Thesis:

Influencia de las ceras cuticulares sobre la inflamabilidad de especies nativas del bosque esclerófilo de Chile

A pesar de la creciente crisis global de incendios forestales, existe un área de la química vegetal que ha permanecido mayormente inexplorada en relación con la inflamabilidad: las ceras cuticulares. Las ceras cuticulares constituyen una fuente importante de compuestos químicos alifáticos de cadena larga (C20 y C34), principalmente ácidos grasos y sus derivados, como alcoholes, aldehídos, cetonas y ésteres, que podrían poseer propiedades que facilitan la ignición (puntos de inflamación relativamente bajos). Las ceras cuticulares representan un recubrimiento protector que actúa como un mecanismo adaptativo fundamental para tolerar el estrés biótico y abiótico, y actualmente, sobre todo, frente al cambio climático. Precisamente, las especies esclerófilas se caracterizan por presentar un alto contenido de cera cuticular en sus hojas. El objetivo central de este estudio fue investigar la relación entre la inflamabilidad y los rasgos químicos cuticulares de las hojas de especies nativas del bosque esclerófilo chileno. Nuestros principales resultados demuestran que una alta concentración de ceras cuticulares promueve la inflamabilidad, siendo la fracción de no-alcanos el principal contribuyente. La fracción de alcanos estuvo presente en la totalidad de las especies analizadas, constituyendo, en promedio, el 29% del contenido total de ceras. Esta fracción fue dominante en Quillaja saponaria, siendo el nonacosano y el heptacosano los compuestos químicos más representativos para todas las especies. En contraste, la fracción de no-alcanos representó la porción mayoritaria (71%), alcanzando sus máximos contenidos en Persea lingue y Cryptocarya alba. La inflamabilidad de las especies se clasificó en tres grupos: alta, media y baja. Se determinaron con una inflamabilidad alta P. lingue y C. alba, de perfiles químicos similares, caracterizados por una mayor concentración de ceras dominadas por no-alcanos, con la cetona (16-hentriacontanona) como compuesto clave. En contraste, las especies del grupo menos inflamable, Q. saponaria y Colliguaja odorífera, presentaron el menor contenido total de ceras. Lithraea caustica fue una especie de inflamabilidad intermedia con una alta diversidad de compuestos químicos. Dado que el bosque esclerófilo ha sido declarado como degradado y que está constantemente amenazado por los incendios forestales, la identificación de estos rasgos químicos inflamables en las especies nativas provee una respuesta científica esencial para mejorar la gestión del paisaje y la prevención de incendios en el ecosistema.

Despite the growing global wildfire crisis, there is an area of plant chemistry that has remained largely unexplored in relation to flammability: cuticular waxes. Cuticular waxes constitute an important source of long-chain aliphatic chemical compounds (C20 and C34), mainly fatty acids and their derivatives, such as alcohols, aldehydes, ketones, and esters, which could possess properties that facilitate ignition (relatively low flash points). Cuticular waxes represent a protective coating that acts as a fundamental adaptive mechanism to tolerate biotic and abiotic stress, particularly in the current context of climate change. Sclerophyllous species, in particular, are characterized by a high cuticular wax content in their leaves. The central objective of this study was to investigate the relationship between flammability and the cuticular chemical traits of leaves from native species of the Chilean sclerophyllous forest. Our main results demonstrate that a high concentration of cuticular waxes promotes flammability, with the non-alkane fraction being the main contributor. The alkane fraction was present in all the analyzed species, constituting, on average, 29% of the total wax content. This fraction was dominant in Quillaja saponaria, with nonacosane and heptacosane being the most representative chemical compounds across all species. In contrast, the non-alkane fraction accounted for the majority (71%), reaching its highest levels in Persea lingue and Cryptocarya alba. The flammability of the species was classified into three groups: high, medium, and low. P. lingue and C. alba were determined to have high flammability, showing similar chemical profiles characterized by a higher concentration of waxes dominated by non-alkanes, with the ketone (16-hentriacontanone) as a key compound. In contrast, the species in the least flammable group, Q. saponaria and Colliguaja odorifera, presented the lowest total wax content. Lithraea caustica exhibited intermediate flammability with a high diversity of chemical compounds. Given that the sclerophyllous forest has been declared degraded and is constantly threatened by wildfires, the identification of these flammable chemical traits in native species provides an essential scientific response to improve landscape management and fire prevention in the ecosystem.