Resultados del Proyecto

Objetivo Específico 1. Zonas de crecimiento de coigüe

Estudio de la distribución geográfica y ecológica actual del coigüe

A partir de la recopilación de toda la información georeferenciada disponible sobre la localización de las poblaciones existentes de coigüe en base al herbario de la Universidad de Concepción (CONC) y sumado a los puntos generados de centroides de polígonos de la cartografía del bosque nativo con presencia corroborada de coigüe (Ver mapa de puntos en Fig. 1 de Anexo 1), totalizando más de 30.000 localidades o rodales, se generó un mapa de distribución potencial para la especie en base a la evaluación del nicho ecológico según los métodos de modelamiento considerados. Las variables que resultaron de utilidad correspondieron a ocho variables bioclimáticas, cuatro de ellas referidas a temperatura (promedio del rango de temperaturas, estacionalidad de la temperaturas, máxima temperatura del mes más cálido del año y mínima temperatura del mes más frío del año), y cuatro referidas a precipitación (precipitación total anual, índice de estacionalidad de la precipitación, precipitación del trimestre más cálido, precipitación del trimestre más frío), las cuales consideraron la distribución completa de la especie en Chile.

Modelamiento de nicho ecológico de coigüe

La información desarrollada en el punto anterior permitió mediante métodos de modelamiento de nicho comparar opciones de modelos aplicables a la especie. Para ello se empleó el software BIOMOD y MAXENT. El mejor resultado de los protocolos estadísticos comparados (ANN, CTA, FDA, GAM, GBM, GLM, MARS, MAXENT, RF y SRE) resultó ser RF (Random Forest) que arrojó el mejor valor de AUC (parámetro de comparación de resultados), es decir un mejor modelo de valor predictivo y corresponde al usado para la proyección geográfica que por ende refleja mejor el hábitat bioclimático para la especie N. dombeyi.

Identificar regiones de procedencias y poblaciones vulnerables según parámetros biogeoclimáticos

La definición de regiones de procedencia se realizó siguiendo la metodología planteada en el proyecto lo que generó los resultados de se muestran en las Fig. 3 a 6 del Anexo 1. A partir de cada una de las celdas del modelo de hábitat (de resolución cercana a 1 m2), se procedió a realizar un análisis de cluster y arrojó el dendrograma que se ilustra en la figura compuesta, el cual permitió agrupar zonas con variables bioclimáticas más afines, constituyéndose en estratos bioclimáticos para la especie. A través del análisis denominado Decorana-Calinski se interpretó la utilidad de usar un número óptimo de 7 estratos. Esta estratificación se presenta en la figura 6 del Anexo 1 y en Figura N.

En dicho mapa, se muestra la proyección de los estratos bioclimáticos para la especie con potencial para su interpretación como regiones de procedencias ecológicas de la especie: 1) distribución septentrional andina, 2) área andina de Alto Biobío y Araucanía andina, 3) región de Los Lagos costa, 4) Patagonia en región de Aysén, 5) Nahuelbuta y costa de Biobío, 6) Araucanía y Los Ríos, 7) Región de Los Lagos Andes. La cartografía correspondiente a estos estratos se encuentra disponible en la figura N.

Considerando estos estratos e incluyendo la variabilidad de origen edáfico permitió focalizar el muestreo de material genético de N. dombeyi para así incluir el gradiente climático total de esta especie con potencial productivo de la cual se podrá certificar la procedencia de su material reproductivo. A partir del mejor modelo de hábitat se procedió a proyectarlo con la información disponible para el escenario futuro de tipo conservador CSIRO B2A 2050 para la segunda mitad del siglo.

Esta proyección permitió obtener la zonificación de zonas de mayor vulnerabilidad por cambio climático, que se muestran en mapa de la figura 2 del anexo 1. Éste corresponde al mapa de la distribución del hábitat de coihue según su vulnerabilidad al cambio climático, identificando tres estratos de influencia: un estrato de mayor vulnerabilidad producto de eventual contracción de poblaciones y pérdida de hábitat, apreciándose que gran parte de la zona septentrional andina y costera marginal es la más vulnerable a cambio climático. Un segundo estrato correspondiente a la zona de mejor desarrollo de N. dombeyi que se mantendrá como tal pese a los efectos del esperado cambio climático, mientras que un tercer estrato menos, con zonas de eventual expansión relativa de las poblaciones en sectores de mayor altitud y en áreas como la provincia de Palena, en las cuales el modelo prevé mejoras en el hábitat para la especie. La cartografía de aquellas zonas del modelo que de acuerdo a la vulnerabilidad ante cambio climático se encuentra en la figura 1.

