Resumen de Determinantes de la resistencia al estrés biótico en una especie forestal modelo: la encina ("quercus ilex") en los Parques Nacionales

Fernando J. Pulido, Alejandro Gallardo, David Morcuende Sánchez, Gerardo Moreno Marcos, Manuela Rodríguez Romero, Alejandro Solla Hach, María del Pilar Fernández Rebollo, Alberto Quesada Molina

• español

  En este proyecto se examinan los factores genéticos y ambientales que determinan la resistencia biótica de losbosques con el fin de diseñar una herramienta para su gestión en el ámbito de los parques nacionales terrestres. Para ello se utiliza la encina (Quercus ilex) como especie forestal modelo ampliamente estudiada y únicapresente en todos los parques ibéricos terrestres y su entorno (Monfragüe, Cabañeros, Sierra Nevada, Picos deEuropa, Ordesa, Aigüestortes y Guadarrama). Mediante una combinación de herramientas bioquímicas, ecológicas y genéticas se ha avanzado significativamente en el conocimiento de la diversidad genética y fenotípica aescalas geográfica y poblacional, detectándose además importantes implicaciones de la estructura y manejo delos encinares. Los resultados muestran en primer lugar que las defensas químicas de la encina, muy mayoritariamente taninos condensados, pueden evaluarse a gran escala con técnicas de relativo bajo coste. Las defensaspresentan una elevada heredabilidad y variabilidad intrapoblacional. La inducción de estas defensas está generalizada, aunque distintos tipos de daños bióticos inductores generan respuestas específicas. Las defensas seven afectadas por el estrés hídrico experimental y ambiental, en parte debido a su dependencia de las reservasde carbohidratos. El proyecto ha permitido estudiar algunos de los genes estructurales de las rutas de síntesis detaninos condensados e hidrolizables y demostrar el efecto de defoliadores y patógenos sobre su expresión. Enconcreto se observa un efecto antagonista de defoliación e infección radicular con consecuencias importantespara la mortalidad de los árboles. También se ha detectado un polimorfismo en el gen TT2, uno de los genesreguladores de la síntesis de taninos, observándose que, aunque a escala geográfica los genotipos identificadosno se relacionan con la producción de defensas y los daños de forma general, existen asociaciones locales significativas entre determinados genotipos, la susceptibilidad a herbívoros y la expresión de defensas químicas,considerando el agrupamiento de los dos parque pirenaicos (Ordesa y Aigüestortes) y los dos ecosistemas consimilares características climáticas y orográficas del tipo mediterráneo/continentales (Monfragüe y Cabañeros).Por último, las variables morfológicas analizadas a gran escala en hojas y bellotas no son en general buenaspredictoras de la susceptibiidad a los daños bióticos, aunque sí pueden serlo localmente de las defensas en elcaso del tamaño de bellota, tamaño de hoja y espinescencia.

• English

  In this project we examine genetic and environmental factors determining biotic resistance in forests. Thisnovel knowledge is the basis to design a sound technique for incorporating tree resistance criteria into forest management. We use Holm oak (Quercus ilex) as a model system, as it is a well-known forest speciesgrowing in all terrestrial national parks (Monfragüe, Cabañeros, Sierra Nevada, Picos de Europa, Ordesa,Aigüestortes y Guadarrama). By combining tools from biochemistry, genetics and ecology, the project haveimproved our knowledge of genetic and phenotypic diversity at geographical and population scales, as wellas the effects of habitat management. Results showed that chemical defences (mostly condensed tannins,CT) can be evaluated at wide scale with cost-effective techniques. CT show significant heritability and intrapopulation variability. Induction of CT is a generalized phenomenon, with different biotic damages (insectdefoliation, pathogen infection and double treatment) generating specific responses. CT are also affected bywater stress partly because of carbohydrate limitation of defence production. The project has also addressedgene regulation of the metabolic pathways for CT production, including biotic modification of gene expression. Pathogen infection cancels out the increase in CT induced by defoliation, which may exacerbates theeffects of biotic damage on population performance. One polymorphism found in TT2, one of the genesregulating tannin biosynthesis, seems not be related at a geographical scale with expression of chemicaldefences nor herbivore susceptibility, although local associations were detected between Pyrenean Parks (Ordesa y Aigüestortes) and Mediterranean/continental Parks (Monfragüe y Cabañeros). Lastly, morphologicalmeasures of leaves and fruits were found to be poor predictors of damage, though acorn size, leave size andnumber of spines can be locally relevant.