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Data from: Flexible drought deciduousness in a neotropical understory herb

Citation

Harenčár, Julia (2022), Data from: Flexible drought deciduousness in a neotropical understory herb, Dryad, Dataset, https://doi.org/10.7291/D18H4S

Abstract

PREMISE OF THE STUDY: Adaptive divergence across environmental gradients is a key driver of speciation. Precipitation seasonality gradients are common in the tropics, yet drought adaptation is almost entirely unexplored in neotropical understory herbs. We examine two recently diverged neotropical spiral ginger species, one adapted to seasonal drought and one reliant on perennial water, to uncover physiological and life history traits involved in drought adaptation.

METHODS: We combine ecophysiological trait measurements in the field and greenhouse with experimental and observational assessment of real-time drought response to determine how Costus villosissimus (Costaceae) differs from C. allenii to achieve drought adaptation.

KEY RESULTS: We find that drought-adapted C. villosissimus has several characteristics indicating flexible drought avoidance via semi-drought-deciduousness and a fast economic strategy. Although the two species do not differ in water use efficiency, C. villosissimus has a more rapid growth rate, higher light-saturated photosynthetic rate, higher leaf nitrogen, higher stomatal pore density, lower stem density, and lower leaf mass per area. These fast economic strategy traits align with both field-based observations and experimental dry-down results.  When faced with drought, C. villosissimus displays facultative drought-deciduousness, losing lower leaves during the dry season and rapidly growing new leaves in the wet season.

CONCLUSIONS: Our research reveals a drought avoidance strategy previously undocumented in neotropical herbs. This divergent drought adaptation evolved in the last ~1my and is critical to reproductive isolation between C. villosissimus and C. allenii, indicating that adaptive shifts to drought adaptation may be an underappreciated axis of neotropical understory plant diversification.

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PREMISA DEL ESTUDIO: La divergencia adaptativa a lo largo de gradientes ambientales es un factor clave de la especiación. Los gradientes de estacionalidad de la precipitación son comunes en los trópicos, sin embargo, la adaptación a la sequía es casi inexplorada en las hierbas neotropicales del sotobosque. Examinamos dos especies de caña agria neotropicales que divergieron recientemente , uno adaptado a la sequía estacional y otro que depende del agua perenne, para descubrir la base de la adaptación a la sequía.

MÉTODOS: Combinamos mediciones ecofisiológicas en el campo y el invernadero con una evaluación experimental y observacional de la respuesta a la sequía en tiempo real para determinar cómo Costus villosissimus (Costaceae) difiere de C. allenii para lograr la adaptación a la sequía.

RESULTADOS CLAVE: Encontramos que C. villosissimus, que está adaptado a la sequía, tiene varias características que indican que evita la deshidratación a través de la caducididad y una estrategia de vida rápida. Aunque las dos especies no difieren en la eficiencia del uso del agua, C. villosissimus tiene una tasa de crecimiento más rápida, menor masa foliar por área, menor densidad del tallo, mayor nitrógeno foliar y una fuerte tendencia de mayores tasas fotosintéticas saturadas de luz. Estos atributos de la estrategia de vida rápida se alinean tanto con las observaciones basadas en el campo como con los resultados experimentales de sequía. Para sobrevivir a la sequía, C. villosissimus es caducifolia facultativa, perdiendo hojas inferiores durante la estación seca y creciendo rápidamente hojas nuevas en la estación húmeda.

CONCLUSIONES: Revelamos una estrategia de adaptación a la sequía que, hasta donde sabemos, no ha sido documentada previamente en hierbas tropicales. Esta adaptación divergente a la sequía evolucionó recientemente y es un componente importante del aislamiento reproductivo entre C. villosissimus y C. allenii, lo que indica que los cambios adaptativos para sobrevivir a la sequía estacional pueden ser un eje subestimado de la diversificación de las plantas del sotobosque neotropical.

Methods

See methods in Harenčár, J.G., E. Ávila-Lovera, G.R. Goldsmith, G.F. Chen, K.M. Kay. (in review). Avoidance of seasonal drought in a neotropical understory herb. American Journal of Botany

Funding

National Science Foundation, Award: DEB-1737878 to KMK

Jean Langenheim Endowed Graduate Fellowship, Award: NA