Loss of natural habitat due to agriculture and other human uses has led to an increase in the number of species that are threatened with extinction. To mitigate this loss, effective conservation is urgently required. In this context, the natural ability of seeds to survive for long periods has been exploited by genebank facilities, where seeds can be stored for many years. Despite this, seed ageing during storage is an inevitable process. Some species such as those from cold-wet climate lose viability faster than others and, accordingly, seeds of alpine species have shown to be short-lived in storage. Nevertheless, alpine seed longevity has also shown large variability across species, which is currently not well understood. Considering the strong environmental control on seed longevity, the possibility that such differences could potentially be related to the high variability of microniches of the alpine environment cannot be ruled out. The aim of the dissertation was to investigate the relationship between the microniche preference and seed longevity, considering as case study 25 species from two contrasting microenvironments: alpine snowbed and fellfield. The species pool also considered the comparison between alpine specialist (i.e. species that occur only in the alpine belt) and generalist (i.e. species that inhabit also lower elevations). The study of the lifespan of a seed would require many years in natural conditions, so an artificial ageing protocol was applied to reduce the time of observation. In this protocol seeds were stored at high temperature and moisture conditions (45°C and 60% RH) and regularly sampled for germination. Results show that species responses to ageing differ significantly depending on the microenvironment preference, with species from snowbed habitat being consistently shorter lived than species from fellfield. Furthermore, the study highlighted that life-history traits play a significant role as seed longevity drivers, with generalist species being longer-lived than alpine specialist. Finally, the phylogenetic signal is confirmed to be high, supporting previous results on the genetic dependence of seed resistance to ageing and highlighting that alpine microhabitats seem colonised by closely related species.
La perdita di habitat naturale dovuta all'agricoltura e ad altri usi umani ha portato a un aumento del numero di specie minacciate di estinzione. Per mitigare questa perdita, sono urgenti e necessarie delle misure di conservazione. In questo contesto la capacità naturale dei semi di sopravvivere per lunghi periodi è stata sfruttata dalle banche del germoplasma, nelle quali i semi possono essere conservati per molti anni. Nonostante ciò, l'invecchiamento dei semi durante la conservazione è un processo inevitabile. Alcune specie, come quelle provenienti da climi freddi e umidi, perdono vitalità più velocemente di altre e, di conseguenza, i semi delle specie alpine hanno mostrato una bassa longevità. Tuttavia, la longevità dei semi alpini è anche molto variabile tra le specie e attualmente non è ben compresa. Considerata la forte influenza ambientale sulla longevità dei semi, non si può escludere che tale variabilità sia correlata con l'elevata eterogeneità di micronicchie ecologiche dell'ambiente alpino. Lo scopo della presente tesi è stato quello di indagare l’effetto della micronicchia ecologica sulla longevità dei semi, considerando come caso di studio 25 specie provenienti da due microambienti diversi: le vallette nivali (snowbed), ambienti umidi, coperti da neve per la maggior parte dell’anno, e i versanti esposti (fellfield), ambienti più caratterizzati da inverni rigidi ed estati aride. È stato considerato anche il confronto tra specie strettamente alpine (ovvero che si trovano soltanto sopra la linea di crescita degli alberi in quota) e specie generaliste (ovvero che occupano anche quote inferiori). La stima della longevità dei semi richiederebbe molti anni in condizioni standard di stoccaggio, è stato quindi applicato un protocollo di invecchiamento artificiale per ridurre il tempo di osservazione: i semi sono stati esposti ad alta temperatura e umidità relativa (45°C e 60% RH) e regolarmente campionati per la germinazione. I risultati mostrano che le risposte delle differenti specie all'invecchiamento differiscono in modo significativo in base al microambiente di crescita: le specie di valletta nivale hanno presentano una longevità significativamente più breve rispetto a quelle dei versanti esposti. Inoltre, lo studio ha evidenziato che le specie generaliste presentano producono semi più longevi rispetto alle specie strettamente alpine. Infine, il segnale filogenetico si conferma elevato, a supporto dei precedenti risultati sulla componente genetica nella resistenza dei semi all'invecchiamento. Tale risultato evidenzia inoltre come i microhabitat alpini sembrino essere colonizzati da specie strettamente imparentate.
Effetti della micronicchia sulla longevità dei semi: un caso di studio sulle specie alpine
MARCHESE, GIOVANNI
2021/2022
Abstract
Loss of natural habitat due to agriculture and other human uses has led to an increase in the number of species that are threatened with extinction. To mitigate this loss, effective conservation is urgently required. In this context, the natural ability of seeds to survive for long periods has been exploited by genebank facilities, where seeds can be stored for many years. Despite this, seed ageing during storage is an inevitable process. Some species such as those from cold-wet climate lose viability faster than others and, accordingly, seeds of alpine species have shown to be short-lived in storage. Nevertheless, alpine seed longevity has also shown large variability across species, which is currently not well understood. Considering the strong environmental control on seed longevity, the possibility that such differences could potentially be related to the high variability of microniches of the alpine environment cannot be ruled out. The aim of the dissertation was to investigate the relationship between the microniche preference and seed longevity, considering as case study 25 species from two contrasting microenvironments: alpine snowbed and fellfield. The species pool also considered the comparison between alpine specialist (i.e. species that occur only in the alpine belt) and generalist (i.e. species that inhabit also lower elevations). The study of the lifespan of a seed would require many years in natural conditions, so an artificial ageing protocol was applied to reduce the time of observation. In this protocol seeds were stored at high temperature and moisture conditions (45°C and 60% RH) and regularly sampled for germination. Results show that species responses to ageing differ significantly depending on the microenvironment preference, with species from snowbed habitat being consistently shorter lived than species from fellfield. Furthermore, the study highlighted that life-history traits play a significant role as seed longevity drivers, with generalist species being longer-lived than alpine specialist. Finally, the phylogenetic signal is confirmed to be high, supporting previous results on the genetic dependence of seed resistance to ageing and highlighting that alpine microhabitats seem colonised by closely related species.È consentito all'utente scaricare e condividere i documenti disponibili a testo pieno in UNITESI UNIPV nel rispetto della licenza Creative Commons del tipo CC BY NC ND.
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https://hdl.handle.net/20.500.14239/15463