Septiembre 2020 Segunda Fase del Concurso Especialidad ...
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Xoaquín Moreira Tomé Misión Biológica de Galicia (CSIC) Pontevedra Especialidad “Mecanismos de defensa a estreses bióticos en especies agro-forestales” Escala de Científicos Titulares de OPIs – Septiembre 2020 Segunda Fase del Concurso
Transcript of Septiembre 2020 Segunda Fase del Concurso Especialidad ...
Xoaquín Moreira ToméMisión Biológica de Galicia (CSIC)
Pontevedra
Especialidad “Mecanismos de defensa a estreses bióticos en especies agro-forestales”
Escala de Científicos Titulares de OPIs – Septiembre 2020
Segunda Fase del Concurso
ÍNDICE DE CONTENIDOS
1.Estado del arte
2.Posibles líneas de evolución
3.Actividades a desarrollar
ÍNDICE DE CONTENIDOS
1.Estado del arte
2.Posibles líneas de evolución
3.Actividades a desarrollar
1. E
stad
o d
el a
rte
1. E
stad
o d
el a
rte
Las plantas y sus enemigos llevan interactuando 350 millones de años
Coevolutionary
arms race
1. E
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Total de citas: 416
1958
1. E
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Total de citas: 416
Cambios en las plantas para soportar condiciones de estrés sin consecuencias negativas en el fitness: “Tolerancia”
1958
1. E
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rte
Caracteres de las plantas que incrementan la tolerancia:
Crecimiento y reproducción compensatoria
Aumento de la tasa fotosintética
Re-ubicación de nutrientes y biomasa entre diferentes tejidos
Tolerancia
No inducido Inducido
1. E
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el a
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Total de citas: 416
Cambios en las plantas para soportar condiciones de estrés sin consecuencias negativas en el fitness: “Tolerancia”
Estructuras o sustancias químicas que dificultan, impiden o reducen el daño: “Resistencia”
1958
Canal resinífero
Células esclereidas
Defensas estructurales
Tricomas
Espinas
1. E
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rte
Compuestos fenólicos
Terpenoides
Defensas químicas
Alcaloides
1. E
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1. E
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Why is the world green?
Defensas indirectas: estructuras o compuestos químicos que las plantas emplean para atraer a los enemigos naturales de los herbívoros
Total de citas: 3605
1960
Estructuras como defensas indirectas
Domatia
Néctar extrafloral
1. E
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VOC’s (mono y
sesquiterpenos)
Compuestos químicos como defensas indirectas1
. Est
ado
de
l art
e
VOC’s (mono y
sesquiterpenos)
Compuestos químicos como defensas indirectas1
. Est
ado
de
l art
e
VOC’s (mono y
sesquiterpenos)
Compuestos químicos como defensas indirectas1
. Est
ado
de
l art
e
(-)
1. E
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TEORÍA DE LA COEVOLUCIÓN
Las especies de plantas más emparentadas genéticamentetienen un sistema defensivo más parecido ya que son atacadas por enemigos similares
Total de citas: 1318
1964
1. E
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o d
el a
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Total de citas: 2898
PLANT APPARENCY THEORY
Las plantas más aparentes (e.g. adultos) son las más susceptibles de ser atacadas y por lo tanto están más defendidas
1976
1. E
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el a
rte
Total de citas: 526
OPTIMAL DEFENCE THEORY
Los tejidos más jóvenes (e.g. hojas nuevas) son más valiosos y susceptibles de ser atacados y por lo tanto están más defendidos
1979
1. E
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el a
rte
Total de citas: 3901
1985
Total de citas: 1572
1992
DISPONIBILIDAD DE RECURSOS
Las plantas que crecen en ambientes con alta disponibilidad de recursoscrecen más y se defienden menos
Total de citas: 1086
1983
Nutrientes
NPK
Agua
Luz
Energía
asimilada
Reproducción
Crecimiento
Defensas
1. E
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el a
rte
Defensas inducidas: Las plantas en respuesta al ataque de herbívoros y patógenos incrementan los niveles de defensas constitutivas. Son energéticamente menos costosas que las defensas constitutivas
