Lilloa 55 (2): 8-16, 7 de diciembre de 2018

Artículo original https://doi.org/10.30550/j.lil/2018.55.2/2

Recuentos cromosómicos y análisis cariotípicos en Rebutia krainziana y R. minuscula subsp. wessneriana (Cactaceae, Cactoideae)

Chromosome counts and karyotype analysis in Rebutia krainziana and R. minuscula subsp. wessneriana (Cactaceae, Cactoideae)

Andrada, Aldo R.^1* ; Valeria de los A. Páez¹ ; Nora B. Muruaga²

¹Instituto de Genética.
²Herbario Fanerogámico-Herbario LIL. Fundación Miguel Lillo. Miguel Lillo 251, (T4000JFE) Tucumán, Argentina.

^* Autor corresponsal: arandrada@lillo.org.ar

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Resumen

El género Rebutia (Cactaceae-Cactoideae) es endémico de América del Sur; es particularmente importante en el noroeste argentino y el sur de Bolivia. En sentido amplio reúne aproximadamente 257 especies y se reportaron los números cromosómicos solamen- te para 10 de ellas. En este trabajo se realizaron recuentos cromosómicos y se estimó los cariotipos de Rebutia krainziana y R. minuscula subsp. wessneriana, mediante técnicas citoge- néticas clásicas. Los resultados demostraron que ambos taxones son diploides de acuerdo al número cromosómico básico x = 11 establecido para el género. El análisis cariotípico mostró diferencias en cuanto a las longitudes y morfología cromosómica. En este trabajo, por primera vez, se cita el número cromosómico y se estiman los cariotipos en ambos taxones.

Palabras clave: Cactus; cariotipo; cromosomas esporofíticos; nivel de ploidía.

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Abstract

The Rebutia genus (Cactaceae-Cactoideae) is endemic to South America, and particularly important in the Northwest of Argentina and South of Bolivia. Broadly speaking, approximately 257 species are clustered in the genus and only for ten of them chromosome numbers were reported. In this work chromosome counts and estimations of karyotypes of Rebutia krainziana y R. minuscula subsp. wessneriana were performed by classical cytogenetic techniques. According to the basic chromosome number x = 11 established for the genus, the results demonstrate that both taxa are diploids. The karyotype analysis shows differences with respect to length and morphology of chromosomes. In this contribution the chromosome numbers and karyotypes of both taxa were estimated for the first time.

Keywords: Cacti; karyotype; ploidy level; sporophytic chromosomes.

Original recibido el 12 de junio de 2013,
aceptado el 1 de octubre de 2013

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INTRODUCCI“N

La familia Cactaceae se compone de unas 2000 especies y alrededor de 200 géneros, es típica de regiones áridas y semiáridas, como también están representadas en zonas tropicales y en climas templados. Se distribuyen en el Nuevo Mundo desde el oeste y sur de Canadá hasta la Patagonia en la Argentina. En América del Norte, uno de los principales centros de diversidad es México, reúne la mayoría de los géneros y especies. En América del Sur, la diversidad se concentra prin- cipalmente en el sureste de Ecuador, Perú, noroeste de Chile, Bolivia, en el noroeste, sur y este de la Argentina, este y sur de Brasil, Paraguay y Uruguay (Barthlott y Hunt, 1993; Kiesling y Ferrari, 2005; Ortega Báes et al., 2010; Kiesling et al., 2011).

