La adaptación de los organismos vivos a las variaciones ambientales depende de su diferenciación genética y su plasticidad fenotípica. Las plantas superan los cambios ambientales a corto plazo al expresar una amplia variedad de cambios morfológicos y metabólicos, y se ha propuesto que el cambio climático (CC) desafía la plasticidad fenotípica en las plantas, afectando su distribución en escalas espaciales y temporales. Debido a la inestabilidad natural o a las actividades antropogénicas, se espera que los cambios ambientales modifiquen la distribución de las briofitas, especialmente en los hábitats subpolares, al expandir las poblaciones de especies en áreas favorables o disminuirlas en lugares hostiles. Si bien los estudios sobre los mecanismos genéticos para predecir la distribución de organismos sésiles han aumentado notablemente en la última década, la comprensión de las respuestas fenotípicas plásticas y su papel en el potencial para adaptarse y/o evolucionar a condiciones cambiantes, particularmente a cambios en la radiación UV bajo diferentes escenarios de CC, a menudo han tenido menor atención en este grupo de plantas.
En los últimos años se ha logrado un progreso significativo en la identificación de procesos regulatorios específicos mediados por radiación UV-B en plantas. Los procesos moleculares modulados por la radiación UV-B podrían tener un efecto sinérgico en la respuesta al estrés de las plantas frente a diferentes factores ambientales como la congelación y la sequía, rasgos esenciales en los hábitats poli-extremo. Numerosos reportes de estudios en plantas muestran que se ha logrado una nueva comprensión de los procesos mediados por UV-B en briofitas. Algunos de estos se han llevado a cabo en la Patagonia austral debido a diseños experimentales mejorados, accesibilidad a métodos de biología molecular y sets de datos de UV locales. En consecuencia, la visión de la radiación UV-B como un factor dañino ha cambiado hacia la de actuar como un regulador específico de la expresión génica en las plantas, que conlleva cambios en el perfil metabólico, la morfología y, por tanto, una respuesta destacable de la flora sub-Antártica al CC. Comprender los mecanismos que subyacen a la plasticidad fenotípica de las briofitas podría proporcionar evidencia significativa sobre las relaciones entre las plantas y el medio ambiente, permitiendo modelar el rango de distribución de las briofitas en ecosistemas naturales en proceso de calentamiento.
En esta propuesta, se caracterizará por primera vez los mecanismos involucrados en la adaptación a los cambios ambientales de Polytrichum strictum, una briófita cosmopolita de la criósfera ampliamente distribuida en hábitats contrastantes dentro de la ecorregión sub-Antártica de Magallanes (MSA). En este sentido, el objetivo principal de esta propuesta es determinar el grado de plasticidad fenotípica de P. strictum en condiciones ambientales extremas, con enfoque en el efecto de la manipulación de la radiación UV sobre la diversidad de metabolitos secundarios en el campo y en condiciones controladas de laboratorio.
Se realizará el análisis de las respuestas metabólicas y fenológicas de P. strictum a los cambios de radiación UV en el campo. Utilizando filtros de radiación UV, se estudiará el efecto del agujero de ozono estacional y la irradiación de UV espacial, tanto en la fenología como en el metabolismo redox de P. strictum a lo largo de un gradiente altitudinal pronunciado en la isla Navarino (55º S), una isla sub-Antártica ubicada dentro de la Reserva de la Biosfera Cabo de Hornos (CHBR) en el extremo sur de Chile. También se realizará el análisis de los cambios transcripcionales y metabólicos de P. strictum a diferentes regímenes de irradiación UV en condiciones controladas por laboratorio con el propósito de revelar la contribución de la percepción y la señalización UV en el metabolismo fenólico de este musgo. Estos resultados serán analizados con información de historia de vida en modelamiento de nichos ecológicos correlativos y mecanicistas para evaluar los cambios en la distribución bajo diferentes escenarios de CC en la ecorregión MSA.
A través de este trabajo, se hará contribuciones importantes para comprender de las implicaciones ecológicas del cambio climático en las poblaciones de P. stricum que viven en hábitats impactados por los rayos UV-B en gradientes altitudinales y climáticos en la ecorregión MSA. Dado que P. strictum juega un papel clave en la sucesión ecológica primaria y secundaria al desarrollar nuevos hábitats para que prosperen otras plantas, se espera que el CC pudiera tener un impacto sustancial en la distribución actual y futura de P. strictum, así como en otras especies de plantas que dependen de su éxito, especialmente frente a eventos climáticos extremos. En este contexto, comprender los mecanismos por los cuales el CC puede afectar procesos metabólicos y los patrones de distribución de P. strictum en estos ambientes prístinos y extremos, se convierte en un requisito urgente para comprender mejor los impactos del cambio climático en los ecosistemas sub-Antárticos.