Total de citas: 233
1984
1. E
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o d
el a
rte
Total de citas: 245
1998
Las respuestas inducidas son específicas de la identidad de la planta y del atacante y del contexto abiótico
Total de citas: 259
2000
Las plantas usan sustancias químicas para comunicarse
Priming (pre-activación de las defensas)
Total de citas: 632
1983
Total de citas: 1567
1990
VOCs
1. E
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el a
rte
1. E
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el a
rte
Diversidad de especies: “La identidad y la diversidad específica de las plantas vecinas influye en los patrones de herbivoría en plantas focales”
1997
Total de citas: 1253
1997
Total de citas: 3025
1. E
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el a
rte
…y por lo tanto en las defensas de las plantas
Total de citas: 58
2014
20091
. Est
ado
de
l art
e
Gradientes latitudinales y altitudinales: “Los niveles de herbivoría son mayores cerca del ecuador y del nivel del mar, por lo que las plantas están más defendidas en esas regiones”
Total de citas: 722
2007
Total de citas: 1724
1. E
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rte
Insularidad: “Debido a las barreras geográficas para la dispersión de los herbívoros, los niveles de herbivoría son menores en plantas insulares, por lo están menos defendidas que sus parientes en el continente”
2010
1. E
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Urbanización: “Incrementos en las temperaturas y en las emisiones de CO2 en zonas urbanas han provocado mayores niveles de daño por herbívoros y por lo tanto mayores niveles defensivos en las plantas”
2017
Total de citas: 192
Total de citas: 229
2010
1. E
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el a
rte
Según su naturaleza:
-Estructurales
-Químicas
TIPOS DE DEFENSAS
Según su efecto sobre los atacantes:
-Directas
-Indirectas
Según su relación temporal con el daño:
-Constitutivas
-Inducidas
1. E
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el a
rte
MECANISMOS DE DEFENSA A NIVEL INDIVIDUO
GENÉTICA
RECURSOS
ONTOGENIA
VALOR TEJIDO
1. E
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o d
el a
rte
MECANISMOS DE DEFENSA A NIVEL COMUNIDAD
COMUNICACIÓN ENTRE VECINOS
IDENTIDAD Y DIVERSIDAD DE VECINOS
1. E
stad
o d
el a
rte
MECANISMOS DE DEFENSA A GRANDES ESCALAS GEOGRÁFICAS
LATITUD Y ALTITUD
INSULARIDAD
URBANIZACIÓN
ÍNDICE DE CONTENIDOS
1.Estado del arte
2.Posibles líneas de evolución
3.Actividades a desarrollar
2. P
osi
ble
s lín
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de
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ón
¿A QUÉ RETOS NOS ENFRENTAMOS?
2. P
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ón
Las especies ocuparán nuevos nichos, mayor incidencia de plagas y enfermedades
Incrementos de temperatura de hasta 3°C para el año 2050
2. P
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s lín
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de
evo
luci
ón
Incrementos de temperatura de hasta 3°C para el año 2050
Reto 1. Asegurar la sostenibilidad de los sistemas agroforestales
Las especies ocuparán nuevos nichos, mayor incidencia de plagas y enfermedades
2. P
osi
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de
evo
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ón
2. P
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s lín
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ón Reto 1. Asegurar la sostenibilidad de los sistemas agroforestales
Históricamente el control de plagas y enfermedades se ha realizado mediante el uso de químicos (pesticidas, plaguicidas)
2. P
osi
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de
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luci
ón
Históricamente el control de plagas y enfermedades se ha realizado mediante el uso de químicos (pesticidas, plaguicidas)
La Unión Europea ha prohibido cerca de un 30% de los mismos por problemas medioambientales y en la salud humana
Reto 1. Asegurar la sostenibilidad de los sistemas agroforestales
2. P
osi
ble
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de
evo
luci
ón
