido. Usando este modelo teórico, descubrimos que a densidade veciñal e a relación xenética regulan o investimento óptimo en estruturas florais para atraer polinizadores. Non obstante, a forma deste vínculo funcional entre a densidade de veciños e a relación xenética e o investimento óptimo para a atracción de polinizadores foi moldeada por diferentes parámetros que controlan a competencia intra e intergrupal das plantas por parte dos polinizadores. É dicir, o noso modelo prevé que as plantas deben cooperar cando están rodeadas de irmás, e o investimento que fan nas súas flores axúdalles a competir contra outros grupos en lugar de competir coas súas irmás dentro do grupo.
No WP2 propuxémonos investigar ata que punto o investimento en estruturas publicitarias para atraer polinizadores (tamaño dos pétalos, cor floral ou secreción de néctar) foi unha resposta plástica aos cambios no medio social. Para iso, realicei un gran experimento de xardín común en condicións controladas de invernadoiro con máis de 30.000 sementes e 700 plantas onde caracterizamos miles de flores. Cultivamos plantas en macetas en barrios controlados con dous niveis de relación xenética (irmás ou estraños xeneticamente non relacionados) e tres niveis de densidade (unha, catro ou sete plantas por maceta) nun deseño experimental factorial completo. O gran éxito deste experimento permitiunos recoller unha gran cantidade de datos. Recollemos datos sobre a asignación reprodutiva, incluíndo o tamaño da planta en termos de altura e biomasa, tempo de floración, número de flores producidas, diámetro da corola, lonxitude do tubo da flor, biomasa asignada aos pétalos, volume de néctar e concentración de azucre, estimación cuantitativa da cor mediante fotografías dixitais, produción de pole e número de óvulos.
O principal achado deste experimento foi que as plantas focais modificaban o seu comportamento dependendo do contexto social. É dicir, as plantas focais investiron desproporcionadamente máis recursos en publicidade floral cando medraban con familiares en comparación con cando crecían con estraños ou soas. Este resultado cumpriu as predicións do noso modelo teórico e apoia a hipótese de que a cooperación reprodutiva debería poder evolucionar nas plantas. A extraordinaria relevancia destes resultados permitiunos publicalos como artigo na prestixiosa revista Nature Communications. Este achado foi cuberto por varios medios de comunicación e, polo tanto, os resultados foron amplamente difundidos entre o público en xeral.
Para WP3, traballei en colaboración con Yves Cuendot (antigo técnico de laboratorio do grupo de Pannell) e o doutor A. González-Megías da Universidade de Granada para desenvolver novos marcadores de microsatélites para a nosa especie modelo Moricandia moricandioides L. Estes marcadores son fundamentais para avaliar os patróns de apareamento e o éxito dos machos. Finalmente, realizamos un experimento de campo (Baza, España) para explorar o efecto dos grupos de plantas no comportamento dos polinizadores. Para conseguilo foi necesario contar con polinizadores autóctonos, e decidimos facelo no campo durante a época de floración. Este experimento realizouse de novo coa colaboración do doutor A. González-Megías, que conta cunha ampla experiencia coa mesma especie modelo. Este experimento demostrou que grandes grupos de plantas atraían máis polinizadores, pero tamén afectaban o seu comportamento de varias maneiras, como o número de flores visitadas, o tempo que pasaban no grupo e o número de individuos diferentes visitados dentro do grupo.
KinCoop estudou o comportamento das plantas nun contexto social en canto ás súas estratexias reprodutivas. As plantas poden facilitar a polinización dos seus veciños. Presentei a hipótese de que este proceso de compartir servizos de polinización influirá na reprodución das plantas, impulsando estratexias reprodutivas cooperativas.
O obxectivo principal de KinCoop foi, polo tanto, probar se a selección natural pode favorecer comportamentos sociais (de egoísta a cooperativo) na reprodución das plantas, avaliando como os diferentes ambientes sociais, en termos de densidade e relación xenética dos veciños, poderían influír nas estratexias de asignación óptimas a través do efecto da compartición de polinizadores e do seu efecto sobre os patróns de apareamento e a aptitude das plantas.
O desenvolvemento de KinCoop produciu resultados significativos que repercutirán no Espazo Europeo de Investigación e nas actitudes da sociedade europea. En concreto, os resultados de KinCoop mostraron a primeira evidencia de que as plantas recoñecen aos seus parentes, modificando en consecuencia as súas estratexias de floración, ampliando así a comprensión de como se reproducen as plantas.