Figura 1. Modelo de distribución de Nothofagus dombeyi y definición de estratos ecológicos en función de parámetros bioclimáticos asociado a las áreas productoras de semillas (APS). En el siguiente mapa interactivo se presenta la distribución del hábitat de coihue, mostrando los estratos ecológicos óptimos de acuerdo al análisis cluster realizado. Blanco: distribución septentrional y andina, Gris: área andina de Alto Biobío y Araucanía andina, Amarillo: región de Los Lagos sector Costa,Rojo: Patagonia, mayormente concentrado en región de Aysén, Celeste: Nahuelbuta y costa de Biobío, Azul: Araucanía y Los Ríos, Verde: Región de Los Lagos sector Andes.

Figura 2. Modelo de distribución de Nothofagus dombeyi y definición de zonas de vulnerabilidad por cambio climático

En el siguiente mapa interactivo se presenta la distribución del hábitat de coihue, según vulnerabilidad al cambio climático: En naranjo se muestran las zonas con posible contracción y pérdida de hábitat, es decir con mayor susceptibilidad a cambio climático. En verde se ilustran las zonas con mantención del hábitat pese al cambio climático. En azul se muestran aquellas zonas de posible expansión del hábitat para coihue.

Figura 3. Valores de Heterocigosidad Media por Población

En el siguiente mapa interactivo se presenta la distribución del hábitat de coihue, incluyendo los estratos bioclimáticos y con los puntos señalados de las poblaciones y su respectivo valor de Heterocigosidad Media (He) en la escala de color graduada en rojo para mayor He y en verde para menor valor de He. Para conocer el valor de He de cada localidad, simplemente haga clic en el mapa interactivo.

Figura 4. Valores del Número de Bandas Localmente Comunes (BLC 50)

En el siguiente mapa interactivo se presenta la distribución del hábitat de coihue, incluyendo los estratos bioclimáticos y con los puntos señalados de las poblaciones y su respectivo valor de Número de bandas localmente comunes (BLC 50) en la escala de color graduada. Para conocer el valor de BLC 50 de cada localidad, simplemente haga clic en el mapa interactivo.

Figura N. Valores del Número de Alelos Efectivos por Población (Na)

En el siguiente mapa interactivo se presenta la distribución del hábitat de coihue, incluyendo los estratos bioclimáticos y con los puntos señalados de las poblaciones y su respectivo valor del número de Alelos Efectivos por población (Na) en la escala de color graduada para cada población. Para conocer el valor de Na de cada localidad, simplemente haga clic en el mapa interactivo.

Figura N. Valores del Número de Alelos Menos Comunes por Población (Ne)

En el siguiente mapa interactivo se presenta la distribución del hábitat de coihue, incluyendo los estratos bioclimáticos y con los puntos señalados de las poblaciones y su respectivo valor del número de Alelos Menos Comunes por población (Ne) en la escala de color graduada para cada población. Para conocer el valor de Ne de cada localidad, simplemente haga clic en el mapa interactivo.

Figura N. Valores de Porcentaje de Loci por Población (P)

En el siguiente mapa interactivo se presenta la distribución del hábitat de coihue, incluyendo los estratos bioclimáticos y con los puntos señalados de las poblaciones y su respectivo valor de Porcentaje de Loci (P%) en la escala de color graduada para cada población. Para conocer el valor de P (%) de cada localidad, simplemente haga clic en el mapa interactivo.

Figura N. Valores de Indice de Diversidad de Shannon por Población (I)

En el siguiente mapa interactivo se presenta la distribución del hábitat de coihue, incluyendo los estratos bioclimáticos y con los puntos señalados de las poblaciones y su respectivo valor de Índice de Diversidad de Shannon por Población (I) en la escala de color graduada. Para conocer el valor de I de cada localidad, simplemente haga clic en el mapa interactivo.

