Postulación

Las especies de plantas presentes en formaciones xerofíticas de Chile utilizan estrategias que les permiten tolerar distintos tipos de estrés abiótico, las cuales son controladas por complejos circuitos regulatorios. En particular, la flora de las formaciones xerofíticas de la zona andina en la parte centro-sur de Chile ha evolucionado bajo múltiples condiciones ambientales adversas, tales como calor y heladas combinadas con períodos de sequía estival. Por lo tanto, estas especies deberían desplegar una serie de respuestas morfológicas, fisiológicas y bioquímicas que les permitan sobrevivir y reproducirse bajo dichas condiciones ambientales. Interesantemente, algunas de las respuestas biológicas de las especies tolerantes al estrés que les confieren ventajas adaptativas en ambientes climáticamente extremos estarían explicados por asociaciones benéficas entre plantas y microorganismos. En particular, se han encontrado bacterias presentes en la rizósfera de las plantas, las cuales aumentan la capacidad de absorción de agua y nutrientes, incrementando la tolerancia de las plantas a crecer bajo condiciones de estrés hídrico. Por ello, este proyecto se enfocará en especies nativas de formaciones xerofíticas de la zona andina entre el Río Maule y Río Polcura, donde se propone responder las siguientes preguntas: 1) ¿Cómo cambian las estrategias funcionales de tolerancia al estrés abiótico entre y dentro de las formaciones xerofíticas y cuáles son los circuitos regulatorios detrás de esta habilidad? 2) ¿Existe una relación entre la mayor tolerancia al estrés abiótico de las plantas y su interacción con grupos específicos de microorganismos en el suelo? y 3) ¿Es la producción de consorcios de bacterias encapsuladas en matrices de hidrogel de liberación controlada una herramienta biotecnológica efectiva para la producción de plantas tolerantes al estrés abiótico en viveros? Por ello, el objetivo general del proyecto es comprender las estrategias de tolerancia al estrés abiótico en especies de plantas presentes en formaciones xerofíticas andinas entre el Río Maule y Río Polcura para desarrollar herramientas biotecnológicas que mejoren el desempeño de plantas producidas en viveros. La consecución de este objetivo se desglosa en los siguientes objetivos específicos: 1) Identificar y seleccionar especies nativas tolerantes al estrés hídrico y temperaturas extremas, su variación fenotípica y sus circuitos regulatorios a lo largo de las formaciones xerofíticas andinas distribuidas en la zona de transición climática mediterráneo-templada; 2) Aislar y caracterizar los microorganismos del suelo que estén asociados a las plantas tolerantes al estrés abiótico y evaluar su relación con una mayor habilidad para tolerar estrés hídrico y por temperaturas extremas, 3) Implementar una herramienta biotecnológica basada en la interacción planta-microorganismos para generar un manual de producción de plantas resistentes al estrés abiótico que integre protocolos novedosos, efectivos y sostenibles ecológica, social y económicamente y 4) Transferir conocimientos teórico-prácticos a la Corporación Nacional Forestal, viveristas, restauradores y a la comunidad local vinculada a las formaciones xerofíticas estudiadas.

Se espera encontrar al menos tres especies con un alto grado de tolerancia al estrés abiótico en las distintos sitios estudiados y que estas especies presenten interacciones con microorganismos que promueven el crecimiento vegetal (PGPR del inglés “Plant Growth Promoting Rhizobacteria”) y que la abundancia de estos microorganismos sea mayor en sitios con mayor nivel de estrés hídrico (e.g. formaciones más cercanas al R. Maule y en plantas creciendo en laderas más ecuatoriales). Por otro lado, el desarrollo de consorcios encapsulados a partir del aislamiento y caracterización de los microorganismos asociados a plantas tolerantes aumentará la tasa de supervivencia de especies leñosas nativas no relacionadas en ensayos controlados de estrés abiótico, validando el protocolo de producción de plantas propuesto.

La metodología contempla la revisión de la base de datos del Herbario CONC-UdeC y selección de especies en terreno de acuerdo a experiencia previa de los investigadores para evaluar su grado de tolerancia al estrés abiótico. Además, se establecerán sitios en 4 formaciones xerofíticas y dentro de ellas, micrositios en laderas de distinta exposición para caracterizar algunas respuestas morfológicas, fisiológicas y bioquímicas que reflejen el grado de tolerancia al estrés abiótico. Todo ello acompañado del monitoreo climático de los sitios (temperatura y humedad de aire y suelo). Los resultados obtenidos en terreno serán contrastados con análisis en laboratorio (bioquímicos, genéticos y genómicos) para identificar los determinantes moleculares y circuitos reguladores de la tolerancia al estrés abiótico en las especies seleccionadas. Los microorganismos serán aislados, caracterizados y reproducidos en laboratorio para su encapsulación usando protocolos ya probados. Finalmente, a partir de dichos resultados se probarán a escala de laboratorio protocolos mejorados de producción de plantas.