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Darwiniana, nueva serie

versión impresa ISSN 1850-1702

Darwiniana vol.48 no.1 San Isidro ene./jun. 2010

 

GENÉTICA

La identidad de Vernonia Setososquamosa (Asteraceae, Vernonieae): evidencias cromosómicas y palinológicas

María Betiana Angulo & Massimiliano Dematteis

Instituto de Botánica del Nordeste (UNNE-CONICET), Casilla de Correo 209, 3400 Corrientes, Argentina; mdematteis@agr.unne.edu.ar (autor corresponsal).

Resumen

Vernonia setososquamosa (Asteraceae, Vernonieae) ha sido considerada por diferentes autores como un sinónimo de V. remotiflora, como una variedad de este taxón o como una especie diferente. En este trabajo se analizó la morfología de los cromosomas y el polen de ambas entidades en busca de datos que permitan determinar el estatus de V. setososquamosa. Este último taxón mostró un número de cromosomas somáticos de 2n=2x=30, con el cariotipo compuesto por 22m + 6sm + 2st, mientras que V. remotiflora presentó 2n=2x=28 y una fórmula cariotípica con 22m + 4sm + 2st. El polen de estas entidades es tricolporado, equinolofado, con lagunas dispuestas en un patrón regular, pero los granos de V. setososquamosa presentaron lagunas polares, que resultaron ausentes en V. remotiflora. Los resultados apoyan el tratamiento de V. setososquamosa y V. remotiflora como especies diferentes.

Palabras clave. Cariotipo; Compositae; Cromosomas; Morfología polínica.

Abstract

The identity of Vernonia setososquamosa (Asteraceae, Vernonieae): chromosomal and palynological evidence.

Vernonia setososquamosa (Asteraceae, Vernonieae) has been considered by several authors as a synonym of V. remotiflora, as a variety of this taxon or a quite different, independent species. We analyzed chromosome and pollen morphology of both entities looking for information to clarify the status of V. setososquamosa. The latter taxon showed a somatic chromosome number of 2n=2x=30 with the karyotype composed of 22m + 6sm + 2st, while on the other hand V. remotiflora presented 2n=2x=28 and a karyotype formula having 22m + 4sm + 2st. The pollen of both entities was tricolporate, echinolophate, with lacunae disposed in a regular pattern; however, V. setososquamosa presented polar lacunae, whereas V. remotiflora did not. The results support the treatment of V. setososquamosa and V. remotiflora as different species.

Keywords. Chromosomes; Compositae; Karyotype; Pollen morphology.

Introduction

La tribu Vernonieae Cass. constituye uno de los grupos más grandes de las Asteraceae, con alrededor de 1.700 especies distribuidas en las regiones tropicales de Asia, África y América. La mayoría de las especies pertenecen al extenso género Vernonia Schreb., que comprende alrededor de 1000 especies, de las cuales 350 crecen en Sudamérica (Cristóbal & Dematteis, 2003).
Las especies de este género presentan una gran variación en el hábito y la morfología, lo cual llevó a diferentes autores a adoptar distintos criterios en la delimitación taxonómica a nivel genérico o infragenérico. En una serie de publicaciones compiladas recientemente, Robinson (1999) circunscribe Vernonia a Norteamérica y segrega todas las especies sudamericanas a 16 nuevos géneros. A pesar de ello, en la mayoría de los trabajos actuales se acepta el género Vernonia en sentido amplio. Varios autores consideran que la elevación de las distintas secciones a nivel genérico es prematura y no resuelven totalmente el problema, ya que se conoce poco sobre algunos aspectos de la biología de numerosas especies (Hind, 1993; Keeley & Jansen, 1994).
Una de las especies poco conocidas es Vernonia setososquamosa Hieron., descrita originariamente para la zona de Orán en la provincia de Salta (Argentina). Esta entidad fue incluida en varios tratamientos taxonómicos posteriores a su descripción, pero la mayoría de ellos le han asignado un estatus diferente. En la revisión de las Vernonieae argentinas, Cabrera (1944) la consideró una variedad de V. remotiflora L.C.Rich. sobre la base de las semejanzas morfológicas, criterio que fue seguido por estudios posteriores (Cabrera, 1974; Cabrera & Freire, 1999). Por su parte, Robinson (1999), en un listado de las Vernonieae del continente Americano, incluyó a V. setososquamosa como la sinonimia de V. remotiflora. En la revisión de la tribu Vernonieae para la Flora Fanerogámica Argentina, Cristóbal & Dematteis (2003) consideraron a éstas como especies diferentes, sobre la base de algunos caracteres morfológicos como la presencia de pelos en la corola, el tamaño de los capítulos y el hábito de las plantas.
Sobre la base de las diferencias encontradas, se decidió realizar un análisis más amplio que incluya características cromosómicas y palinológicas, que no fueron consideradas anteriormente, con el propósito de constatar el estatus de ambas entidades. Ambos tipos de estudios han resultado de utilidad en la taxonomía de las Vernonieae, tanto para diferenciar especies relacionadas (Dematteis, 1998, 2004; Dematteis & Pire, 2008), como para distinguir grupos o secciones de los distintos géneros de la tribu (Robinson, 1999; Dematteis & Salgado, 2001; Skvarla et al., 2005; Dematteis et al., 2007; Keeley & Robinson, 2009; Angulo & Dematteis, 2010). Desde el punto de vista cromosómico, Vernonia muestra una gran variación en números básicos, los cuales oscilan entre x=9 y x=19 (Dematteis, 2002; Angulo & Dematteis, 2009). En cuanto a la morfología del polen, para el género se han descrito 10 tipos diferentes de granos en base a las aberturas y escultura de la exina (Dematteis & Pire, 2008). Por lo tanto, el objetivo del este estudio fue analizar material de V. remotiflora y V. setososquamosa para aportar datos que permitan determinar si constituyen dos especies diferentes o si, por el contrario, son taxones coespecíficos.