Las clasificaciones taxonómicas dividen a la familia Cactaceae en cuatro subfamilias: Pereskioideae, Opuntioideae, Maihuenioideae y Cactoideae (Schumann, 1898; Wallace, 1995; Anderson, 2001; Nyffeler, 2002). Esta última subfamilia contiene la mayoría de las especies descriptas y pueden ser terrestres, epífitas, arbóreas, arbustivas sin gloquidios y sin hojas desarrolladas, con tallos por lo general cilíndricos y globosos que presentan costillas y/o mamelones. La flora Argentina cuenta con representantes de las 4 subfamilias; reúne unos 37 géneros y unas 225 especies (Kiesling et al., 2008). La subfamilia Cactoideae, siguiendo el criterio de Anderson (2001), se clasifica en 9 tribus: Calymmantheae R.S. Wallace, Hylocereeae Buxb., Cereeae Salm-Dyck, Trichocereeae Buxb., Notocacteae Buxb, Rhipsalideae DC., Browningieae Buxb., Pachycereeae Buxb. y Cacteae Buxb. El género Rebutia K. Schum. se ubica en la tribu Trichocereeae, siguiendo criterios morfológicos, vegetativos y reproductivos (Kiesling et al., 2008; Kiesling et al., 2011). En sentido amplio, para el género se registran 257 nombres de especies (http://www.tropicos.org/). Sin embargo, Rebutia en sentido estricto, cuenta con 10 especies (Muruaga, 2014; Kiesling et al., 2014). Las especies del género habitan principalmente en el sur de Bolivia y en el noroeste de la Argentina, por encima de los 1000 m snm, en ambientes sombreados y húmedos de bosques y pastizales, sobre todo en verano. R. krainziana y R. minuscula (F.A.C. Weber ex Rebut)K. Schum. subsp. wessneriana (Bewer.) Muruaga, son endémicas de la Ar- gentina; ambas herbáceas, erectas a péndu- las, hasta de 6 cm de altura. Presenta tallos adultos globoso-deprimidos a cilíndricos, con costillas disueltas en mamelones. Flores diurnas, infundibuliformes, hasta de 8 cm de longitud. Entre otros caracteres, los taxones se pueden diferenciar: en el caso de Rebutia krainziana por la presencia de areolas con 9-15 espinas hasta de 4 mm longitud y flo- res amarillas, rojas a anaranjadas; en cam- bio R. minuscula subsp. wessneriana contiene areolas con más de 20 espinas de 25 mm longitud y flores rojas, anaranjadas a veces violeta-rosadas (Muruaga, 2014).

Los estudios citológicos en las Cactáceas establecieron como número básico x = 11. El 70% de las especies analizadas son diploides y el resto son poliploides, variando desde triploides hasta dodecaploides (Cota y Wallace, 1996; Ortolani, Mataquiero, Moro, 2007; Negrón- Ortiz, 2007; Moreno, Las Pe±as, Kiesling, Bernardello, 2011; Mena, Mercado-Ruaro, Olaide, Scheinvar, 2011; Mosti, Fiorini, Papini, 2011; Andrada, Páez, Lozzia, Muruaga, 2012; Páez, Andrada, Muruaga, 2013).

Los autores que trataron al género en sentido amplio registraron especies que presentan dos variantes de número gametofítico: n = 11 y n = 22, describiendo cariotipos simétricos de cromosomas peque±os, no obstante, la morfología estructural varía desde metacéntricos a telocéntricos con un bajo polimorfismo entre ellos (Ross, 1981; Mosti et al., 2011).

El objetivo de este trabajo es realizar un estudio comparativo de los cariotipos de Rebutia krainziana y R. minuscula subsp. wessneriana, representativas de la región monta±osa de la Argentina.

MATERIALES Y MÁTODOS

El material recolectado (Fig. 1) se en- cuentra depositado en el Herbario Fanerogámico de la Fundación Miguel Lillo (LIL).

Fig. 1 Hábitat y aspecto general de la planta. A-B) Rebutia krainziana. C-D) R. minuscula subsp. wessneriana.

Material estudiado

Rebutia krainziana: ARGENTINA. Prov. Jujuy, Dpto. Tumbaya, Loc. Paraje Barcena, 2300 m snm, 04-X-2006, Muruaga 509 (LIL).

Rebutia minuscula subsp. wessneriana: ARGENTINA. Prov. Jujuy, Dpto. Tumbaya, Loc. Volcán, 2092 m snm, 11-X-2004, Muruaga 390 (LIL).

Metodología

Las especies del género Rebutia son ex- tremadamente difíciles de hacer enraizar en condiciones de laboratorio, uno de los principales factores es el crecimiento de hongos que provoca la putrefacción del material. Para evitar el crecimiento de estos patógenos se empleó NaClO -­ al 5%, sin embargo, cuando se esterilizaron las plantas se inhibió el crecimiento de las raíces. Se obtuvieron raíces de 7 ejemplares bajo tratamientos alternados de temperaturas de 45°C y 10% de humedad durante una semana; transcurrido el tiempo, el protocolo continuó con 4 días más a 25°C y 90% de humedad. En el caso de R. krainziana solo fue posible obtener una raíz con divisiones celulares. Para el análisis mitótico, se pretrataron las raíces en 8 hidroxiquinoleina 0,002 M durante 24 horas a 4°C, inmediatamente después se lavaron con agua destilada y fijaron en solución de Farmer (alcohol etílico-ácido acético, 3:1), para ser finalmente conservadas en alcohol etílico al 70%.

Las raíces se colorearon y montaron con una gota de hematoxilina propiónica al 2%, previa hidrolisis ácida en HCl 1 N durante 15 minutos a 60°C.

