Local adaptation to serpentine soils: a review of adaptive traits and underlying genetic bases

Abstract

[EN] Local adaptation studies offer a powerful conceptual approach for evolutionary ecology studies. Particularly, they provide evidence of the evolutionary processes that influence lineage diversification that can potentially lead to speciation. This paper reviews literature on local adaptation and focuses on the adaptation of plants to serpentine soils as they present an important example of research on this area. First, I present fundamental aspects of local adaptation and consider ecological and breeding studies. To follow up, I discuss the multiple approaches in genomic studies that focus on the identification of candidate loci involved in adaptation. Example studies are described as well to provide useful background for the subsequent discussion of adaptation to serpentine soils. Finally, I consider different ecological studies involved in the identification of adaptive traits to serpentine soils and genomic studies that seek to analyze the genetic basis of these traits. I highlight specific mechanisms, such as nickel hyperaccumulation, and physiological models that have been proposed. The genetic basis of these mechanisms is reviewed, yet no general tendency is concluded as simple and complex bases have been detected. Lastly, I propose that future studies should focus on combining plant breeding with genomic approaches.

[ES] Los estudios de adaptación local ofrecen un poderoso enfoque conceptual para los estudios de ecología evolutiva. En particular, proporcionan evidencias de los procesos evolutivos que influyen en la diversificación de linajes que potencialmente pueden conducir a la especiación. En este artículo se revisa la literatura existente sobre la adaptación local y se enfoca en la adaptación de plantas a suelos serpentínicos, ya que presentan un importante ejemplo de investigación en esta área. Primero, presenta los aspectos fundamentales de la adaptación local y considera los estudios ecológicos y de reproducción. Para continuar, discute los múltiples enfoques en los estudios genómicos que se centran en la identificación de genes candidatos involucrados en la adaptación. También se analizan estudios para proporcionar antecedentes útiles para la posterior discusión de la adaptación a suelos serpentínicos. Finalmente, se consideran los diferentes estudios ecológicos involucrados en la identificación de rasgos adaptativos a suelos serpentínicos y los estudios genómicos que buscan analizar la base genética de estos. Se destacan los mecanismos específicos, como la hiperacumulación de níquel, y los modelos fisiológicos que han sido propuestos. Se revisa la base genética de estos mecanismos, sin embargo, no se concluye una tendencia general ya que han sido detectadas bases simples y complejas. Por último, se propone la combinación de estudios de fitomejoramiento con estudios genéticos como enfoque para los futuros estudios.