Photosynthetic strategies and Phosphorus use efficiency of Asteraceae species in campo rupestre

Abstract

The threatened brazilian ferruginous campo rupestre, also known as canga is a fire prone and nutrient impoverished landscape, with high diversity of functional traits. The plant species found in this environment are generally characterized as of slow growth, higher leaf mass per area (LMA) and leaf dry mass content (LDMC), limited more by phosphorus (P) than nitrogen (N) when compared to other grasslands. In chapter one, a bibliographical review was conducted in order to establish the current state of P nutrition in those landscapes. In chapter two, the field work, conducted in the Serra da Calçada (MG, Brazil) during the rainy season of 2021 and 2022 was described. This work’s main goal was to understand the diversity of strategies to acquire and use P in Asteraceae species from ferruginous campo rupestre, regarding their functional traits and photosynthetic performance. To accomplish this, five Asteraceae species were selected: Dasyphyllum velutinum, Baccharis reticularia, Lychnophora pinaster, Trixis vauthieri and Hololepis pedunculata. A high diversity of functional traits, such as LMA, LDMC, foliar area and nutrient concentration was found. Some of which can be directly and indirectly related to the diversity of strategies to better absorb and use P. The species showed, in general, 70% mycorrhizal colonization and retranslocation rates of 77% and 65% for P and N, respectively. Even though these species have a diversity of functional traits, their photosynthetic P-use efficiency and P fractions (metabolic, nucleic acid, lipidic and residual) showed no significant difference. Finally, it was concluded that the diversity of functional traits found in Asteraceae species is most likely related by its phylogeny and the history of evolution of Asteraceae in the ferruginous campo rupestre. The ecological filters imposed by nutrient availability pressure during their evolutionary path have converged into a similar physiological performance. Keywords: P-fractions. Canga. Nutritional strategies. Photosynthetic P-use efficiency. Mycorrhiza. Convergence.

O campo rupestre ferruginoso ameaçado de extinção, também conhecido como canga, é uma paisagem propensa ao fogo e pobre em nutrientes, com alta diversidade de características funcionais. As espécies vegetais encontradas neste ambiente são geralmente caracterizadas como de crescimento lento, maior massa foliar por área (LMA) e teor de massa seca foliar (LDMC), limitadas mais pelo fósforo (P) do que pelo nitrogênio (N) quando comparadas a outros ambientes savânicos. No capítulo um, foi realizada uma revisão bibliográfica a fim de estabelecer o estado atual da nutrição fosfatada nessas paisagens. No capítulo dois, foi descrito o trabalho de campo, realizado na Serra da Calçada (MG, Brasil) durante o período chuvoso de 2021 e 2022. Este trabalho teve como objetivo principal compreender a diversidade de estratégias de aquisição e uso de P em espécies de Asteraceae de campo rupestre ferruginoso, quanto às suas características funcionais e desempenho fotossintético. Para tanto, cinco espécies de Asteraceae foram selecionadas: Dasyphyllum velutinum, Baccharis reticularia, Lychnophora pinaster, Trixis vauthieri e Hololepis pedunculata. Foi encontrada uma alta diversidade de características funcionais, como LMA, LDMC, área foliar e concentração de nutrientes. Algumas delas podem estar direta e indiretamente relacionadas à diversidade de estratégias para melhor absorção e utilização do P. As espécies apresentaram, em geral, 70% de colonização micorrízica e taxas de retranslocação de 77% e 65% para P e N, respectivamente. Apesar dessas espécies apresentarem uma diversidade de características funcionais, sua eficiência fotossintética de uso de P e frações de P (metabólico, ácido nucléico, lipídico e residual) não apresentaram diferença significativa. Por fim, concluiu-se que a diversidade de características funcionais encontradas nas espécies de Asteraceae está provavelmente relacionada à sua filogenia e à história de evolução das Asteraceae no campo rupestre ferruginoso. Os filtros ecológicos impostos pela pressão de disponibilidade de nutrientes ao longo do seu caminho evolutivo convergiram para um desempenho fisiológico semelhante. Palavras-chave: Frações de P. Canga. Estratégias nutricionais. Uso fotossintético eficaz de P. Micorriza. Convergência.