La familia Bromeliaceae incluye musgo español, piña y plantas de aire. Hasta 2/3 de las especies de Bromeliaceae están amenazadas de extinción debido a la pérdida y fragmentación del hábitat, el cambio climático, las especies invasoras y la comercialización con fines ornamentales. Comprender el esfuerzo reproductivo de las Bromeliaceae, que es el equilibrio entre proporcionar recursos para la reproducción y el crecimiento individual, puede brindar información sobre las estrategias de conservación. Un nuevo estudio publicado en en silico Plants proporciona un nuevo modelo matemático de crecimiento y desempeño reproductivo en Bromeliaceae.

Erin Bodine, profesora adjunta de Matemáticas en Rhodes College, y sus colegas modificaron un modelo de crecimiento dinámico de plantas previamente desarrollado para tener en cuenta el momento y la asignación de recursos tanto en la reproducción sexual (a través de las flores) como en la reproducción asexual (a través de vástagos clonales genéticamente idénticos). considerar. Usando los resultados de las simulaciones del modelo, calcularon el esfuerzo reproductivo durante la vida útil de una bromelia, utilizando medidas de esfuerzo nuevas y existentes que explican la atribución a la reproducción asexual de diferentes maneras.

Calcular el esfuerzo reproductivo de las Bromeliaceae es difícil porque existen dos tipos de reproducción: sexual y asexual. Las hojas de bromelia crecen en forma de roseta en espiral. Las hojas nuevas se generan en el centro a partir de los meristemas apicales. El crecimiento vegetativo de hojas y tallos continúa hasta que un tamaño crítico, una señal ambiental o de desarrollo desencadena una transición al crecimiento reproductivo (ver crecimiento vegetativo en la figura 1). En este punto, el meristemo apical generalmente se transforma para producir un solo racimo (inflorescencia). Cuando esta estructura está completa, el meristema apical cesa toda actividad y no se produce ningún desarrollo o crecimiento adicional a lo largo de este eje (ver crecimiento de flores en la figura 1). Por encima de la base de cada hoja en la roseta también hay un meristema axilar que, cuando se inicia, da lugar a un retoño clonal genéticamente idéntico llamado cachorro (ver crecimiento del cachorro en la figura 1). Cada cría tiene un meristema apical capaz de producir una inflorescencia. Las bromelias que pueden producir crías tienen una iteróparo Estrategia reproductiva en la que los individuos se reproducen sexualmente varias veces a partir de las inflorescencias de múltiples crías iterativas. Las bromelias que no pueden producir crías tienen un semelpara Estrategia reproductiva en la que se someten a un evento reproductivo sexual único y posteriormente fatal.

Mientras que las plantas de ambas estrategias producen inflorescencias, las plantas iteróparas son capaces de producir múltiples inflorescencias. Para permitir una comparación directa, los autores modelan el desarrollo de una sola roseta hasta la senescencia asumiendo tasas comparables de tiempo de desarrollo y productividad tanto en especies iteróparas como semelparas. Se considera la masa de juveniles de las especies iteróparas, pero sólo hasta la senescencia de la roseta madre. Hay un amplio continuo de duración del ciclo de vida en la familia Bromeliaceae, por lo que los autores simularon un horizonte de tiempo corto de dos años y un horizonte de tiempo largo de nueve años.

Los autores consideran cuatro formulaciones diferentes de esfuerzo reproductivo (RE), cada una de las cuales depende del tiempo y cambia con el crecimiento de la roseta. Los autores cuantifican la construcción clásica del rendimiento reproductivo de los taxones semelparos e iteróparos como

• esfuerzo reproductivo (RE) ∝ Masa de la inflorescencia dividida por la suma de la masa de la roseta vegetativa y reproductiva

Esta medida no incluye la masa de juveniles para los taxones iteróparos.

Los autores proponen tres formulaciones adicionales del esfuerzo reproductivo para animales iteróparos que consideran que la mayor parte de las crías son vegetativas o reproductivas:

• Esfuerzos reproductivos sexuales (RE_s) ∝ Masa de inflorescencia dividida por la suma de la masa de cría, vegetativa y de inflorescencia de la roseta
• Esfuerzos reproductivos asexuales (RE_a) ∝ Masa de crías dividida por la suma de las masas de crías de roseta, vegetativas y de inflorescencias
• Esfuerzo reproductivo de Genet (RE_GRAMO) = Esfuerzo sexual reproductivo (RE_s) + Esfuerzo reproductivo asexual (RE_a)

La formulación final representa una extensión del cálculo del esfuerzo reproductivo para taxones iteróparos a lo largo de la vida de un solo individuo genético con múltiples juveniles e inflorescencias (un gen), utilizando la construcción clásica del esfuerzo reproductivo calculado en el momento de la senescencia de cada individuo genéticamente idéntico. voluntad de roseta.

Las simulaciones muestran que la inclusión de juveniles en la formulación del esfuerzo reproductivo para taxones iteróparos determina si los taxones semelparos o iteróparos tienen un mayor esfuerzo reproductivo.

Cuando el esfuerzo reproductivo para taxones de horizonte corto se calcula a lo largo de la vida de una roseta, el esfuerzo reproductivo de los semelparos es mayor que el de los iteróparos cuando la masa juvenil se considera como si fuera puramente vegetativa en los taxones iteróparos (comparar RE^s contra SOBRE_a y RE_s en la figura 3). Sin embargo, si en la masa reproductiva se incluye la masa juvenil y de inflorescencia, como en el caso de gen, entonces el esfuerzo reproductivo iteróparo es mayor (cf. RE^s y RE_GRAMO contra SOBRE^s en la figura 3).

De manera similar, en taxones de horizonte largo, los esfuerzos reproductivos iteróparos son más altos que los esfuerzos semelparous cuando la masa juvenil se incluye en la masa reproductiva porque los juveniles agregan y mantienen masa para el gen durante varios años, como para la reproducción génica y asexual (comparar RE_GRAMO y RE_a contra SOBRE^s en la figura 3).

Los autores concluyen: “Si las diferencias en la historia de vida (es decir, iteróparas o semelparas) corresponden a diferencias en el esfuerzo reproductivo, entonces comprender y cuantificar estas diferencias puede proporcionar información valiosa al desarrollar estrategias destinadas a proteger estas y otras especies de bromelias en peligro de extinción”. “

LEER EL ARTÍCULO:

Bodine EN, Bush C, Capaldi A y Jabaily RS (2023). Modelado de diferencias en el esfuerzo reproductivo entre estrategias reproductivas iteróparas y semelparas en Bromeliaceae. plantas in silico, 5(1). https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diac019

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