Control integrado de plagas y enfermedades: prácticas que reducen el establecimiento, la reproducción, la dispersión y la supervivencia de las plagas y enfermedades de forma sostenible
Reto 1. Asegurar la sostenibilidad de los sistemas agroforestales
2. P
osi
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de
evo
luci
ón
Barreras físicas
Enemigos naturales
Bioproductos
Reto 1. Asegurar la sostenibilidad de los sistemas agroforestales
Intercropping
Aparición de nuevas especies invasoras El daño a la biodiversidad puede costar hasta 1.5 veces el PIB mundial2
. Po
sib
les
línea
s d
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n
Aparición de nuevas especies invasoras
RETOS PARA LA INVESTIGACIÓN EN SISTEMAS AGRO-FORESTALES
El daño a la biodiversidad puede costar hasta 1.5 veces el PIB mundial
Reto 2. Preservar la biodiversidad en los sistemas más frágiles
2. P
osi
ble
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de
evo
luci
ón
2. P
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luci
ón
Históricamente la conservación de la biodiversidad se ha llevado a cabo mediante programas de restauración ecológica a nivel local
Reforestación
Eliminación de especies invasoras
Reto 2. Preservar la biodiversidad en los sistemas más frágiles
2. P
osi
ble
s lín
eas
de
evo
luci
ón
Jenkins et al. (2013) PNAS
Uso de mapas mundiales para identificar áreas prioritarias del
planeta que tienen la clave para la protección de especies vulnerables en busca de perfilar mejor los esfuerzos de conservación
Reto 2. Preservar la biodiversidad en los sistemas más frágiles
2. P
osi
ble
s lín
eas
de
evo
luci
ón
Bastin et al. (2019) Science
Uso de mapas mundiales para identificar áreas prioritarias del
planeta que tienen la clave para la protección de especies vulnerables en busca de perfilar mejor los esfuerzos de conservación
Reto 2. Preservar la biodiversidad en los sistemas más frágiles
Habrá casi 10000 millones de personas en el año 2050
El 70% de la población mundial vivirá en las ciudades
2. P
osi
ble
s lín
eas
de
evo
luci
ón
Habrá casi 10000 millones de personas en el año 2050
RETOS PARA LA INVESTIGACIÓN EN SISTEMAS AGRO-FORESTALES
El 70% de la población mundial vivirá en las ciudades
Reto 3. Mantener sanos los bosques urbanos (fijación de CO2, usos recreacionales)
2. P
osi
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s lín
eas
de
evo
luci
ón
2. P
osi
ble
s lín
eas
de
evo
luci
ón Reto 3. Mantener sanos los bosques urbanos
Históricamente la gestión de la sanidad forestal en zonas urbanas ha recaído en programas locales y en un número muy reducido de ciudades
2. P
osi
ble
s lín
eas
de
evo
luci
ón
Ciencia ciudadana: investigación científica llevada a cabo en colaboración por científicos y ciudadanos
Reto 3. Mantener sanos los bosques urbanos
2. P
osi
ble
s lín
eas
de
evo
luci
ón
1) Permite colectar datos científicos en varias regiones del planeta sin sesgos fenológicos
2) Promueve valores medioambientales a la sociedad
Reto 3. Mantener sanos los bosques urbanos
La ONU ha identificado multitud de retos asociados al desarrollo sostenible
2. P
osi
ble
s lín
eas
de
evo
luci
ón
ÍNDICE DE CONTENIDOS
1.Estado del arte
2.Posibles líneas de evolución
3.Actividades a desarrollar
3. A
ctiv
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es a
des
arro
llar
USO DE LA COMUNICACIÓN QUÍMICA ENTRE PLANTAS COMO MÉTODO DE CONTROL INTEGRADO DE PLAGAS Y ENFERMEDADES
Reto 1. Asegurar la sostenibilidad de los sistemas agroforestales
VOCs
Priming (pre-activación de las defensas)
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
Las plantas usan sustancias químicas para comunicarse
Antecedentes
La comunicación entre plantas en respuesta a la herbivoría se ha demostrado en >30 especies de plantas pertenecientes a 16 familias
3. A
ctiv
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es a
des
arro
llar
Se ha propuesto la aplicación exógena o exposición a VOCs en cultivos agrícolas como una medida de control de plagas y enfermedades (“vacunación de plantas”)
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Antecedentes
3. A
ctiv
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es a
des
arro
llar
Sin embargo, la comunicación entre plantas podría no ser un fenómeno generalizable y ser dependiente del contexto!!!!