Materiales y métodos

El material de herbario de los individuos examinados se encuentra depositado principalmente en el Instituto de Botánica del Nordeste (CTES). Los ejemplares utilizados para los estudios cromosómicos (*) y para morfología polínica (+) se detallan a continuación:
V. setososquamosa: ARGENTINA. Salta. Depto. Orán. Ruta 50, 2 km al Wde San Ramón de la Nueva Orán, 4-XII-2005, M. M. Arbo et al. 8993 (+). BOLIVIA. Santa Cruz. Prov. Ibáñez. 1/2 km del Rio Pejí, entre Mora y Santa Cruz de la Sierra, 30-III-2006, M. Dematteis et al. 1994 (*).
V. remotiflora: ARGENTINA. Misiones. Depto. Leandro N. Alem. 7 km al E de L. N. Alem, 11-II-2003, V. Maruñak 1003 (+). Depto. San Pedro. Paraje Paraíso, 4-III-2003, H. Keller 2070 (*).
Para el análisis cromosómico se obtuvieron placas metafásicas de cromosomas mitóticos a partir de semillas germinadas recientemente en cajas de petri. Las raicillas fueron pretratadas durante 3-4 h en 8-hidroxiquinoleína 0,002 M a temperatura ambiente y en algunos casos en solución saturada de Bromonaftaleno. Posteriormente, éstas fueron fijadas en una mezcla de alcohol absoluto y ácido acético (solución de Carnoy I) en proporción 3-1 (v/v), y conservadas en alcohol 70º hasta su posterior análisis. La tinción se efectuó mediante la técnica de Feulgen, previa hidrólisis durante 8 minutos en ácido clorhídrico 1N a 60 ºC.
Para la confección de los cariotipos se dibujaron cromosomas metafásicos con microscopio binocular convencional provisto de tubo de dibujo (x 3400). La posición del centrómero se determinó mediante el índice centromérico: IC = brazo corto x 100 / largo total del cromosoma, de acuerdo a la metodología sugerida por Levan et al. (1964). La longitud total del cariotipo (LTC) se calculó sumando el promedio de la longitud de cada par de cromosomas. La longitud cromosómica media (LM) se estimó dividiendo la LTC por el número de pares cromosómicos de cada especie. El rango de variación de la longitud (R) indica el largo promedio del cromosoma de menor y mayor longitud del cariotipo. La asimetría del cariotipo se estimó empleando los índices intra (A1) e intercromosómicos (A2) sugeridos por Romero Zarco (1986). El cálculo de estos índices se realizó siguiendo las siguientes fórmulas:

Índice intracromosómico:

donde b1 y B1 son las longitudes de los promedios de los brazos cortos y largos respectivamente, y "n" el número de pares de cromosomas.

