Bioacumulación de cobre en Oenothera Picensis ssp. Picensis (Onagraceae; myrtales) y sus efectos sobre el fenotipo floral y la interacción planta visitantes florales

Abstract

El cobre (Cu) es uno de los principales micronutrientes para los organismos; sin embargo, su acumulación en altas concentraciones y su posterior traspaso a otros organismos a lo largo de la cadena trófica pueden causar severos impactos en las comunidades. Oenothera picensis ssp. picensis presenta una población que habita suelos con altas concentraciones de Cu en Chile central. En este trabajo, se evaluaron rasgos relativos a la interacción entre O. p. picensis y sus visitantes florales en tres sitios con distintas concentraciones de Cu en el suelo: actividad enzimática antioxidante (AE) en hojas, compuestos orgánicos volátiles (COVs) florales, morfología y número de flores, sistema reproductivo, tasa de visitas, florivoría, diversidad de plantas con flor en el entorno e insectos potenciales visitantes florales (PVFs). Además, se exploró la vía de incorporación y la estrategia de acumulación de Cu en las plantas. Se encontró una significativa correlación positiva entre AE y la concentración de Cu en las hojas. Los COVs florales variaron entre sitios, y parecen estar relacionados con el estrés oxidativo. El número de flores y su morfología no variaron entre sitios, sugiriendo que los rasgos florales de O. p. picensis no son alterados por el gradiente de concentracion de Cu en el suelo. Se encontraron variaciones en el sistema reproductivo relacionadas con la diversidad de PVFs y la tasa de visitas. La diversidad de plantas con flor y los PVFs fueron mayores a niveles intermedios de concentración de Cu en el suelo. La tasa de visitas disminuyó a mayor concentración de Cu en el suelo y en el polen, mientras que la florivoría disminuyó a mayor concentración de Cu en pétalos y néctar, sugiriendo que la acumulación floral de Cu en O. p. picensis podría ser perjudicial para la polinización, pero beneficiosa por reducir la florivoría. Cuando la planta está expuesta al Cu, tanto por deposición aérea como por contacto desde el suelo, la vía principal de incorporación de cobre ocurre probablemente a través de las raíces y no de las hojas, las cuales podrían estar acumulando altas concentraciones de Cu en su superficie. Oenothera p. picensis se comporta como una especie excluyente de cobre con capacidad de acumular y retener altas concentraciones de Cu en las raíces, resultando una especie relevante para la fitoestabilización de los suelos en el sitio de estudio.

Copper (Cu) is one of the main micronutrients for organisms; however, the accumulation of high concentrations of Cu in their tissues and its subsequent transmission along the food chain can produce severe impacts on communities. Oenothera picensis ssp. picensis, presents a population growing in soils with high Cu concentrations in central Chile. In this work, several traits related to the interaction between O. p. picensis and its floral visitors in three sites with different concentrations of Cu in the soil were evaluated: antioxidant enzymatic activity (EA) in leaves, floral volatile organic compounds (VOCs), morphology and number of flowers, reproductive system, visitation rates, florivory, and diversity of adjacent flowering plants and potential flower visiting insects (PVFs). In addition, the incorporation pathway and the Cu accumulation strategy in plants were explored. A significant positive correlation between EA and concentration of Cu in the leaves was found. Floral VOCs varied between sites and seemed to be related to oxidative stress. The number of flowers and their morphology did not vary between sites, suggesting that floral features of O. p. picensis are not altered by the Cu concentration gradient in soil. Variations were found in the reproductive system related to the diversity of PVFs and visitation rates. Flowering plants diversity and the PVFs were higher at intermediate levels of Cu concentration in the soil. Visitation rates decreased with a higher concentration of Cu in soil and pollen, while florivory decreased with a higher concentration of Cu in petals and nectar, suggesting that floral accumulation of Cu in O. p. picensis could be detrimental by reducing pollination, but beneficial by reducing florivory. When the plant is exposed to Cu both by aerial deposition and by contact from the soil, the main route of incorporation of Cu would be mainly through the roots but not the leaves; these latter could be accumulating high concentrations of Cu on their surface. Oenothera p. picensis behaved as species that excludes Cu with the capacity to accumulate and retain high Cu concentrations in roots, resulting in a relevant species for the phytostabilization of soils at the study site.