Antecedentes
3. A
ctiv
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es a
des
arro
llar Resultados previos: identidad de la planta
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
La comunicación entre plantas solamente es efectiva cuando las plantas emisoras y receptoras están emparentadas genéticamente
Moreira et al. 2016 Oikos
Resultados previos: identidad de la planta
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
…y también cuando las emisoras y receptoras son del mismo sexo
Moreira et al. 2018 Ecology
Diferente sexo Mismo sexo
Control
Herbivoría
Ta
sa
re
pro
du
ctiva
de
los p
ulg
ones
0
1
2
3
4
5***
Resultados previos: identidad de la planta
Las hembras inducen significativamente más pinocarvone
Moreira et al. 2018 Ecology
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Resultados previos: identidad del atacante
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Resultados previos: identidad del atacante
Control U. macolai
Tasa r
epro
du
ctiva d
e lo
s
pulg
ones
A. gossypii
0
1
2
3
4
5
6
a
b
a
Emisora
Moreira et al. (2018) New Phytologist
La comunicación entre plantas solamente es efectiva cuando emisoras y receptoras están atacadas por el mismo herbívoro
a ab
Control U. macolai A. gossypii
EmisoraTasa r
epro
du
ctiva d
e lo
s
pulg
ones
0
1
2
3
4
5
6
3. A
ctiv
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es a
des
arro
llar Resultados previos: identidad del atacante
Existe especificidad en la emisión de VOCs
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
Compound Control A. gossypii U. macolaiα-pinene 78.50 106.03 113.33β-pinene 380.05 590.25 415.20 β-myrcene 258.22 384.31 864.37δ-carene 541.32 888.40 821.72Limonene 9434.38 16065.06 25466.00
(E)-β-ocimene 3774.42 15862.00 11567.00
Acetophenone 64.56 48.79 59.09
γ-terpinolene 90.74 166.02 157.32
Linalool 239.05 288.56 191.64
(E)-4,8-dimethyl-1,3,7-nonatriene 2083.93 3394.73 5575.21
Pinocarvone 8625.20 6082.50 24444.00
Methyl salicylate ---- 133.99 462.85
Verbenone 71.69 114.88 94.05
Valeric acid 327.13 205.65 172.90
Geranial 333.22 409.38 392.73 Ethanone 209.16 434.84 493.80
Butanoic acid 116.14 76.10 74.38
Germacrene D 211.14 352.30 635.55α-selinene 143.12 104.60 82.36γ-cadinene 113.72 129.92 338.87α-cadinene 79.46 43.19 60.31
Resultados previos: identidad del atacante
Moreira et al. (2018) New Phytologist
*
Ethanone Limonene Methylsalicylate
Myrcene ALLOcymene0
1
2
3
4
5
…y también existe especificidad en la respuesta. Las plantas que reciben una mezcla de VOCs incrementan su resistencia a posteriores ataques
Tasa r
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du
ctiva d
e lo
s
pu
lgo
ne
s
3. A
ctiv
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es a
des
arro
llar Resultados previos: identidad del atacante
Moreira et al. (2018) New Phytologist
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Resultados previos: contexto abiótico
Pezzola et al. (2017) Ecology
Sequía Riego
Control
Herbivoría
Daño p
or
herb
ivorí
a
0
1
2
3
4
5***
La comunicación entre plantas solamente es efectiva cuando las plantas receptoras no sufren estrés hídrico
3. A
ctiv
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es a
des
arro
llar Resultados previos: contexto abiótico
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Huecos de conocimiento
3. A
ctiv
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es a
des
arro
llar
1- ¿La comunicación entre plantas es específica de las variedades de cultivos?
Huecos de conocimiento
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
1- ¿La comunicación entre plantas es específica de las variedades de cultivos?
2- ¿La comunicación entre plantas es específica del gremio de herbívoros (e.g. defoliadores vs. chupadores)?
Huecos de conocimiento
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
1- ¿La comunicación entre plantas es específica de las variedades de cultivos?
2- ¿La comunicación entre plantas es específica del gremio de herbívoros (e.g. defoliadores vs. chupadores)?
3- ¿La comunicación entre plantas también es específica de la identidad del atacante en el caso de los patógenos?
Huecos de conocimiento
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
1- ¿La comunicación entre plantas es específica de las variedades de cultivos?
2- ¿La comunicación entre plantas es específica del gremio de herbívoros (e.g. defoliadores vs. chupadores)?
3- ¿La comunicación entre plantas también es específica de la identidad del atacante en el caso de los patógenos?
4- ¿La comunicación entre plantas depende de la disponibilidad de recursos?
Huecos de conocimiento
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
1- ¿La comunicación entre plantas es específica de las variedades de cultivos?
2- ¿La comunicación entre plantas es específica del gremio de herbívoros (e.g. defoliadores vs. chupadores)?
3- ¿La comunicación entre plantas también es específica de la identidad del atacante en el caso de los patógenos?
4- ¿La comunicación entre plantas depende de la disponibilidad de recursos?
5- ¿Cuáles son los compuestos químicos que determinan la comunicación?