Índice íntercromosómico:

donde "S"es la desviación típica y "X" la media de la longitud de los cromosomas.
Tanto para los recuentos cromosómicos como para la determinación de los cariotipos, se analizaron 10 individuos diferentes para cada especie. Los diferentes parámetros cromosómicos se obtuvieron a partir de la medición de 15 placas metafásicas en cada especie.
Para realizar el análisis estadístico se comprobó que los datos tengan distribución normal mediante el Test de Shapiro Wilk (W= 0,855; p=0,10). Se compararon las medias de las longitudes cromosómicas entre las especies analizadas mediante la prueba T de Student con un nivel de significación de a=0,05. El análisis fue realizado con el software Infostat (versión 2008).
Las preparaciones de granos de polen se obtuvieron a través de la extracción de una o dos flores jóvenes de ejemplares de herbario de cada especie, luego de lo cual fueron acetolizados siguiendo el procedimiento sugerido por Erdtman (1966). Para microscopia óptica (MO), los granos de polen fueron montados en un portaobjetos usando gelatina glicerinada y posteriormente examinados en un microscopio Zeiss Axioplan. Los preparados permanentes se hallan depositados en la Palinoteca de la Universidad Nacional del Nordeste (PAL-CTES).
Las diferentes medidas de los granos, tales como eje polar (P), diámetro ecuatorial (E) y espesor de la exina, se estimaron a partir de un mínimo de 30 granos por cada muestra. Para microscopia electrónica de barrido (MEB), los granos acetolizados fueron lavados primero en alcohol 96º y alcohol absoluto, luego metalizados con oro-paladio y posteriormente examinados con un microscopio JEOL 5800 LV. La terminología empleada para la descripción de los granos de polen es la sugerida por Keeley & Jones (1979) y Punt et al. (1994).
Las fotografías de microscopio óptico se obtuvieron mediante una cámara digital Canon Power Shot A640.

Resultados

Número cromosómico y cariotipo (Tabla 1)
Vernonia remotiflora presentó un número de cromosomas somáticos de 2n=28 (Fig. 1A), con un cariotipo constituido por 22 cromosomas metacéntricos, 4 submetacéntricos y 2 subtelocéntricos (Fig. 1C). El tamaño cromosómico promedio fue de 1,65 µm, oscilando entre 1,27 y 2,12 µm. La longitud total del cariotipo resultó de 46,20 µm y el índice centromérico medio 43,43.

Tabla 1. Número cromosómico somático (2n), formula cariotípica, longitud cromosómica media (LM), rango (R), longitud total de cariotipo (LTC), índice centromérico promedio (IC) e índices de asimetría inter (A1) e intracromosómicas (A2) de Vernonia remotiflora y V. setososquamosa.


Fig. 1. Cromosomas somáticos (A-B) e idiogramas de las dos especies estudiadas (C-D). A, Vernonia remotiflora, 2n=28. B, V. setososquamosa, 2n=30. C, Vernonia remotiflora, 22m + 4sm + 2st. D, V. setososquamosa, 22m + 6sm + 2st. Escalas: A-B = 2.5 µm, C-D = 1µm.

Vernonia setososquamosa presentó un número de cromosomas de 2n=30 (Fig. 1B), con el cariotipo formado por 22 cromosomas metacéntricos, 6 submetacéntricos y 2 subtelocéntricos (Fig. 1D). La longitud cromosómica media fue de 1,92 µm y los cromosomas oscilaron de tamaño entre 1,47 y 2,36 µm. La longitud total del cariotipo fue de 57,60 µm, en tanto que el índice centromérico medio resultó 43,19.
Los resultados del análisis estadístico indican que existen diferencias significativas entre las longitudes cromosómicas medias de ambas especies (t=3,23; p=0,012).

Morfología del polen

Vernonia remotiflora mostró granos oblatoesferoidales a esferoidales (P/E = 0,99-1,00), tricolporados, equinolofados. Colpos muy largos, poros subcirculares. P = 28,56 (31,37) 32,64 µm, E = 28,50 (30,50) 32,70 µm. Exina de 4,08-5,44 µm de espesor. Tectum discontinuo, microperforado, lagunas con contorno y disposición regular, sin laguna polar (Fig. 2A-C). Espinas de 1,30 (1,56) 2,00 µm long., agudas en el ápice (Fig. 3A-B).


Fig. 2. Granos de polen (microscopio óptico, luz blanca) de Vernonia remotiflora (A-C) y V. setososquamosa (D-F). A, D, vista polar. B, E, vista ecuatorial, mesocolpo. C, F, vista ecuatorial, colporo. Escala = 10µm.


Fig. 3. Granos de polen (microscopio electrónico de barrido) de Vernonia remotiflora (A-B) y V. setososquamosa (C-D). A, vista polar. B, vista ecuatorial, mesocolpio. C, vista polar. D, vista ecuatorial, detalle del colporo. Escalas: A-C = 10µm, D = 5µm.

