Sobrevivencia Quillaja saponaria

Estimación sobrevivencia media por vivero

Se evaluó conjuntamente con INFOR y CCHEN la supervivencia de las plantas de Quillaja saponaria. Se sembraron las semillas irradiadas en los viveros tanto en la Región Metropolitana (CCHEN) como en la Región del Biobío (INFOR). Se efectuaron 4 repeticiones de 50 semillas por cada especie, irradiadas con dosis gamma de 0 Gy, 50 Gy, 100 Gy, 150 Gy, 200 Gy, 250 Gy y 350 Gy.

Las dosis LD30 y LD50, en este nuevo enfoque, se determinarían a partir del 70% y 50% de supervivencia respectivamente, considerando como supervivientes aquellas plantas que lograron desarrollar hasta el segundo par de hojas verdaderas en un tiempo predeterminado.

Estimación de la dosis letales

Para la estimación de las dosis letales, se procedió a modelar la variable de sobrevivencia utilizando dos enfoques principales: modelos lineales y modelos no lineales. Dentro del primer grupo se incluyeron un modelo lineal simple y un modelo polinómico de segundo grado, empleados como referencia para comparar el ajuste y la capacidad predictiva frente a los modelos no lineales.

En este último grupo se consideraron modelos logísticos de tipo logit y probit, ambos adecuados para datos de conteos y proporciones, ya que permiten modelar directamente la probabilidad de ocurrencia de un evento y respetan la relación entre la media y la varianza. Estos modelos ofrecen estimaciones más robustas e interpretables en términos de probabilidades y odds ratios. En los casos con sobredispersión o proporciones continuas en el intervalo (0,1), pueden emplearse extensiones como los modelos cuasi-binomiales, beta-binomiales o regresiones beta, que manejan mejor la variabilidad adicional en los datos.

Los valores de LD50 (dosis letal media) variaron según el modelo utilizado, al igual que la varianza explicada y los coeficientes estimados, aplicándose los modelos de manera individual en cada vivero para evaluar la variabilidad intraespecífica.

Modelos lineales

En la parte superior (A y B) se presentan los modelos lineales simples para CCHEN e INFOR respectivamente, los cuales muestran una tendencia negativa entre la dosis y la sobrevivencia, con pendientes relativamente uniformes. Sin embargo, estos modelos tienden a subestimar la reducción inicial y a sobreestimar la supervivencia a dosis altas, lo que indica un ajuste limitado para describir adecuadamente la respuesta biológica. Las estimaciones de LD₅₀ derivadas de estos modelos fueron de 197 Gy (CCHEN) y 159 Gy (INFOR).

En la parte inferior (C y D) se muestran los modelos polinómicos de segundo grado, los cuales describen de manera más realista la curvatura de la respuesta a la radiación, especialmente en las dosis intermedias. Estos modelos presentan un mejor ajuste visual y biológico, capturando la disminución progresiva de la sobrevivencia con el aumento de la dosis. Las LD₅₀ estimadas fueron ligeramente mayores (215 Gy para CCHEN y 140 Gy para INFOR), reflejando diferencias en la sensibilidad al tratamiento entre ambos viveros.

En conjunto, los resultados sugieren que los modelos no lineales (en especial los cuadráticos) representan mejor la relación dosis–respuesta, al permitir una descripción más flexible de la supervivencia frente a la radiación, mientras que los modelos lineales pueden ser útiles únicamente como referencia comparativa.

Modelos No - lineales

En la parte superior (E y F) se presentan los resultados del modelo probit, el cual muestra una curva sigmoide con una reducción gradual de la sobrevivencia a medida que aumenta la dosis. Este modelo describe adecuadamente la transición entre altas y bajas tasas de sobrevivencia, reflejando una respuesta biológica continua y coherente. Las dosis letales medias (LD₅₀) estimadas fueron de 125 Gy para CCHEN y 69 Gy para INFOR, lo que indica una mayor sensibilidad a la radiación en el vivero INFOR.

En la parte inferior (G y H) se muestran los modelos logit, que presentaron un ajuste muy similar al modelo probit, con ligeras diferencias en la pendiente y en las dosis letales estimadas (LD₅₀ = 126 Gy para CCHEN y 69 Gy para INFOR). En ambos casos, las curvas capturan de manera precisa la forma esperada de la respuesta dosis–efecto, representando mejor la variabilidad observada que los modelos lineales o cuadráticos.

En conjunto, los modelos no lineales logit y probit ofrecieron el mejor ajuste a los datos, proporcionando estimaciones de LD₅₀ y LD₇₀ más consistentes y biológicamente interpretables. Además, la forma sigmoide de las curvas coincide con el comportamiento esperado en organismos expuestos a radiación ionizante, evidenciando un umbral inicial de tolerancia seguido por una disminución progresiva de la sobrevivencia con el incremento de la dosis.

Fenotipificación Quillaja saponaria

Estadística descriptiva de variables fenotipicas

Del mismo modo se evaluaron conjuntamente las variables fenotípicas de crecimiento en plántulas de Quillaja saponaria obtenidas a partir de semillas que sobreviovieron a la irradiación. Las mediciones se realizaron a los 84 días posteriores a la siembra, considerando como indicadores de desarrollo la altura de planta, el largo de raíz, el peso fresco y el peso seco.