Huecos de conocimiento
3. A
ctiv
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des
arro
llar
RTI2018-099322-B-100
Uso de la comunicación entre plantas mediada por compuestos orgánicos volátiles como estrategia para el control de plagas y enfermedades en patata (COMUNICA)
OBJETIVOS:
(i) ¿La comunicación química entre plantas es específica de la variedad de patata?
(ii) ¿Cuáles son los compuestos químicos que determinan dicha especificidad?
3. A
ctiv
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es a
des
arro
llar Desarrollo experimental. 1.1 Identidad genética
Emisora
Control
Herbivoría
Tratamiento en emisoras
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Desarrollo experimental. 1.1 Identidad genética
Control
Herbivoría
Tratamiento en emisoras
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
VOCs
Receptora: Misma o distinta variedad (n =15
variedades)
Desarrollo experimental. 1.1 Identidad genética
Emisora
3. A
ctiv
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es a
des
arro
llar
Bioensayo en las plantas receptoras
Desarrollo experimental. 1.1 Identidad genética
Receptora: Misma o distinta variedad (n =15
variedades)
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
Emisora
VOCs
Emisora
VOCs
Colecta de VOCs en las plantas emisoras
Desarrollo experimental. 1.1 Identidad genética
control
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
Emplearemos emisores artificiales para evaluar la especificidad en la respuesta
Desarrollo experimental. 1.1 Identidad genética
VOCs
3. A
ctiv
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es a
des
arro
llar Desarrollo experimental. 1.1 Identidad genética
Bioensayo en esas plantas receptoras
OBJETIVOS:
(i) ¿La comunicación química entre plantas de patata es específica del contexto abiótico (disponibilidad de nutrientes)?
(ii) ¿Cuáles son los compuestos químicos que determinan dicha especificidad?
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Desarrollo experimental. 1.2 Contexto abiótico
Control
Herbivoría
Tratamiento en emisoras
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
VOCs
Receptora: Misma variedad
con o sin fertilizante
Emisora: con o sin fertilizante
Desarrollo experimental. 1.2 Contexto abiótico
OBJETIVOS:
(i) ¿La comunicación química entre plantas de patata es específica de la identidad del atacante?
(ii) ¿La comunicación química entre plantas de patata es específica del gremio del atacante (herbívoros vs patógenos)?
(iii) ¿La comunicación química entre plantas de patata es específica de la ruta de inducción de defensas (JA vs SA)?
(iv) ¿Cuáles son los compuestos químicos que determinan dicha especificidad?
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Desarrollo experimental. 1.3 Identidad atacante
Emisora
Control
Herbivoría
Tratamiento en emisoras:
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Desarrollo experimental. 1.3 Identidad atacante
Herbivoría
Patógeno
Patógeno
Leptinotarsa decemlineata
Myzus persicae
Phytophthora infestans
Alternaria solani
Emisora
Control
Herbivoría
Tratamiento en emisoras:
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Desarrollo experimental. 1.3 Identidad atacante
Herbivoría
Patógeno
Patógeno
Leptinotarsa decemlineata
Myzus persicae
Phytophthora infestans
Alternaria solani
VOCs
Receptora: Misma variedad
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Desarrollo experimental. 1.3 Identidad atacante
Receptora: Misma variedad
Bioensayo en las plantas receptoras
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
Emisora
VOCs
Emisora
VOCs
Colecta de VOCs en las plantas emisoras
Desarrollo experimental. 1.3 Identidad atacante
control
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
Emplearemos emisores artificiales para evaluar la especificidad en la respuesta
VOCs
Desarrollo experimental. 1.3 Identidad atacante
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
Bioensayo en esas plantas receptoras
Desarrollo experimental. 1.3 Identidad atacante
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
Patentar el uso de sustancias químicas de las plantas (VOCs) específicas para cada variedad de patata, tipo de atacante y contexto abiótico con el fin de incrementar la resistencia de la patata a plagas y enfermedades
