Local topography effects on the temperature requirements for seed germination of Hypericum balearicum L. (Guttiferae), a shrub endemic to the Balearic Islands

Abstract

[eng] Seed germination is a vital process in plant life cycle and is highly influenced by climatic parameters. Temperature, which is known to be one of the most relevant abiotic factors affecting seed germination, can experience large variations due to the particular topographical features of each locality. Studies about interpopulation differences in temperature germination requirements are an important tool in order to understand how plants adapt to different environmental conditions. Here, we collected seeds of H. balearicum, an endemic shrub of the Balearic Islands with a widely varied distribution, from 11 localities located in different topographical areas of Mallorca. We investigated variations in final germination percentage (FGP), germination rate (T50) and germination timing (T0) of seeds from different provenances according to the topographical features of each locality (mountain peak, coastal and valley localities) at seven constant temperatures (12 ºC, 14 ºC, 16 ºC, 18 ºC, 20 ºC, 22 ºC and 24 ºC). A wireless environmental data logger was installed in a locality of each topographical group in order to determine the general temperature trends of coastal, mountain peak and valley localities. In addition, seed mass was assessed in order to determine whether the mass of the seeds is influenced by the topographical characteristics of each locality. The final germination percentage was affected by temperature treatments but not affected by topographical groups. Hypericum balearicum did not show a clear FGP pattern as a function of temperature although results suggest that this species could have high germination plasticity at 14, 16, 18, 20, 22 and 24 ºC. Temperature as well as the interaction between temperature and the topographical group had a significant effect on T50: coastal group showing a narrower optimal temperature germination rate than the mountain peak and valley group. T0 was affected by both temperature and topographical groups: mountain peak and valley group showing a lower value of T0 in all temperatures tested compared to the coastal group. On the other hand, H. balearicum showed the highest T50 and T0 at 12 ºC and the lowest values at high temperatures (22 ºC and 24 ºC) in all the topographical groups, except for the 24 ºC treatment in the mountain peak group. The interpopulation differences as a function of temperature in the germination rate and the germination timing were consistent with the temperature parameters recorded in each topographical group. Hypericum balearicum germinate in the optimal temperature range of Mediterranean plants, although it may also germinate during summer if there is an input of moisture. Overall, this study demonstrates the importance of taking into account the interpopulation differences in germination temperature requirements in order to determine how plants will respond to the environmental changes. In addition, this study improves the knowledge of the germination requirements of H. balearicum.

[spa] La germinación de las semillas es un proceso vital en el ciclo vital de las plantas y está muy influenciado por los factores ambientales. La temperatura, la cual es uno de los factores abióticos más importantes que afectan a la germinación de las semillas, puede experimentar grandes variaciones debido a las características topográficas particulares de cada localidad. Los estudios sobre las diferencias interpoblacionales en los requisitos de germinación respecto a la temperatura son un instrumento importante para comprender la forma en que las plantas se adaptan a las diferentes condiciones ambientales. En este estudio, se recogieron semillas de H. balearicum, un arbusto endémico de las Islas Baleares con una distribución muy variada, de 11 localidades situadas en diferentes zonas topográficas de Mallorca. Investigamos las variaciones en el porcentaje final de germinación (FGP), la velocidad de germinación (T50) y el primer día de germinación (T0) de las semillas de diferentes procedencias según las características topográficas de cada localidad (grupo de localidades de cima de montaña, costa y valle) a siete temperaturas constantes (12 ºC, 14 ºC, 16 ºC, 18 ºC, 20 ºC, 22 ºC y 24 ºC). Se instaló un registrador de datos ambientales inalámbrico en una localidad de cada grupo topográfico para determinar las tendencias generales de la temperatura de los grupos topográficos estudiados. Además, se evaluó la masa de las semillas para determinar si esta variable está influenciada por las características topográficas de cada localidad. El porcentaje final de germinación se vio afectado por los tratamientos de temperatura pero no por los grupos topográficos. Hypericum balearicum no mostró un patrón claro de FGP en función de la temperatura, aunque los resultados sugieren que esta especie podría tener una alta plasticidad de germinación a 14, 16, 18, 20, 22 y 24 ºC. La temperatura, así como la interacción entre la temperatura y el grupo topográfico, tuvo un efecto significativo en la T50: el grupo de costa presentó un rango de temperatura óptima en la velocidad de germinación más estrecho que los grupos cima de montaña y valle. El T0 se vio afectado tanto por la temperatura como por el grupo topográfico: el grupo de cima de montaña y de valle mostraron un valor más bajo de T0 en comparación con el grupo costero en todas las temperaturas. Por otra parte, H. balearicum mostró los valores más altos de T50 y T0 a 12 ºC y los valores más bajos a altas temperaturas (22 ºC y 24 ºC) en todos los grupos topográficos, exceptuando el grupo de cima de montaña a 24 ºC. Las diferencias interpoblacionales en función de la temperatura en T50 y T0 fueron coherentes con los parámetros de temperatura registrados en cada grupo topográfico. Hypericum balearicum germina en el rango de temperatura óptimo de las especies mediterráneas, aunque si hay un aporte de humedad también podrían germinar durante el verano. En conclusión, este estudio demuestra la importancia de tener en cuenta las diferencias interpoblacionales en los requisitos de germinación en función de la temperatura para determinar cómo responderán las plantas a los cambios ambientales. Además, este estudio mejora el conocimiento de los requisitos de germinación de H. balearicum.