En los boxplots se observa una tendencia general de disminución de las variables de crecimiento con el aumento de la dosis aplicada. Las plantas del tratamiento control (0 Gy) presentaron los mayores valores en altura y biomasa, mientras que las dosis superiores a 300 Gy mostraron una reducción marcada en todas las variables medidas. Este comportamiento evidencia un efecto negativo progresivo de la radiación gamma sobre el desarrollo vegetativo, manifestado tanto en la parte aérea como en el sistema radicular.

Analisis de Componetes Principales (PCA) de variables fenotipicas

Se realizó un análisis de componentes principales (PCA) con las variables fenotípicas medidas en las plántulas de Quillaja saponaria, con el objetivo de generar un índice sintético que resumiera la arquitectura y el crecimiento general de las plantas. Este índice, representado por el primer componente principal (PC1), explicó la mayor proporción de la variabilidad total y fue posteriormente utilizado para ajustar un modelo lineal en función de las dosis de radiación gamma aplicadas.

Al observar las cargas del PC1 (74,2%), se aprecia que las variables peso fresco y peso seco presentan las mayores contribuciones al componente, seguidas por el largo de raíz, el número de hojas y la altura. Este patrón indica que el PC1 está fuertemente asociado con la biomasa total de las plantas, por lo que puede interpretarse como un índice de crecimiento general. En consecuencia, las variaciones del PC1 reflejan directamente la respuesta del vigor vegetal frente al aumento de la dosis de radiación, integrando en un solo valor los efectos combinados sobre la arquitectura aérea y subterránea.

Los dos primeros componentes principales explicaron el 85,6 % de la variación total, siendo el PC1 (74,2 %) el eje que resume el gradiente de crecimiento general, mientras que el PC2 (11,4 %) recoge posiblemente variaciones secundarias relacionadas con diferencias morfológicas menores entre individuos.

El gradiente de color, asociado a la dosis de radiación, muestra un patrón claro de desplazamiento a lo largo del eje PC1: las plantas provenientes de semillas con dosis bajas se ubican principalmente hacia valores positivos de PC1 y muestran una mayor variación, mientras que las de dosis altas tienden a valores negativos, pero a plantas más homogéneas. Este patrón indica que el aumento de la radiación produce una reducción progresiva en el vigor y la arquitectura de las plantas, reflejada en menores valores del índice de crecimiento sintetizado por el PC1.

Este resultado confirma que el uso de un índice compuesto (PC1) es una herramienta adecuada para evaluar de forma integrada los efectos de la radiación sobre el desarrollo de Q. saponaria, y sustenta el empleo de este componente en los modelos de regresión para la estimación de las dosis de reducción del crecimiento (RG₅₀ y RG₇₀).

El primer componente principal (PC1), obtenido a partir del análisis multivariado de las variables fenotípicas, fue utilizado como índice de crecimiento para modelar la respuesta de Quillaja saponaria frente al incremento de la dosis de radiación gamma. La regresión lineal entre PC1 y la dosis mostró una relación negativa altamente significativa, indicando una reducción progresiva del índice de crecimiento conforme aumenta la radiación.

A partir del modelo, se estimaron las dosis de reducción del crecimiento en un 50 % (RG₅₀ ≈ 90 Gy) y en un 30 % (RG₇₀ ≈ 58 Gy) respecto al control (0 Gy). Estos valores representan los umbrales a partir de los cuales el daño fisiológico comienza a manifestarse de manera notoria en la arquitectura y biomasa de las plantas. En consecuencia, el PC1 se confirma como un indicador sintético y sensible del efecto de la radiación, integrando las variaciones en altura, masa y desarrollo radicular en una única medida cuantitativa del vigor de las plántulas.

El análisis de componentes principales (PCA) permitió sintetizar la información morfológica de las plántulas de Quillaja saponaria en un índice de crecimiento representado por el primer componente (PC1), que explicó más del 70 % de la variabilidad total. Este índice mostró una disminución progresiva con el incremento de la dosis de radiación gamma, reflejando una pérdida gradual del vigor vegetal y una reducción en la biomasa total. El modelo lineal ajustado entre PC1 y la dosis permitió estimar valores de reducción del crecimiento del 50 % (RG₅₀ ≈ 90 Gy) y del 30 % (RG₇₀ ≈ 58 Gy), que marcan los umbrales de afectación fisiológica en las plantas jóvenes.

Cuando estos resultados se comparan con los obtenidos a partir de los modelos de supervivencia (LD₅₀ y LD₇₀), se observa una coincidencia notable en el rango de sensibilidad. Los valores de LD₅₀ estimados mediante los modelos no lineales (probit y logit), comprendidos entre 69 y 126 Gy, y los de LD₇₀ entre 4 y 51 Gy, se sitúan en el mismo orden de magnitud que los derivados del PCA. Esta concordancia sugiere que tanto la supervivencia como el crecimiento se ven afectados a partir de niveles similares de radiación, evidenciando una respuesta biológica coherente entre los distintos indicadores.

La integración de ambos enfoques —supervivencia y fenotipo— permite una interpretación más robusta del efecto de la radiación gamma. Mientras los modelos probit/logit describen la probabilidad de sobrevivencia ante el estrés ionizante, el PCA cuantifica las alteraciones en la arquitectura y desarrollo de las plantas sobrevivientes. En conjunto, estos análisis demuestran que las dosis por encima de 90 Gy representan un umbral crítico para Q. saponaria, donde la capacidad de crecimiento y regeneración se ve severamente comprometida.