La medición de los parámetros cariotí- picos se llevó a cabo con el programa Micromeasure 3.3 (Reeves, 2001) en 7 placas metafásicas como mínimo (una por individuo). Con Rebutia krainziana se efectúo una estimación del cariotipo, debido a que tan sólo se obtuvo una sola placa metafásica con cromosomas bien extendidos, que se podían analizar sin dificultades.

Las variables utilizadas en el presente es- tudio fueron: longitud total de los cromosomas (c); longitud del brazo largo (l) y corto (s), índice centromérico (Ic) y longitud del complemento cromosómico haploide (TCL). Los cromosomas se clasificaron de acuerdo a la metodología propuesta por Levan, Fredga, Sanberg (1964), mientras que las asimetrías cromosómicas se calcularon por la metodo- logía de Romero Zarco (1986). Se realizó un diagrama de dispersión, con los valores de los índices de asimetría intracromosómico A₁ e intercromosómico A₂, para comparar nues- tros resultados con los de otros autores.

Las microfotografías se obtuvieron con una cámara Qcolor 5 montada a un microscopio Olympus BX 43. La representación gráfica de los idiogramas y diagrama de dispersión, se editaron con el sofware CorelDraw X13.

RESULTADOS

En Rebutia krainziana se determinó el nú- mero cromosómico esporofítico 2n = 22 y una formula cariotípica de 20 m + 2 sm. La longitud total del complemento cromosómi- co haploide y la longitud cromosómica me- dia registrada fueron de 18,37 μm y de 1,67 μm respectivamente. El rango de variación de las longitudes cromosómicas medias fue de 2,26-1,54 μm (Fig. 2A); sus cromosomas se sitúan en la categoría de metacéntricos en base a su índice centromérico medio de 42,55. El cariotipo para esta especie sería unimodal con cromosomas de tama±o uni- forme y valores de índices de asimetría inter- cromosómica A₂ = 0,16 e intracromosómica de A₁ = 0,24, poniendo en evidencia un ca- riotipo simétrico. En la Tabla 1 se registra los parámetros para la estimación caritotípica de ambas especies.

Tabla 1. Parámetros morfométricos de los cromosomas de Rebutia krainziana y R. minuscula subsp. wessneriana.

Fig. 2. Cariograma. A) Rebutia krainziana. B) R. minuscula subsp. wessneriana. Escala 5 μm. Sat = satélites.

El estudio cariológico en Rebutia minuscula subsp. wessneriana determinó el número esporofítico de 2n = 22 cromosomas y una fórmula cariotípica de 22 m; en los brazos largos del primer par cromosómico se observaron satélites en posición terminal. La longitud total del complemento cromosómico haploide y la longitud cromosómica media fueron de 22,97 μm y de 2,09 μm respectivamente; el rango de variación de las longitudes cromosómicas medias fue de 2,68-1,62 μm (Fig. 2B). El índice centromérico medio fue de 42,38 situando a los cromosomas en la categoría de metacéntricos. El cariotipo es unimodal por la uniformidad en el tama±o cromosómico, justificado por el valor del índice de asimetría intercromosómica A₂ = 0,14. El índice de asimetría intracromosó- mica indica un cariotipo simétrico con A₁ = 0,24 (Tabla 2).

Tabla 2. Parámetros cariotípicos de los cromosomas de Rebutia krainziana y R. minuscula subsp. wessneriana.
Referencias: Longitud total del complemento (TCL). Longitud cromosómica media (c). Longitud cromosómica máxima y mín- ima (c max., c min.). ndice centromérico medio (i). ndice de asimetría intracromósomica (A1). ndice de asimetría intercro- mosómica (A2). Metacéntrico (m). Submetacéntrico (sm)..

El diagrama de dispersión fue realizado comparando nuestros resultados con los valores obtenidos por Mosti et al. (2011). En Rebutia los rangos observados en A 1 fueron de 0,24 en R. pygmaea (R. Fries) Britton & Rose y R. krainziana hasta de 0,41 en R. raulii Rauschy. Esta última especie mostró el valor de A₂ más bajo (0,11) mientras que a R. major (Rausch) Å ída le corresponde valor superior (0,30). Los taxones con índices de asimetría más afines a ambas especies estu- diadas en este trabajo son R. pygmaea (A₁ 0,24 y A₂ 0,14) y R. leucanthema Rausch (A₁ 0,32 y A₂ 0,14) (Fig. 3).

Fig. 3. Diagrama de dispersión comparativo entre los índices de asimetría intracromosómico A 1 e intercromosómico A 2 en el género Rebutia.