PRODUCTO FINAL
Reto 1. Asegurar la sostenibilidad de los sistemas agroforestales
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
USO DE MAPAS MUNDIALES PARA PRESERVAR ESPECIES ARBÓREAS AMENAZADAS POR HERBIVORÍA EN SISTEMAS INSULARES
Reto 2. Preservar la biodiversidad en los sistemas más frágiles
ISLAS
• Aislamiento
• Tamaño reducido
Antecedentes3
. Act
ivid
ades
a d
esar
rolla
r
ISLAS
• Aislamiento
• Tamaño reducido
MENOR ABUNDANCIA Y DIVERSIDAD DE HERBÍVOROS
Y POR LO TANTO MENOR PRESIÓN POR HERBIVORÍA
EN ISLAS
Antecedentes3
. Act
ivid
ades
a d
esar
rolla
r
ISLAS
• Aislamiento
• Tamaño reducido
MENOR ABUNDANCIA Y DIVERSIDAD DE HERBÍVOROS
Y POR LO TANTO MENOR PRESIÓN POR HERBIVORÍA
EN ISLAS
PÉRDIDA O REDUCCIÓN DE LAS DEFENSAS EN PLANTAS INSULARES
Antecedentes3
. Act
ivid
ades
a d
esar
rolla
r
Antecedentes3
. Act
ivid
ades
a d
esar
rolla
r
Trabajos iniciales en zonas muy reducidas del planeta reportaron menores niveles de defensas (especialmente físicas como espinas) en plantas insulares que en plantas continentales
Antecedentes3
. Act
ivid
ades
a d
esar
rolla
r
…pero estudios más recientes han mostrado resultados opuestos a lo esperado
Moreira et al. (2019) Journal of Biogeography
Los robles insulares tienen menos daño foliar por herbivoría y mayores niveles defensivos
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Resultados previos
Quercus ilex0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Fen
ole
s (m
g g-1
) *
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
Continente Islas
***
Pro
po
rció
n d
e d
año
Tipo de herbívoro
K = 13
K = 10
K = 15
MoluscosInsectos Mamíferos
Herbivoría
Tam
año
de
efe
cto
de
la in
sula
rid
ad(H
edg
e’s
d) K = 38
5
0
Total
10
-10
No hay efecto significativo de la insularidad sobre la herbivoría total, e incluso las plantas insulares presentan mayores niveles de daño por herbívoros mamíferos
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Resultados previos
Moreira et al. (2020) Journal of Biogeography
Tipo de herbívoro
K = 13
K = 10
K = 15
MoluscosInsectos Mamíferos
Herbivoría
Tam
año
de
efe
cto
de
la in
sula
rid
ad(H
edg
e’s
d) K = 38
5
0
Total
10
-10
...y tampoco hay un efecto significativo de la insularidad sobre las defensas, e incluso las plantas insulares presentan mayores niveles de defensas físicas
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Resultados previos
Tipo de defensa
K = 71
K = 102
Químicas Físicas
Defensas
K = 173
2.5
-2.5
0.0
Total
5.0
7.5
-5.0
Tam
año
de
efec
tod
e la
insu
lari
dad
(Hed
ge’
s d
)
Moreira et al. (2020) Journal of Biogeography
Huecos de conocimiento3
. Act
ivid
ades
a d
esar
rolla
r
Huecos de conocimiento3
. Act
ivid
ades
a d
esar
rolla
r
1- ¿La insularidad afecta a los niveles de herbivoría y defensas en las plantas?
Huecos de conocimiento3
. Act
ivid
ades
a d
esar
rolla
r
1- ¿La insularidad afecta a los niveles de herbivoría y defensas en las plantas?
2- ¿Los efectos de la insularidad dependen de las características físicas o históricas de los sistemas insulares?
Huecos de conocimiento3
. Act
ivid
ades
a d
esar
rolla
r
1- ¿La insularidad afecta a los niveles de herbivoría y defensas en las plantas?
2- ¿Los efectos de la insularidad dependen de las características físicas o históricas de los sistemas insulares?
3- ¿Los efectos de la insularidad varían dependiendo de las características de las plantas y los tipos de defensas?
Huecos de conocimiento3
. Act
ivid
ades
a d
esar
rolla
r
1- ¿La insularidad afecta a los niveles de herbivoría y defensas en las plantas?
2- ¿Los efectos de la insularidad dependen de las características físicas o históricas de los sistemas insulares?
3- ¿Los efectos de la insularidad varían dependiendo de las características de las plantas y los tipos de defensas?
4- ¿Los efectos de la insularidad están determinados por el clima y las características abióticas del suelo?
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Desarrollo experimental: mapa mundial
Mapa mundial de los efectos de la insularidad en las interacciones planta-herbívoro: patrones generales y factores subyacentes
OBJETIVOS:
(i) ¿Cómo afecta la insularidad (islas vs continente) a la herbivoría y las defensas?
