Proxecto KinCoop de H2020: Cooperan as plantas na reprodución? O efecto de compartir os 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 Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto KinCoop
Durante o desenvolvemento deste proxecto, levei a cabo varios experimentos e estudos teóricos para acadar os obxectivos principais. Ademais, tamén desenvolvín varias tarefas relacionadas co desenvolvemento profesional, a divulgación e a participación pública.
Para o WP1, propuxémonos explorar exhaustivamente como o ambiente social intraespecífico influíu na evolución da asignación de recursos para a atracción de polinizadores nas plantas. Con este fin, construímos un novo modelo de estratexias evolutivamente estables para obter predicións cuantitativas da asignación reprodutiva considerando a composición da veciñanza das plantas. Este traballo realizouse en colaboración co Dr. Mauricio González-Forero, que actualmente traballa como bolseiro Marie Sklodowska-Curie na Universidade de St. Andrews no Reino Unido. Usando este modelo teórico, descubrimos que a densidade de veciñanza e a relación xenética regulan o investimento óptimo en estruturas florais para atraer polinizadores. Non obstante, a forma desta ligazón funcional entre a densidade de veciñanza e a relación xenética e o investimento óptimo para a atracción de polinizadores viuse determinada por diferentes parámetros que controlan a competencia intra e intergrupal das plantas polos polinizadores. É dicir, o noso modelo predí que as plantas deberían cooperar cando están rodeadas de irmás, e o investimento que fan nas súas flores axúdaas 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) era unha resposta plástica aos cambios no ambiente social. Para isto, levei a cabo 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 maceta en barrios controlados con dous niveis de relación xenética (irmás ou estrañas non relacionadas xeneticamente) e tres niveis de densidade (unha, catro ou sete plantas por maceta) nun deseño experimental factorial completo. O grande éxito deste experimento permitiunos recompilar unha gran cantidade de datos. Recompilamos 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 floral, 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 cultivaban con parentes en comparación con cando cultivaban con descoñecidos ou soas. Este resultado cumpriu as predicións do noso modelo teórico e apoia a hipótese de que a cooperación reprodutiva debería ser capaz de evolucionar nas plantas. A extraordinaria relevancia destes resultados permitiunos publicalos como un artigo na prestixiosa revista Nature Communications. Este achado foi recollido por varios medios de comunicación tradicionais, e os resultados foron, polo tanto, amplamente difundidos entre o público en xeral.
Para o WP3, traballei en colaboración con Yves Cuendot (antigo técnico de laboratorio no grupo de Pannell) e o Dr. A. González-Megías da Universidade de Granada para desenvolver novos marcadores 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, era necesario contar con polinizadores autóctonos, e decidimos facelo no campo durante a época de floración. Este experimento levouse a cabo de novo coa colaboración do doutor A. González-Megías, que ten unha ampla experiencia coa mesma especie modelo. Este experimento mostrou que os grandes grupos de plantas atraían máis polinizadores, pero tamén afectaban o seu comportamento de varias maneiras, como o número de flores visitadas, o tempo pasado no grupo e o número de individuos diferentes visitados dentro do grupo.
KinCoop estudou o comportamento das plantas nun contexto social en termos das súas estratexias reprodutivas. As plantas poden facilitar a polinización das súas veciñas. Formulei a hipótese de que este proceso de compartir os 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 os comportamentos sociais (desde o egoísmo ata o cooperativo) na reprodución das plantas, avaliando como diferentes ambientes sociais, en termos de densidade e parentesco xenético dos veciños, poderían influír nas estratexias de asignación óptimas a través do efecto do intercambio de polinizadores e o seu efecto nos patróns de apareamento e na aptitude das plantas.
O desenvolvemento de KinCoop produciu resultados significativos que terán impacto 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 os seus parentes, o que en consecuencia modifica 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 das plantas, así como para o seu rendemento e aptitude. As investigacións futuras deberían considerar a teoría da selección social na axenda de investigación das poboacións de plantas. Todos os fitos previstos foron alcanzados e o principal resultado obtido durante esta acción foi publicado 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. Comunicacións naturais, 9, 2018.
KinCoop abordou cuestións importantes sobre a evolución social no contexto das estratexias reprodutivas, que foron sorprendentemente pouco estudadas nas plantas. Deste xeito, KinCoop contribúe á nosa comprensión de como as plantas cooperan durante a reprodución para alterar a dinámica da poboación, con resultados potencialmente útiles para a conservación de plantas, o control de herbas daniñas e a mellora dos cultivos.
Aínda que as interaccións sociais en seres non sensibles, como as plantas, poidan parecer improbables, hai boas razóns para esperar que sexan importantes. Dado que as poboacións de plantas adoitan estar fortemente estruturadas xeneticamente e as plantas veciñas adoitan ser parentes, espérase que o seu comportamento fose moldeado pola selección natural dentro deste contexto social. As plantas interactúan moi fortemente cos seus veciños, e hai cada vez máis evidencias que demostran o recoñecemento e a cooperación dos parentes, por exemplo, advertindo contra os ataques de herbívoros e reducindo a competencia polos recursos.
Non obstante, sábese pouco sobre como se comportan as plantas nun contexto social en termos das súas estratexias reprodutivas. Isto é sorprendente porque a reprodución é un trazo clave do ciclo vital que define a transferencia de xenes e, polo tanto, está estreitamente ligada á aptitude e ao potencial evolutivo que finalmente determinarán o funcionamento e a dinámica das poboacións e comunidades de plantas. As plantas veciñas adoitan facilitar a polinización.
Polo tanto, os recursos investidos en estruturas florais atractivas para un individuo poden ter un impacto positivo na condición física individual, pero tamén na condición física dos veciños, aumentando os beneficios tanto individuais como grupais. Polo tanto, debería esperarse que a selección natural favoreza os axustes plásticos dos recursos asignados para atraer polinizadores ao ambiente social circundante.
Probarei esta hipótese avaliando como diferentes ambientes sociais poderían 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 unha abordaxe interdisciplinar que combina modelos teóricos e evidencia empírica, achegando ferramentas das ciencias sociolóxicas ao estudo da ecoloxía e a evolución vexetal.
O meu proxecto contribuirá á nosa comprensión de como as plantas cooperan durante a reprodución para alterar a dinámica das poboacións vexetais, con resultados potencialmente útiles para a eficiencia dos cultivos.
KinCoop produciu resultados significativos que terán un impacto 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, o que ampliou a nosa comprensión de como se reproducen. O contexto social pode ter profundas consecuencias para os fenotipos das plantas, pero tamén para o seu rendemento e a súa aptitude biolóxica. Polo tanto, as investigacións futuras deberían considerar a teoría da selección social na axenda de investigación das poboacións vexetais.
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 achados de KinCoop impulsarán a investigación para mellorar a eficiencia dos cultivos mediante a aplicación da 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, diversas partes interesadas (investigadores de universidades, centros agronómicos e empresas do sector agrícola) reuníronse no EEZA-CSIC durante un día para debater como implementar os achados de KinCoop para mellorar a produtividade dos cultivos.
- CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS (CSIC)
Proxectos relacionados