DISCUSI“N

Todos los recuentos efectuados en Rebutia se ajustan al número básico x = 11 propuesto para las Cactáceas (Cota y Wallace 1995, 1996; Das y Das 1998; Das, Mohanty, Das, 2000; Negrón-Ortiz, 2007; Ortolani et al., 2007; Castro, 2008; Andrada, Páez, Lozzia, Muruaga, Cristóbal, 2009; Andrada, Lozzia, Páez, Muruaga, 2011; Mena et al., 2011, Mo- reno et al., 2011; Mosti et al., 2011). En la bibliografía los autores mencionaron taxones diploides con n = 11 (2n = 22) como, por ejemplo, R. minuscula, R. steinbachii (Werderm.) Backeb., R. violaciflora K. Schum. y R. leucanthema, como así también se menciona taxones tetraploides con n = 22 (2n = 44), entre ellos se mencionan a R. kupperiana Boed., R. spegazziniana Backeb., R. pygmaea, R. raulii, R. steinmannii (Solms) Britton & Rose, R. major, R. diersiana Rausch, R. haa- gei Fri¨ & Schelle y R. gavazzii Mosti (Ross, 1981; Mosti et al., 2011). Aunque la biblio- grafía menciona recuentos cromosómicos de n = 11 para Rebutia minuscula, los autores no especificaron la categoría infraespecífica (subespecie, variedad, etc.) en la cual se realizaron los recuentos cromosómicos; no obstante, el número citado por ellos es concordante con nuestros recuentos de 2n = 22 para R. minuscula subsp. wessneriana de Jujuy (Argentina), los cuales serían inéditos para esta subespecie. R. krainziana también presentó 2n = 22 cromosomas y son los primeros recuentos cromosómicos llevados a cabo en la especie.

En ambos taxones analizados el cariotipo es simétrico y la mayoría de sus cromosomas son metacéntricos, coincidiendo con los antecedentes para la familia (Grimaldo-Juárez, García-Velázquez, Ortíz-Cerecere, Ruíz-Posadas, 2001).

de las Rebutia fueron bastante simétricos y que sus índices de asimetría presentaban variaciones significativas (A 1 = 0,24-0,41 y A 2 = 0,11-0,30). Al comparar los índices de asimetría A 1 y A 2 entre Rebutia krainziana y R. minuscula subsp. wessneriana con los taxones estudiados por Mosti et al. (2011), bajo los nombres de: Rebutia pygmaea (R. E. Fr.) Britton & Rose, R. gavazzii Mosti, R. haagei Fri¨ & Schelle, R. diersiana Rausch, R. steinmannii (Solms) Britton & Rose, R. major (Rausch) Å ída, R. raulii Rausch y R.leucanthema Rausch., es evidente que R. pygmaea junto con R. leucanthema presentan los índices con valores más similares a los obtenidos en nuestros resultados, como lo muestra el diagrama de dispersión (Fig. 3). Citogenéticamente hablando, de los taxones estudiados por Mosti et al. (2011) R. pygmaea podría considerarse el más relacionado con R. minuscula subsp. wessneriana, debido a que presentan idénticos valores (A₁ =14 y A₂ =24). Por otro lado, R. leucanthema es la única que comparte la característica de ser diploide, mostradas por la mayoría de las especies del género Rebutia.

Por otro lado, Muruaga (2014) sobre la base de un extenso trabajo de campo, revisión de material de herbario, materiales tipos y análisis de protólogos no incluye dentro de su estudio taxonómico en Rebutia a las especies consideradas por Mosti et al. (2011). Además de caracteres vegetativos, reproductivos y ambiente donde crecen, sumados a otros aspectos, que se detallan en el Apéndice I.

CONCLUSIONES

Los datos obtenidos de 2n = 22 en am- bos taxones coincide con el número básico x = 11 propuesto para la familia. Las dos especies analizadas son diploides, pudiéndose diferenciar entre sí por sus disímiles fórmulas cariotípicas, longitudes cromosómicas y presencia de satélite en los cromosomas de una de ellas, apoyando las diferencias morfológicas observadas.

La escasa información citogenética en el género es notoria, ya que del total de especies (257, incluyendo las sinonimias) solamente hay recuentos cromosómicos para aproximadamente el 7,5% de ellas y un número mucho menor para el cual se estimaron los cariotipos (4,5%). Esto puede deberse a que es problemático la obtención células en división a partir de raíces; como así también, según los autores, los diferentes criterios de clasificación taxonómica.

FUENTE DE FINANCIAMIENTO

Este estudio fue apoyado por la Fundación Miguel Lillo, en el marco de los proyectos CUP-B0013-1 y CUP-B0017-1 (Miguel Lillo 251, T4000JFE, Tucumán).

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Apéndice I. Caracteres vegetativos, reproductivos y ambiente donde crece Rebutia "sensu stricto” de acuerdo a Muruaga (2014).