(ii) ¿Los efectos de la insularidad dependen del tamaño de la isla, la distancia al continente, la edad geológica de la isla?
(iii) ¿Los efectos de la insularidad dependen del clima y las características del suelo?
(iv) ¿Los efectos de la insularidad dependen del tipo de planta (conespecífica vs congenérica) o defensa (química vs física, directa vs indirecta, constitutiva vs inducida)
(v) ¿Cuáles son las áreas prioritarias de conservación?
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Desarrollo experimental: mapa global
Desarrollo experimental: mapa mundial3
. Act
ivid
ades
a d
esar
rolla
r
Es necesario un mapa mundial de los efectos de la insularidad sobre las interacciones planta-herbívoro!!!
3. A
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arro
llar
20-30 especies de árboles por sitio (conespecíficas ycongéneres)
Desarrollo experimental: mapa mundial
20-30 especies de árboles por sitio (conespecíficas ycongéneres)
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
Herbivoría
Defensas directas
Defensas indirectas
Desarrollo experimental: mapa mundial
20-30 especies de árboles por sitio (conespecíficas ycongéneres)
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
Herbivoría
Defensas directas Colecta semillas
Defensas indirectas
Desarrollo experimental: mapa mundial
Experimento invernadero: defensas inducidas
3. A
ctiv
idad
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des
arro
llar
5 especies de árboles por sistema insularAplicación de un tratamiento de inducción
Desarrollo experimental: mapa mundial
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
Obtener un mapa mundial de las interacciones planta-herbívoro en sistemas insulares (incluyendo diferentes estrategias defensivas), con el fin de delimitar zonas prioritarias para la conservación de especies amenazadas por herbivoría
PRODUCTO FINAL
Reto 2. Preservar la biodiversidad en los sistemas más frágiles
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
USO DE LA CIENCIA CIUDADANA COMO HERRAMIENTA PARA PRESERVAR LOS BOSQUES URBANOS
Reto 3. Mantener sanos los bosques urbanos
Antecedentes3
. Act
ivid
ades
a d
esar
rolla
r
Los incrementos en las temperaturas y en la concentración de CO2 en las ciudades han potenciado la incidencia de las plagas y como consecuencia las plantas en zonas urbanas deberían estar más defendidas que en zonas rurales
Antecedentes3
. Act
ivid
ades
a d
esar
rolla
r
Sin embargo, trabajos recientes han encontrado que esos patrones no son universales
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
Mayores niveles defensivos y de herbivoría en robles de zonas rurales, independientemente del tamaño de las ciudades
0
1
2
3
4
5
6
7
Fen
ole
s (m
g g-1
)
Zonas urbanas
Zonas rurales
Resultados previos
Moreira et al. (2019) Oikos
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Pro
po
rció
n d
e d
año
Grande Mediana Pequeña
Tamaño de ciudad
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
Una mayor concentración de CO2 reduce la capacidad de expresar defensas
Resultados previos
0
2
4
6
8
10
12
14
0 1000 2000 3000 4000 5000
Fen
ole
s (m
g g-1
)
Concentración de CO2(Petagramos de carbono)
Moreira et al. (2019) Oikos
3. A
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arro
llar Resultados previos
0
2
4
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8
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0 1000 2000 3000 4000 5000
Fen
ole
s (m
g g-1
)
Emisión de CO2
Una mayor concentración de CO2 reduce la capacidad de expresar defensas
Moreira et al. (2019) Oikos
Huecos de conocimiento3
. Act
ivid
ades
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esar
rolla
r
Huecos de conocimiento3
. Act
ivid
ades
a d
esar
rolla
r
1- ¿La urbanización también afecta a otros gremios de herbívoros y a la infección por patógenos?
Huecos de conocimiento3
. Act
ivid
ades
a d
esar
rolla
r
1- ¿La urbanización también afecta a otros gremios de herbívoros y a la infección por patógenos?
2- ¿La urbanización también afecta a las defensas indirectas e inducidas?
Huecos de conocimiento3
. Act
ivid
ades
a d
esar
rolla
r
1- ¿La urbanización también afecta a otros gremios de herbívoros y a la infección por patógenos?
2- ¿La urbanización también afecta a las defensas indirectas e inducidas?
3- ¿Los efectos de la urbanización dependen de las características físicas de las ciudades?
