Una tesis doctoral del CSIC explora los factores que modulan la diferenciación de caracteres defensivos relacionados con la producción de resina en el pino marítimo
Se ha defendido mediante videoconferencia en la UVigo

En el marco de las investigaciones que desarrolla el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en Galicia a través del grupo de “Genética y ecología de la resistencia en coníferas”, de la Misión Biológica, se ha defendido en la Universidad de Vigo (UVigo) la tesis doctoral realizada por Carla Vázquez González bajo la dirección de Rafael Zas y Luis Sampedro.

La investigación revela que la diferenciación de canales resiníferos donde se produce la resina, principal defensa química de los pinos, varía notablemente en las diferentes poblaciones de pino marítimo (Pinus pinaster Ait.), depende de su capacidad de crecimiento y es sensible a cambios anuales en el clima y a las condiciones de cada sitio. Para el estudio se analizaron más 800 muestras de cerca de 300 individuos en ensayos genéticos en campo y experimentos en invernadero, en las cuales se cuantificaron cerca de 100.000 canales resiníferos.

La tesis doctoral (Los canales de resina como indicador retrospectivo de la inversión en defensas en una especie de pino mediterráneo: Variación adaptativa y respuestas plásticas) se defendió por videoconferencia en un acto oficial organizado por la UVigo  ante la situación actual de confinamiento. La investigación, con Mención Internacional y evaluada por profesores del Instituto Pirenaico de Ecología (CSIC, Zaragoza), la Universidad Politécnica de Madrid y la Swedish University of Agricultural Sciences (Arnalp, Suecia), recibió la calificación de sobresaliente.

“Se trata de la primera tesis doctoral en el CSIC que se presenta por videoconferencia, una muestra más de que continuamos con nuestra labor científica a pesar de las circunstancias adversas, que limitan pero no frenan nuestra capacidad en el ámbito de investigación y académico. Además, está redactada en inglés, lo que constituye una muestra más de la capacidad de internacionalización del CSIC, y de la MBG en particular”, destaca Antonio De Ron Pedreira, delegado institucional del CSIC en Galicia.

La tesis: contexto, objetivos y resultados

“Los pinos, como todos los árboles, están expuestos a una diversa y abundante comunidad de insectos antagonistas que se alimentan de sus tejidos y repercuten negativamente sobre su supervivencia y sobre la viabilidad de sus poblaciones. Entre los mecanismos defensivos que utilizan para protegerse de plagas y patógenos destaca la resina, una potente defensa química, la cual se produce y almacena en unas estructuras anatómicas denominadas canales resiníferos. La abundancia y distribución de estos canales en sus tejidos son un carácter muy relevante que determina la resistencia de los pinos frente a plagas y patógenos. Como los canales resiníferos quedan grabados en los anillos de crecimiento de los pinos, constituyen un registro histórico de la inversión defensiva durante toda la vida de la planta que puede ser evaluado de forma retrospectiva mediante procedimientos dendrocronológicos”, explica Carla Vázquez González.

La tesis se diseñó con el objetivo general de indagar en los factores que modulan la producción de canales resiníferos en el pino marítimo, lo que contribuye a predecir la persistencia de sus poblaciones bajo un contexto de cambio global, así como a optimizar la gestión de los recursos genéticos forestales.

“Hay numerosos estudios que han documentado en las últimas décadas una enorme variación genética en defensas químicas y anatómicas en un amplio número de especies vegetales. En cuanto a los pinos, por el momento, se han realizo estudios centrados en los caracteres químicos de defensa, mientras que los caracteres anatómicos, como los canales resiníferos, han recibido una menor atención. Además, no se ha estudiado de forma conjunta cómo la variación genética adaptativa, junto a las respuestas plásticas al medio ambiente, modula la producción de defensas en árboles adultos de esta especie”, destacan los directores de la tesis.

“Para prever la supervivencia y viabilidad de las poblaciones de especies en un clima cambiante, es importante conocer los patrones que gobiernan las diferencias entre poblaciones en sus estrategias defensivas, así como entender sus respuestas frente a la variación ambiental”, añaden.

En este contexto, la investigación ahonda en el conocimiento de la variación genética adaptativa y las respuestas plásticas que modulan la producción de canales de resina en el pino marítimo.

Entre los objetivos específicos figuraba, en primer lugar, valorar la relevancia de los canales de resina en la resistencia de los pinos frente a organismos antagonistas, testando si los árboles resistentes invierten más en la producción de canales que los árboles susceptibles y, en segundo lugar, explorar la variación genética y la plasticidad fenotípica en la producción de canales resiníferos, así como testar la existencia de compromisos entre la capacidad defensiva de los pinos y su crecimiento.

Para alcanzar dichos objetivos, se evaluó la producción de canales de resina en diferentes poblaciones a lo largo del rango de distribución de esta especie, empleando tanto experimentos en invernadero con plantas jóvenes como grandes ensayos genéticos forestales en campo con árboles adultos. 

Los resultados revelan que los pinos resistentes destinan más recursos a la producción de canales de resina que los árboles susceptibles, especialmente cuando se consideraba el tamaño de los canales. Además, se observó que la producción de canales resiníferos es altamente variable entre poblaciones de pino marítimo, desde las costas atlánticas a las poblaciones del Atlas marroquí, la Meseta Castellana o las casi desérticas costas mediterráneas. El estudio muestra que la producción de canales en esta especie de pino está negativamente asociada con su capacidad de crecimiento, aunque esta relación no es homogénea entre poblaciones. Los resultados obtenidos sugieren que la diferenciación genética de las poblaciones es compatible con procesos de adaptación local frente a las condiciones climáticas particulares de cada sitio.

Los estudios realizados utilizando árboles adultos revelan que la producción de canales está afectada por respuestas plásticas tanto a las condiciones locales del sitio como a la variación ambiental entre años. En particular, la producción anual de canales de resina depende de la climatología. Se constató que determinadas variables climáticas relacionadas con la temperatura y la precipitación, tuvieron un efecto significativo en dicha producción, siendo las respuestas climáticas bastante homogéneas entre poblaciones, con excepción de variables climáticas relacionadas con la disponibilidad de agua.

“Con esta investigación se proporciona información muy relevante que puede ser utilizada tanto en programas de mejora como en modelos espacio-temporales para predecir la respuesta de esta especie en cuanto a su capacidad defensiva teniendo en cuenta proyecciones de cambio climático. Esto permitirá llevar a cabo una mejor gestión adaptativa de esta especie para hacer frente a los riesgos bióticos que puedan desafiar la viabilidad de sus poblaciones”, concluyen los directores de la tesis.

La autora

Carla Vázquez González (Noia, A Coruña, 1990) es licenciada en Biología por la Universidad de Santiago de Compostela (2008-2013), Máster en ‘Ecología, Gestión y Restauración del Medio Natural’ por la Universidad de Barcelona (2014 – 2015) y doctora en Biología por la Universidad de Vigo (2020). Realizó su tesis doctoral con una ayuda a contratos predoctorales (FPI – Formación de Personal Investigador – MINECO) en la MBG, con una estancia en la Universidad Estatal de Nuevo México. La tesis se enmarcó dentro de los proyectos FUTURPIN y RESILPIN financiados por el Ministerio de Economía y Competitividad y el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades. Sus líneas de investigación versan sobre las interacciones planta-herbívoro y su relevancia ecológica y evolutiva.

En la actualidad, se encuentra realizando una etapa de formación postdoctoral en la MBG en el grupo de Genética y Ecología Forestal, financiada por el Ministerio de Ciencia e Innovación, otorgada por llevar a cabo su tesis doctoral en un período menor a tres años.