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Estrategias defensivas en Pinus pinaster: variación genética dentro y entre poblaciones en su metaboloma defensivo constitutivo e inducido
Xosé López Goldar1,2,3
Caterina Villari2, Anna-Karin Borg-Karlson3, Pierluigi Enrico Bonello2, Luís Sampedro1, Rafael Zas1
1Misión Biológica de Galicia (MBG-CSIC) (Pontevedra, España)2The Ohio State University (Columbus, OH, EE.UU)3Royal Institute of Technology (Estocolmo, Suecia)
29 de junio de 2017. Plasencia (Extremadura)
INTRODUCCIÓNCrecimiento
Reproducción
Marcadores moleculares
Metabolitossecundarios
Variación genética en Pinus pinaster
INTRODUCCIÓN Pinus pinaster enorme variación genética neutral entre y dentro de poblaciones
Jaramillo-Correa, J.P. et al., 2015. Molecular proxies for climate maladaptation in along-lived tree (Pinus pinaster Aiton, Pinaceae). Genetics 199, 793-807.
INTRODUCCIÓN Pinus pinaster gran variación genética en metabolitos secundarios entre poblaciones
Arrabal, C. et al. 2005. Differentiation among five SpanishPinus pinaster provenances based on its oleoresin terpeniccomposition. Biochemical Systematics and Ecology 33,1007-1016.
Idrissi-Hassani, M., Lebreton, P., 1992. Les flavonöidsdu Pin Maritime: une approche chimiotaxonomique.Forêt Méditerranéene 13, 6.
Fenoles
INTRODUCCIÓN ¿Cómo se defienden las coníferas?
Defensas constitutivas
Defensas inducidas
Franceschi, V.R., Krekling, T., Christiansen, E., 2002. Application of methyl jasmonate on Picea abies (Pinaceae)stems induces defense-related responses in phloem and xylem. American Journal of Botany 89, 9.
TerpenosFenoles
Canales resiníferos traumáticos
INTRODUCCIÓN Se conoce mucho sobre la variación genética de la especie entre y dentro de poblaciones
Aparente concordancia entre marcadores moleculares y metabolitos secundarios constitutivos en la segregación regional de la especie
Metabolitos secundarios inducibles
? Se desconoce si existe variación genética entre y dentro de poblaciones en la inducibilidad de las defensas
? No existe un estudio sobre cómo se estructura la variación genética en inducibilidad de las defensas
OBJETIVOS
A) Variación genética en defensas químicas constitutivas e inducibilidad entre y dentro de poblacionesB) Estructura de la variación genética en defensas químicas entre y dentro de poblaciones
METODOLOGÍA
Colección CLONAPIN® (Majada et al. 2009) Pinos de 2 años en invernadero
POBLACIONES FAMILIAS RAMETSGENOTIPOS
10 POBS × 5 FAMS × 3 GENOTIPOS × 2 RAMETS
Dos ramets: Control e inducido con MJ
Material vegetal y tratamiento de inducción
Inducibilidad = MJ - control
METODOLOGÍA
Cosechado 2 submuestras de tallo
Terpenos (hexano/metanol)
Fenoles (metanol)
GC-MS/FID UPLC-MS/DAD
Muestreo
METODOLOGÍA118 compuestos
Monoterpenos
Sesquiterpenos
Diterpenos
Fenoles
1
Modelo mixtoVariación genética
Población (POB)Familia (F[POB])
2
MANOVA PCAPC1 PC2
3
Análisis estadísticos
63 compuestos
≥75% presentes
Constitutivas InducibilidadPoblación Familia Población Familia
Monoterpenos *** n.s n.s n.sSesquiterpenos *** n.s n.s n.sDiterpenos *** * n.s n.sFenoles *** *** n.s n.s
Gran variación genética entre y dentro
de poblaciones
No se detectó variación genética en la inducibilidad
1. Variación genética de las defensas
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Gran variación genética entre y dentro de poblaciones
Efecto del MJ a nivel multivariante
No se detecta variación genética entre y dentro de poblaciones en la inducibilidad
Hipótesis λ Wilks F P-valorMJ 0.07602 16.4 <0.0001Población (P) <0.0001 4.99 <0.0001Familia (F(P)) 0 1.74 <0.0001MJ×P 0.01098 0.91 0.8867MJ×F(P) <0.0001 0.71 1
2. Variación genética de las defensas a nivel multivariante 63 metabolitos
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
ARMY
ASPE
CDVO
COCA
MIMI
ORIA
PLEU
PTOV
SCRI
TAMR
-2
0
2
-2 0 2
Feno
les(8.61%
)(Ev=5.4226)
Terpenos (22.98%)(Ev=14.4781)
RESULTADOS Y DISCUSIÓNDefensas constitutivas Distribución latitudinal
de las poblaciones según su “quimiotipo” constitutivo
Grupos de poblaciones por “quimiotipo” constitutivo
3. PCA+-
+
-
Norte de España
Centro-Sur de España
Marruecos
ARMYASPE
CDVO
COCAMIMI
ORIA
PLEU
PTOV
SCRI
TAMR
ARMY
ASPE
CDVO
COCA
MIMI
ORIA
PLEU
PTOV
SCRI
TAMR
-2
0
2
-2 0 2
Feno
les(8.61%
)(Ev=5.4226)
Terpenos (22.98%)(Ev=14.4781)
RESULTADOS Y DISCUSIÓNDefensas constitutivasDefensas inducidas Respuesta inducida
similar y en la misma dirección en todas las poblaciones
3. PCA+-
+
-
CONCLUSIONES Enorme variación genética entre y dentro de poblaciones en metabolitos secundarios
Variación genética estructurada de forma similar a lo encontrado en trabajos previos con terpenos y fenoles
Efecto de la inducción a nivel de compuestos individuales y también en el conjunto del metaboloma
Respuesta inducida similar y en la misma dirección en todas las poblaciones
AGRADECIMIENTOSDr. Juan Majada y personal asociado del SERIDA (Asturias)José Carlos Rodríguez y Carlos Rodal (Viveros NORFOR, Figueirido, Pontevedra)César CendánLuz PatoHelena PazóSilvana PoceiroPersonal de campo de la Misión Biológica de Galicia (MBG-CSIC)Fundación Pedro Barrié de la MazaPrograma FPI del autor (MINECO, ref.: BES-2013-062663)Proyectos FENOPIN (AGL2012-40151-C03-01 MINECO/FEDER) y FUTURPIN (AGL2015-68274-C03-02-R MINECO/FEDER)
Xosé López Goldar, investigador predoctoralxlgoldar@mbg.csic.es
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