Huecos de conocimiento3
. Act
ivid
ades
a d
esar
rolla
r
1- ¿La urbanización también afecta a otros gremios de herbívoros y a la infección por patógenos?
2- ¿La urbanización también afecta a las defensas indirectas e inducidas?
3- ¿Los efectos de la urbanización dependen de las características físicas de las ciudades?
4- ¿Cuáles son los factores abióticos que están determinando los efectos de la urbanización?
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Desarrollo experimental: ciencia ciudadana
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Desarrollo experimental: ciencia ciudadana
OBJETIVOS:
(i) ¿Cómo afecta la urbanización (zonas rurales vs urbanas) a la herbivoría, la infección por patógenos y las defensas en árboles?
(ii) ¿Los efectos de la urbanización varían dependiendo del tipo de defensa (directa vs indirecta) o estrategia defensiva (constitutivas vs inducidas)
(iii) ¿Los efectos de la urbanización dependen de las características de las ciudades tales como el tamaño o la conectividad?
(iv) ¿Los efectos de la urbanización dependen de factores abióticos como el incremento de la temperatura, la concentración de CO2 o la deposición de nitrógeno?
(v) ¿Cuáles son las áreas prioritarias de conservación?
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Desarrollo experimental: ciencia ciudadana
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Desarrollo experimental: ciencia ciudadana
Es necesario un mapa mundial de los efectos de la urbanización sobre las interacciones planta-enemigo y las defensas y lo realizaremos a través de la ciencia ciudadana
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Desarrollo experimental: ciencia ciudadana
Las mediciones de herbivoría realizadas por los escolares no difieren significativamente de las realizadas por los científicos entrenados, e incluso son más precisas que las de los científicos no entrenados
Castagneyrol et al. (2020) Citizen Science: Theory and Practice
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Desarrollo experimental: ciencia ciudadana
10 especies por sitio
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Desarrollo experimental: ciencia ciudadana
10 especies por sitio
Herbivoría
Patógenos
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Desarrollo experimental: ciencia ciudadana
10 especies por sitio
HerbivoríaDefensas directas
Defensas indirectasPatógenos
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar Experimento invernadero: defensas inducidas y manipulación abiótica
10-15 especies forestalesAplicación de un tratamiento de inducciónManipulación de la temperatura y la concentración de CO2
3. A
ctiv
idad
es a
des
arro
llar
PRODUCTO FINAL
Obtener un mapa mundial de los efectos del cambio global sobre los bosques urbanos, con el fin de delimitar zonas prioritarias de conservación fitosanitaria a través de la implicación de los ciudadanos
Reto 3. Mantener sanos los bosques urbanos
3. A
ctiv
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es a
des
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llar
Estrategia y planificación
Comunicación química entre plantas de patata
Naturaleza: Doble aproximación: ciencia aplicada (VOCs) y básica (búsqueda de mecanismos). Financiación: Plan NacionalFormación: dos tesis doctorales (una en curso y otra asociada a un nuevo proyecto)Aplicabilidad: gran potencial a medio plazo, riesgo medio de resultados neutros
3. A
ctiv
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Estrategia y planificación
Comunicación química entre plantas de patata
Gradientes geográficos en defensas en árboles
Naturaleza: Doble aproximación: aplicada (mapas de conservación) y básica (búsqueda de mecanismos). Financiación: BNP Paribas, BBVA, Horizonte EuropeoFormación: una tesis doctoral (asociada a proyecto europeo), Marie Curie, JdC-FormaciónAplicabilidad: gran potencial para la conservación de especies amenazadas en islas y bosques urbanos
Naturaleza: Doble aproximación: ciencia aplicada (VOCs) y básica (búsqueda de mecanismos). Financiación: Plan NacionalFormación: dos tesis doctorales (una en curso y otra asociada a un nuevo proyecto)Aplicabilidad: gran potencial a medio plazo, riesgo medio de resultados neutros
Luis Abdala-RobertsTeresa Quijano-Medina
Kailen MooneyJessica Pratt
EQUIPOS COLABORADORES
Sergio RasmannBetty BenreyTed Turlings
Ian Pearse
Pieter de FrenneIgnacio Pérez-RamosLorena Gómez-Aparicio
Felisa Covelo
Anna TravesetCarlos García-Verdugo
Raquel Campos-Herrera Ayco TackÁlvaro Gaytan
Bastien CastagneyrolHervé JactelElena Valdés-Correcher
Carla VázquezLuis SampedroRafael Zas
