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, 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 la Fig. 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 1.

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.

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. 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.

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.

El protocolo de AFLP previamente utilizado para Nothofagus alpina fue aplicado sin mayores inconvenientes para N. dombeyi. 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 caulinares, 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 coigüe cuando no es posible acceder a sus hojas.

En relación a los marcadores SNPs se logró su obtención mediante 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 a la fecha cumpli+o con la optimización del protocolo de Genotyping-by-Sequencing (GBS) para coigüe junto con la genotipificación de 96 individuos.

Muestrear poblaciones de coigüe potencialmente representativas de su diversidad genética

En base a los resultados del objetivo específico 1 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. 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 anterior, 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  cada  caso  se  genotipificaron  96  muestras  que  son representativas de la variabilidad de la especie. En el caso de los AFLP se usaron  2  combinaciones  selectivas que en total permitieron estudiar los polimorfismos asociados a 117 loci. Con  respecto  a  los  SNPs utilizando la  técnica  GBS y  posterior  análisis mediante  la  pipeline  UNEAK se  utilizaron  un  total  de 130.670.072 secuencias (172.171.356  en  total) que  cumplieron  los  estándares mínimos  de  calidad,  es  decir,  más  del  75%  de  las  secuencias  fueron utilizadas.  La  cantidad  final  de  SNP  detectados  utilizando  los  parámetros por  defecto  de  la  pipeline  UNEAK fueron  66.042,  sin  embargo,  luego  de aplicar  diversos  filtros se  generó  una  matriz  con  3674 SNPs  que cumplieron  con  los  requisitos  básicos  para  posteriores  análisis  de diversidad  genética. De  los  96  individuos  inicialmente  utilizados,  solo  67 cumplieron con tener un número mínimo de al menos 125.000 secuencias para  análisis  posteriores  (aproximadamente  el  70%).  El  30%  de  la muestras  que  no  sirvieron  se  pueden  explicar  principalmente  por calidades  deficientes  de  ADN  que  hace  que  el  protocolo  de  GBS  no  funcione  como  debería. De  acuerdo  a  la  opinión  de  expertos  en  el  tema estos resultados son los esperados cuando se aplica GBS por primera vez  en un especie.

Diversidad genética de coigüe a lo largo de toda su distribución en Chile mediante marcadores moleculares SNPs.

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.

En base a los más de 3000 SNPs neutrales encontrados en coigüe, se distinguen dos grupos genéticos (representados en el mapa de la izquierda en rojo y verde).

En base a los 124 SNPs bajo selección encontrados en coigüe, se distinguen 4 grupos genéticos (representados en el mapa de la izquierda en rojo, verde, rosado y amarillo) que representan las regiones de procedencia para la especie.

Conclusiones

 1. Nothofagus dombeyi en Chile muestra diversidad genética intermedia.

 2. Se detectaron 2 posibles linajes ancestrales.

 3. Mediante el método aglomerativo se definieron 4 posibles regiones de procedencia.

 4. Se sentaron las bases para el desarrollo de marcadores moleculares simples de certificación.

Seminario de Resultados Finales de Proyecto

(Para ver cada presentación, hacer click sobre el título)

 1. Braulio  Gutiérrez, Investigador INFOR Sede Biobío: “Consideraciones sobre producción, comercio y certificación de semillas forestales”.

2. Eduardo  Ruiz  Ponce.  Investigador  Universidad  de Concepción:  “Genética de poblaciones y regiones de procedencia”. 

3. Diego Alarcón Abarca.  Laboratorio ECOBIOSIS, Universidad de Concepción: “Estratificación ecológica de poblaciones de Nothofagus dombeyi”. 

4. Rodrigo Hasbún. Investigador Universidad de Concepción: “Definición de regiones de procedencia para Nothofagus dombeyi en Chile basada en criterios ecológicos y genéticos”

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