Polo tanto, o contexto social das plantas pode ter profundas consecuencias para os fenotipos vexetais, así como para o seu rendemento e aptitude. As investigacións futuras deberían considerar a teoría da selección social na axenda de investigación das poboacións vexetais. Cumpríronse todos os fitos previstos e o principal resultado obtido durante esta acción publicouse na prestixiosa revista multidisciplinar Nature Communication: Torices, R., JM Gómez, JR. Pannell. 2018. A discriminación de parentesco permite que as plantas cambien o investimento cara á atracción de polinizadores. Nature Communications, 9, 2018.
KinCoop abordou cuestións importantes sobre a evolución social no contexto das estratexias reprodutivas, que sorprendentemente foron pouco estudadas nas plantas. KinCoop contribúe así á nosa comprensión de como as plantas cooperan durante a reprodución para alterar a dinámica das poboacións, con resultados potencialmente útiles para a conservación das plantas, o control de malas herbas e a mellora dos cultivos.
Aínda que as interaccións sociais en seres non sensibles, como as plantas, poidan parecer pouco probables, hai boas razóns para esperar que sexan importantes. Dado que as poboacións vexetais adoitan estar fortemente estruturadas xeneticamente e as plantas veciñas adoitan ser parentescas, espérase que o seu comportamento fose moldeado pola selección natural neste contexto social. As plantas interactúan moi fortemente cos seus veciños, e hai cada vez máis probas que demostran o recoñecemento e a cooperación dos seus parentes, por exemplo, avisando contra os ataques dos herbívoros e reducindo a competencia polos recursos.
Porén, pouco se sabe sobre como se comportan as plantas nun contexto social en canto ás súas estratexias reprodutivas. Isto é sorprendente porque a reprodución é un trazo clave da historia de vida que define a transferencia de xenes e, polo tanto, está intimamente ligada á aptitude e ao potencial evolutivo que eventualmente determinarán o funcionamento e a dinámica das poboacións e comunidades vexetais. As plantas veciñas adoitan facilitar a polinización.
Polo tanto, os recursos investidos en estruturas florais atractivas para un individuo poden impactar positivamente na aptitude individual, pero tamén na condición física dos veciños, aumentando os beneficios tanto individuais como grupais. Polo tanto, cabe esperar que a selección natural favoreza os axustes plásticos dos recursos destinados a atraer polinizadores ao medio social circundante.
Comprobarei esta hipótese avaliando como os diferentes ambientes sociais poden influír nas estratexias de asignación óptimas e o efecto que isto terá nos patróns de apareamento e na aptitude das plantas. Para abordar este obxectivo, empregarei un enfoque interdisciplinar que combina modelos teóricos e evidencias empíricas, achegando ferramentas das ciencias sociolóxicas ao estudo da ecoloxía e a evolución das plantas.
O meu proxecto contribuirá á nosa comprensión de como as plantas cooperan durante a reprodución para alterar a dinámica da poboación vexetal, con resultados potencialmente útiles para a eficiencia dos cultivos.
KinCoop produciu resultados significativos que repercutirán no Espazo Europeo de Investigación e na mentalidade da sociedade europea. En primeiro lugar, os resultados de KinCoop mostraron a primeira evidencia de que as plantas podían cooperar na reprodución, ampliando a nosa comprensión de como se reproducen. O contexto social pode ter profundas consecuencias para os fenotipos vexetais, pero tamén para o seu rendemento e aptitude biolóxica. Polo tanto, as investigacións futuras deberían considerar a teoría da selección social na axenda de investigación da poboación vexetal.
Polo tanto, os resultados de KinCoop poderían ser relevantes para a ciencia dos cultivos. Dado que o contexto social afecta os fenotipos e a produtividade das plantas, os descubrimentos de KinCoop impulsarán a investigación para mellorar a eficiencia dos cultivos aplicando a teoría social ás técnicas agronómicas. Por este motivo, organicei un obradoiro sobre o uso da teoría da evolución social na mellora dos cultivos. Neste obradoiro, diversos axentes implicados (investigadores de universidades, centros agronómicos e empresas do sector agrario) reuníronse durante un día no EEZA-CSIC para analizar como implementar os resultados de KinCoop para mellorar a produtividade dos cultivos.
- CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS (CSIC)
Proxectos relacionados
