Encontramos que el aroma floral de la orquídea Gymnadenia conopsea difiere entre el día y la noche, y el aumento del aroma del día a la noche es más fuerte en poblaciones con polinización nocturna. Este es el primer estudio que informa la variación genética en los ritmos de emisión de aromas florales dentro de la misma especie., y este es un primer paso importante para comprender la evolución del aroma floral.

Aroma floral: importante pero complejo

Las plantas atraen polinizadores a sus flores a través de una variedad de señales florales, que incluyen forma, tamaño, color y aroma floral. En particular, los científicos consideran que el aroma floral es un atractivo clave para los polinizadores. Sin embargo, todavía no entendemos mucho sobre la evolución y diversificación del aroma floral porque es un rasgo complejo de estudiar. De hecho, no solo la composición, sino también la cantidad y el momento de las emisiones de aromas florales pueden variar entre plantas individuales y entre especies de plantas. Además de eso, el entorno de la planta influye en todos estos aspectos del aroma floral. Por ejemplo, temperaturas más altas pueden provocar un aumento de las emisiones de aromas florales y un cambio en su composición química. Aún así, si el aroma floral es importante para la atracción de polinizadores, esperamos que su composición y tiempo de emisión coincidan con los principales polinizadores y su tiempo de actividad.

En nuestro estudio, probamos si los ritmos de emisión de olores en la fragante orquídea, Gymnadenia conopsea (Orchidaceae), difieren entre poblaciones dominadas por polinización nocturna versus diurna. Estudiamos seis poblaciones, cuatro en el sur de Suecia y dos en el centro de Noruega. Sabíamos por estudios anteriores que en el sur de Suecia, los polinizadores nocturnos son más frecuentes y contribuyen más a la polinización que los polinizadores diurnos, mientras que en el centro de Noruega ocurre lo contrario.

También trasladamos algunas plantas al laboratorio, para exponerlas todas al mismo ambiente. Queríamos ver si detectamos diferencias de olor entre plantas de diferentes poblaciones también en el laboratorio. Si las diferencias observadas en la naturaleza desaparecen en el laboratorio, significa que son causadas por diferencias en el entorno natural (por ejemplo, temperatura o humedad). Si quedan algunas diferencias en el laboratorio, probablemente sean genéticas y podrían ser el resultado de la adaptación. Muy pocos estudios de aroma floral han hecho esa prueba. Esta es una gran ventaja de nuestro estudio porque aporta información importante que nos permite sacar conclusiones evolutivas más sólidas.

Pensamos que las emisiones de olores deberían ser más altas durante la noche en las poblaciones suecas y durante el día en las poblaciones noruegas. Esperábamos ver estas diferencias tanto en la naturaleza como en el laboratorio.

¿Cómo se prueba un aroma floral?

Utilizamos un método llamado muestreo de espacio de cabeza dinámico. Este método ampliamente utilizado tiene la gran ventaja de permitir no solo el análisis de QUÉ compuestos hay en el aroma floral sino, lo que es más importante, también CUÁNTO se emite de cada uno de los compuestos (la tasa de emisión de aroma). Esto fue esencial para nuestro proyecto, ya que esperábamos diferencias en las tasas de emisión entre el día y la noche.

Este método resulta no ser tan tecnológico como cabría esperar: lo que necesita es una bomba, algunos tubos y conectores, un medidor de flujo, una trampa de olor y una bolsa de plástico para encerrar las flores que desea muestrear (Figura 1AB). Usted corta un agujero en la parte superior de la bolsa para permitir que el aire sea bombeado dentro de la bolsa, a través de la trampa de olor y dentro del tubo que está conectado a la bomba (Figura 1C). Las trampas contienen una sustancia que captura los compuestos del olor. Debe extraer los compuestos con un solvente para obtener sus muestras de aroma finales (Figura 1F). Al muestrear el aroma, debe tener mucho cuidado de no contaminar las muestras: por ejemplo, no podríamos usar protector solar (bastante bueno en Escandinavia) o repelente de mosquitos (no tan bueno al atardecer, Figura 1E).

La parte realmente de alta tecnología tiene lugar más adelante en el laboratorio, cuando procesamos las muestras de olor en un cromatógrafo de gases acoplado a un espectrómetro de masas (GC-MS). Esta máquina GC-MS separa y detecta los compuestos presentes en la muestra.

Resultados

Como era de esperar, encontramos que el aroma floral aumenta del día a la noche en las poblaciones del sur de Suecia, donde la polinización nocturna es más importante. En las dos poblaciones noruegas, las emisiones de olores florales nocturnos son ciertamente más bajas que en las suecas. Pero, contrariamente a nuestras expectativas, la emisión de olores durante el día sigue siendo inferior a la emisión por la noche. Eso significa que no hay inversión en el ritmo de emisión de olores en Noruega. Pero cuando miramos con más detalle, notamos algo interesante: hay algunas plantas con los ritmos invertidos en una de las poblaciones noruegas, Sølendet.

Un resultado importante de nuestro estudio es que también vemos estas diferencias en el laboratorio. Esto significa que la variación de olor descrita en el campo es probablemente genética. Esto hace que nuestros resultados sean más convincentes. En realidad, en el laboratorio, las diferencias entre poblaciones se vuelven aún más claras, probablemente porque eliminamos algunos efectos ambientales. Esto es importante porque creemos que algunas de nuestras poblaciones de campo pueden haber exhibido tasas de emisión de olores inusualmente bajas causadas por la sequía. Es de destacar que en el entorno de laboratorio común, observamos un ritmo opuesto para las plantas de Sølendet como esperábamos inicialmente.

Implicaciones

Nuestro estudio sugiere que diferentes ritmos de emisión de olores han evolucionado en respuesta a conjuntos de polinizadores locales, y que el tiempo de emisión de olores es un componente importante de la variación de olores. Los estudios previos de la variación espacial en el aroma floral se han centrado en gran medida en la composición del aroma, pero este estudio indica que se deben considerar tanto la composición como los ritmos de emisión para una comprensión completa de la variación en el aroma floral. Este es el primer estudio que informa la variación genética en los ritmos de emisión de aromas florales dentro de la misma especie y este es un primer paso importante para comprender la evolución del aroma floral.

Ahora estamos tratando de pasar al siguiente paso: ¿podemos ver la selección natural en el aroma floral en acción? Más específicamente, ¿los polinizadores realmente seleccionan una mayor emisión de olores de algunos compuestos?