Phenotypic plasticity of ecotypes across habitats

Abstract

Phenotypic plasticity is the ability of a genotype toproduce multiple phenotypes depending on the environmental conditions and it can allow persistenceof populations in heterogeneous habitats or underclimate change. Therefore, phenotypic plasticity canplay a major role in the divergence of populationsacross habitats. Trade-offs in plant performance invarious habitats can give rise to the evolution ofspecialized ecotypes which are locally adapted (specialized) populations of the same species in distinctenvironments. According to the specialization hypothesis, specialization of ecotypes to either relatively favorable or unfavorable habitats results in increased or decreased phenotypic plasticity, respectively. The presence of phenotypic plasticity differences among ecotypes can be easily detected byexamining their performances at home (native) versus foreign (alien) environments in reciprocal fieldexperiments. In this meta-analysis, I compared phenotypic plasticity of ecotypes specialized in favorableand unfavorable habitats to test the specializationhypothesis by extracting data from 47 empiricalstudies. Log response ratio (LRR) and plasticity index (PIv) were used as effect sizes to detect andquantify significant differences in phenotypic plasticity of ecotypes across habitats. The overall resultindicated that it was failed to find an effect of habitatorigin on phenotypic plasticity expression of ecotypes. Specialization to either favorable or unfavorable habitats may not alter phenotypic plasticity expression in ecotypes. The interplay between phenotypic plasticity and specialization is quite complexand results of this study may shed light into thesetwo important evolutionary mechanisms in plantecology which have implications for biodiversityconservation, environmental management, agricultural industry, and ecosystem services.

Özet

Fenotipik plastisite, bir genotipin çevresel koşullara bağlı olarak birden fazla fenotip üretebilme yeteneğidir ve popülasyonların heterojen habitatlarda ya da iklimsel değişiklik altında sürekliliğini sağlayabilir. Bu nedenle, fenotipik plastisite habitatlar boyunca popülasyonlar arasındaki ayrımında önemli bir rol oynayabilir. Çeşitli habitatlarda bitkilerin performanslarındaki ödünleşim, özelleşmiş ekotiplerin evrimleşmesine neden olabilir. Ekotipler, aynı türün farklı ortamlarda yerel olarak özelleşmiş popülasyonlarıdır. Özelleşme (specialization) hipotezine göre, ekotiplerin nispeten elverişli ya da elverişsiz habitatlara özelleştirilmesi, fenotipik plastisitenin sırasıyla artmış veya azalmış olmasına neden olur. Ekotipler arasındaki fenotipik plastisite farklılıklar, arazilerde karşılıklı deneylerde evdeki (yerli) ve yabancı (yabancı) ortamlardaki performanslarını inceleyerek kolayca tespit edilebilir. Bu meta-analiz çalışmasında, elverişli ve elverişsiz habitatlarda özelleşmiş ekotiplerin fenotipik plastisitesini, 50 ampirik çalışmadan elde edilen verileri çıkararak özelleşme (specialization) hipotezini test etmek için karşılaştırdım. Ekotiplerin habitatlar boyunca fenotipik plastisitesindeki önemli farklılıkları tespit etmek ve ölçmek için logaritmik yanıt oranı (LRR) ve plastisite indeksi (PIV) etki büyüklükleri olarak kullanılmıştır. Genel sonuç, ekotiplerin fenotipik plastisite ekspres yonu üzerinde habitat kökenli bir etki olmadığını göstermiştir. Elverişli ya da elverişsiz habitatlara yönelik özelleşmeler ekotiplerde fenotipik plastisite ekspresyonunu değiştirmedi. Fenotipik plastisite ile özelleşme arasındaki karşılıklı etkileşim oldukça karmaşıktır ve bu çalışmanın sonuçları, bitki ekolojisinde biyoçeşitliliğin korunması, çevre yönetimi, tarımsal sanayi ve ekosistem hizmetlerine etkilleri olan bu iki önemli evrim mekanizmasına ışık tutabilir.