Vernonia setososquamosa presentó granos de polen oblato-esferoidales a esferoidales (P/E = 0,96-1,00), tricolporados, equinolofados. Colpos largos, poros lalongados a subcirculares. P = 36,73 (37,89) 39,44 µm, E = 36,72 (38,08) 40,80 µm. Exina de 4,5-5,5 µm de espesor. Tectum discontinuo, densamente microperforado, lagunas de contorno más o menos regular, laguna polar presente (Fig. 2D-F). Espinas de 1,36 (1,58) 2,04 µm long., agudas en el ápice (Fig. 3C-D).

Discusión y conclusiones

Los resultados obtenidos muestran que Vernonia remotiflora (2n=2x=28) es diploide con número básico x=14, mientras que V. setososquamosa también es diploide (2n=2x=30) pero con x=15. Ambos números básicos se han informado antes para otras especies sudamericanas del género Vernonia, principalmente de la subsect. Lepidaploa Cass., en donde se conocen taxones con x=14, x=15 y x=16 (Dematteis, 2002). Vernonia remotiflora ya había sido estudiada previamente y todos los recuentos efectuados concuerdan con el guarismo observado en el presente trabajo (Dematteis, 1996; Dematteis et al., 2007). Sin embargo, un estudio cariotípico previo menciona 16m + 12sm como fórmula cariotípica para esta especie (Dematteis, 1996), que difiere de la encontrada aquí (22m + 4sm + 2st). Tales diferencias sugieren la posible ocurrencia de variaciones cromosómicas estructurales en V. remotiflora. Por su parte, en V. setososquamosa no existían estudios previos, debido a lo cual el número de cromosomas y el cariotipo son presentados aquí por primera vez.
Debido a la diferencia en el número de cromosomas, las dos entidades se pueden distinguir también por la fórmula cariotípica, ya que V. setososquamosa (22m + 6sm + 2st) presenta un par más de cromosomas submetacéntricos que V. remotiflora (22m + 4sm + 2st). Además de la fórmula cariotípica, se pueden diferenciar por el tamaño promedio de los cromosomas, valor que resulta mucho mayor en V. setososquamosa, mostrando ambas especies diferencias significativas en las longitudes cromósomicas medias.
En cuanto a la morfología del polen las dos entidades analizadas presentan las mismas características generales, pero defieren principalmente en la ornamentación de la exina. El polen de V. setososquamosa presenta una laguna en cada polo, mientras que los granos de V. remotiflora carecen de ella. Ambos tipos de polen se han descrito previamente para Vernonia y otros géneros afines de la tribu. El tipo de polen presente en V. setososquamosa fue denominado "tipo C" por Keeley & Jones (1979), mientras que la forma polínica presente en V. remotiflora ha sido designada tipo "G" por Robinson (1990).
Los estudios sobre morfología polínica son muy abundantes en la tribu Vernonieae debido a la importancia taxonómica de esta característica (Skvarla et al., 2005; Dematteis & Pire, 2008). Sin embargo, generalmente el tipo de polen ha sido empleado en las Vernonieae para diferenciar géneros o secciones de algún género (Jones, 1979), debido a que, por lo común, las especies relacionadas tienden a presentar la misma morfología polínica (Robinson, 1999). El hallazgo de diferentes tipos de polen en especies relacionadas no es común en el género Vernonia, pero se observa con frecuencia en la sect. Lepidaploa, para la cual se han descrito cuatro formas distintas de granos (Robinson, 1990).
Tal como lo señalan Cristóbal & Dematteis (2003), las mayores diferencias exomorfológicas entre V. setososquamosa y V. remotiflora se presentan en el hábito, el ápice de las hojas, el tamaño del involucro, la forma de los filarios y los pelos de la corola. Vernonia setososquamosa es una hierba perenne y tiene hojas aristadas en el ápice, involucro de 12-14 mm de altura, filarios largamente aristados y lóbulos de la corola con pelos y papilas diminutas en el extremo. Por su parte, V. remotiflora es una hierba anual, con hojas agudas, involucro de 6-8 mm de altura, filarios acuminados en el ápice y lóbulos de la corola glabros.
En cuanto a los cromosomas y a la morfología polínica, los resultados muestran que las diferencias entre los taxones analizados son aun más conspicuas. Ambas entidades tienen distinto número de cromosomas y cariotipo, y además muestran diferente tipo de polen. Los datos anteriores indican que V. remotiflora y V. setososquamosa constituyen dos especies diferentes y no pueden ser tratadas como variedades de una misma especie.

Agradecimientos

A Valeria Mambrin y a Carolina Peichoto del Instituto de Botánica del Nordeste por la colaboración en la preparación de las muestras de polen y en la toma de fotografías con MEB respectivamente. Este trabajo se realizó mediante el apoyo financiero del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Tecnológicas (CONICET) y la Secretaría General de Ciencia y Técnica de la Universidad Nacional del Nordeste (UNNE).

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