Objetivo Específico 2. Diversidad genética de coigüe

Determinar reproducibilidad de marcadores AFLPs y SNPs para coigüe

La extracción de ADN de tejidos diferentes dependiendo de cada población de muestreo ha sido uno de los desafíos más importantes para el desarrollo del proyecto. Esto porque nos encontramos que no es posible disponer del mismo tipo de material vegetal para realizar el muestreo en todas las poblaciones. Ciertos árboles poseen copa baja y por lo tanto se puede acceder a sus hojas, pero en algunas poblaciones esta situación no se da, producto de una gran densidad de individuos que genera copas por sobre los 10 m de altura. En estos casos se debe realizar el muestreo a partir de los tejidos que están a mano como por ejemplo la madera y la corteza. Ambos materiales son fáciles de recolectar pero al estar compuestos principalmente de células muertas el rendimiento de ADN es sumamente bajo o nulo. Sin embargo la presencia de tejidos meristemáticos asociados a la generación de ambos materiales (cambium en el caso de la madera y felógeno en relación a la corteza), representa una alternativa para lograr la extracción de ADN en concentración y calidad adecuada para ser utilizada posteriormente (ver Anexo 2 y Manual de Muestreo).

El protocolo de AFLP previamente utilizado para Nothofagus alpina fue aplicado sin mayores inconvenientes para N. dombeyi (ver Anexo 3). Se realizó un estudio preliminar de la reproducibilidad de los AFLP considerando individuos y materiales vegetales de origen del ADN genómico distintos. No se observa sesgo de los perfiles genéticos partiendo de ADN extraído de distintos orígenes (ápices cualinares, hojas expandidas o felógeno). Uno de los principales aportes del proyecto ha sido demostrar que a partir de ADN obtenido a partir de felógeno es posible obtener un perfil genético confiable de un individuo de coigue cuando no es posible acceder a sus hojas.

En relación a los marcadores SNPs se ha considerado la opción de optimizarlos y genotipificarlos mediente prestación de servicio por parte de la Universidad de Wisconsin-Madison-USA (GCW; Genome Center of Wisconsin). Esta institución posee una basta experiencia en este tipo de proyecto y ofrece realizar la optimización del protocolo de Genotyping-by-Sequencing (GBS) para Nothofagus junto con la genotipificación de 192 individuos a un bajo precio. Para ello nos han solicitado el envío de las muestras de ADN (500 ng en total por c/u) de calidad certificada para su uso en procedimientos de biología molecular.

Actualmente se está trabajando en la fase de extracción de ADN del total de las muestras del proyecto para ser evaluadas y enviadas a USA para su procesamiento. Cabe destacar que esta acción nos permitirá reducir los costos asociados a esta actividad, garantizar la calidad de los resultados y posiblemente aumentar el número de individuos que podrán ser genotipificados mediante SNPs.

Muestrear poblaciones de coigüe potencialmente representativas de su diversidad genética

En base a los resultados del OE1 se determinaron 7 estratos o nichos ecológicos del coigüe a lo largo de su distribución actual en Chile y se definió un número representativo de poblaciones a muestrear en función de su superficie (ver Anexo 4 y 5). Se identificaron en total 30 poblaciones que fueron efectivamente muestreadas entre los meses de enero y mayo de 2013. Como ya fue señalado en el punto 2.1 se tomaron muestras de hojas o corteza (para posterior obtención de felógeno) dependiendo de las características de cada población.

2.3. Genotipificación con marcadores AFLPs y SNPs. En relación a los AFLPs ya se han identificado algunas combinaciones selectivas adecuadas para realizar el estudio poblacional final y se está a la espera de completar la extracción de ADN de todas las muestras para completar esta actividad. Se considerará 1 muestra de ADN por individuo y población muestreada junto con replicar desde la extracción de ADN 4 individuos por población lo que representa un total de 24 muestras por población (720 muestras en total).

Financiado por el Fondo de Investigación del Bosque Nativo de la Corporación Nacional Forestal - Desarrollado por la Universidad de Concepción