Las historias de vida de las plantas están sincronizadas con los cambios estacionales en las condiciones ambientales, como la temperatura y la disponibilidad de luz. En 2012, los investigadores encontraron que el tiempo de floración ha avanzado 1 día por década en 490 especies con flores que respondieron al calentamiento de las temperaturas primaverales durante 20-50 años. Al comprender cómo los ecosistemas se verán afectados por el cambio climático, es importante investigar el crecimiento de las plantas, la producción de semillas y la emergencia de plántulas durante varias generaciones.
Dr. Steven Footitt y colegas de la Universidad de Warwick y la Universidad de Boğaziçi probó el potencial de cambios en el crecimiento de las plantas y la germinación de semillas de las especies de plantas modelo Arabidopsis thaliana en un gradiente térmico de +4°C. La amplia distribución de Arabidopsis Los ecotipos (poblaciones que se adaptan a las condiciones ambientales locales) la convierten en una especie indicadora ideal para investigar el impacto del calentamiento global en la fenología de las plantas. Los investigadores encontraron que una anual obligatoria de invierno responde más positivamente al calentamiento global que un ecotipo anual obligatorio de verano. A principios de este verano, los investigadores determinaron los patrones de expresión de todo el genoma durante un ciclo de latencia anual en dos Arabidopsis thaliana ecotipos.
Los investigadores utilizaron dos ecotipos de Arabidopsis thaliana adaptados a las islas cálidas/secas de Cabo Verdi (Macaronesia; Cvi) y al clima frío/húmedo de Burren (Irlanda; Bur). Los científicos crearon un túnel de termogradiente con un gradiente térmico de +4°C para producir un escenario de calentamiento global realista para el área experimental entre 2011-13 y 2080. Se colocaron bandejas de 24 plantas en el extremo frío/ambiente (C) y el extremo cálido (W) del túnel. Se midió el tiempo de floración, la biomasa de la planta, la altura y el rendimiento de semilla. Los investigadores recolectaron las semillas maduras de la primera población (F1) y luego usaron las semillas F1 para cultivar plantas nuevamente en el túnel. Las semillas se recogieron de nuevo de la segunda población (F2) y se ensayaron la germinación de las semillas y la emergencia de las plántulas.
El calentamiento global simulado redujo el tamaño de la planta anual de verano y el rendimiento de semillas en un ciclo de vida de verano. En un ciclo de vida invernal, el aumento de las temperaturas adelantó el tiempo de floración en 10.1 días °C-1 en el invierno anual y 4.9 días °C-1 en el verano anual. El tiempo de emergencia de las plántulas de la generación F2 respondió al entorno experimentado durante la producción de semillas F1. El ecotipo irlandés mostró más plasticidad fenotípica en hojas de roseta que el ecotipo macaronésico. La emergencia total del ecotipo irlandés disminuyó a mayor emergencia, mientras que la emergencia del ecotipo macaronésico aumentó.
"Revelamos una fuerte respuesta adaptativa al calentamiento global en el ecotipo anual de invierno Cvi, en comparación con una respuesta más débil en el ecotipo anual de verano Bur", dijeron Footitt y sus colegas.
"El tiempo de emergencia de las plántulas observado en el ecotipo anual de verano del norte de Europa puede exacerbar el impacto negativo del aumento previsto de las temperaturas de primavera y verano en su establecimiento y rendimiento reproductivo".
"Por el contrario, el establecimiento de plántulas de la planta anual de invierno macaronésica puede beneficiarse de temperaturas más altas del suelo que retrasarán la emergencia hasta el otoño, pero que también facilitan la floración primaveral más temprana y, en consecuencia, evitan las altas temperaturas del verano".
Puede ver un breve video del Dr. Steven Footitt explicando los túneles de gradiente térmico en Warwick Crop Centre.
