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Pablo Tejero
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Nutritional convergence in plants growing on gypsum soils in two distinct climatic regions

Clare Muller et al.Aug 8, 2024
Abstract Background and Aims Soil endemics have long fascinated botanists due to the insights they can provide about plant ecology and evolution. Often, these species have unique foliar nutrient composition patterns that reflect potential physiological adaptations to these harsh soil types. However, understanding global nutritional patterns to unique soil types can be complicated by the influence of recent and ancient evolutionary events. Our goal was to understand whether plant specialization to unique soils is a stronger determinant of plant nutrient composition than climate or evolutionary constraints. Methods We worked on gypsum soils. We analyzed whole-plant nutrient composition (leaves, stems, coarse roots and fine roots) of 36 native species of gypsophilous lineages from the Chihuahuan Desert (North America) and the Iberian Peninsula (Europe) regions, including widely distributed gypsum endemics, as specialists, and narrowly distributed endemics and non-endemics, as non-specialists. We evaluated the impact of evolutionary events and soil composition on the whole-plant composition, comparing the three categories of gypsum plants. Key Results Our findings reveal nutritional convergence of widely distributed gypsum endemics. These taxa displayed higher foliar Sulfur and higher whole-plant Magnesium than their non-endemic relatives, irrespective of geographic location or phylogenetic history. Sulfur and Magnesium concentrations were mainly explained by non-phylogenetic variation among species related to gypsum specialization. Other nutrient concentrations were determined by more ancient evolutionary events. For example, Caryophyllales usually displayed high foliar Calcium, whereas Poaceae did not. In contrast, plant concentrations of Phosphorus was mainly explained by species-specific physiology not related to gypsum specialization or evolutionary constraints. Conclusions Plant specialization to a unique soil may strongly influence plant nutritional strategies, as we described for gypsophilous lineages. Taking a whole-plant perspective (all organs) within a phylogenetic framework has enabled us to gain a better understanding of plant adaptation to unique soils when studying taxa from distinct regions.
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Classification Importance of Seed Morphology and Insights on Large-Scale Climate-Driven Strophiole Size Changes in the Iberian Endemic Chasmophytic Genus Petrocoptis (Caryophyllaceae)

Jorge Calvo-Yuste et al.Nov 15, 2024
Recruitment poses significant challenges for narrow endemic plant species inhabiting extreme environments like vertical cliffs. Investigating seed traits in these plants is crucial for understanding the adaptive properties of chasmophytes. Focusing on the Iberian endemic genus Petrocoptis A. Braun ex Endl., a strophiole-bearing Caryophyllaceae, this study explored the relationships between seed traits and climatic variables, aiming to shed light on the strophiole’s biological role and assess its classificatory power. We analysed 2773 seeds (557 individuals) from 84 populations spanning the genus’ entire distribution range. Employing cluster and machine learning algorithms, we delineated well-defined morphogroups based on seed traits and evaluated their recognizability. Linear mixed-effects models were utilized to investigate the relationship between climate predictors and strophiole area, seed area and the ratio between both. The combination of seed morphometric traits allows the division of the genus into three well-defined morphogroups. The subsequent validation of the algorithm allowed 87% of the seeds to be correctly classified. Part of the intra- and interpopulation variability found in strophiole raw and relative size could be explained by average annual rainfall and average annual maximum temperature. Strophiole size in Petrocoptis could have been potentially driven by adaptation to local climates through the investment of more resources in the production of bigger strophioles to increase the hydration ability of the seed in dry and warm climates. This reinforces the idea of the strophiole being involved in seed water uptake and germination regulation in Petrocoptis. Similar relationships have not been previously reported for strophioles or other analogous structures in Angiosperms.