Towards the characterisation of adaptive syndromes of Mediterranean pines: insights through innovative tree phenotyping techniques

Abstract

En aquesta tesi, es van estudiar patrons de variació genètica intraespecífica en caracters funcionals de Pinus halepensis Mill., Pinus nigra Arnold i Pinus sylvestris L. Un conjunt de tècniques de fenotipat ben establertes van ser combinades amb dades de teledetecció obtingudes amb un dron (unmanned aerial vehicle, UAV). Les imatges d’UAV van indicar una diferenciació genètica en estratègies adaptatives de P. halepensis, determinada per la variació en la disponibilitat d'aigua dins la distribució geogràfica de l’espècie. En P. nigra, la diferenciació genètica va ser determinada per les temperatures mínimes anuals. D'altra banda, la disponibilitat d'aigua va tenir una importància marginal com a determinant de la variació intraespecífica en aquesta espècie. Així mateix es va detectar una escassa diferenciació genètica en P. sylvestris en trets relacionats amb l'ús d'aigua. No obstant això, aquesta espècie va presentar una considerable variació plàstica en l'eficiència de l'ús de l'aigua. La informació proporcionada per aquesta tesi és crucial per comprendre la dinàmica futura d'aquestes espècies i emfatitza la vulnerabilitat de P. nigra i P. sylvestris en el context del canvi climàtic A més, els resultats d'aquesta tesi subratllen l'ús d'imatges derivades d'UAVs com potencials eines de fenotipat massiu en espècies forestals.

En esta tesis, se estudió la variación genética intraespecífica de rasgos funcionales de Pinus halepensis Mill., Pinus nigra Arnold y Pinus sylvestris L., combinando técnicas de fenotipado bien establecidas con datos de teledetección obtenidos un dron (unmanned aerial vehicle, UAV). Las imágenes de UAV revelaron una diferenciación genética en estrategias adaptativas de P. halepensis, determinada por la existencia de poblaciones adaptadas a la sequía. En P. nigra, la diferenciación genética fue determinada por las temperaturas mínimas anuales. Por otro lado, la disponibilidad de agua tuvo una importancia marginal como determinante de la variación intraespecifica en esta especie. Asimismo se detectó una escasa diferenciación genética en P. sylvestris en rasgos relacionados con el uso de agua. Sin embargo, esta especie presentó una considerable variación plástica en la eficiencia del uso del agua. La información proporcionada por esta tesis es crucial para comprender la dinámica futura de estas especies y enfatiza la vulnerabilidad de P. nigra y P. sylvestris en el contexto del cambio climático Además, los resultados de esta tesis subrayan el uso de imágenes derivadas de UAVs como potenciales herramientas de fenotipado masivo en especies forestales.

This thesis studied the intra-specific genetic variation in functional traits of Pinus halepensis Mill., Pinus nigra Arnold and Pinus sylvestris L. by combining well-established phenotyping techniques with remote sensing data obtained with an Unmanned Aerial Vehicle (UAV). UAV-imagery revealed a genetic divergence in adaptive strategies in P. halepensis, related to the presence of drought-adapted populations. In P. nigra, genetic variation was related to winter temperatures, while water availability had a weak role as driver of intra-specific divergence. Similarly, a weak genetic differentiation emerged in P. sylvestris in water-related traits, although this species showed high plastic variation in water use efficiency. The information provided by this thesis is crucial to understand the future dynamics of these pines, highlighting the vulnerability of P. nigra and P. sylvestris in the context of climate change. In addition, this thesis provided a strong support for the use of UAV-derived imagery as phenotyping tool in forest species.