Embriología, niveles de ploidía y fertilidad en especies de la subtribu Lepidaploinae (Vernonieae, Asteraceae)
La subtribu Lepidaploinae es un grupo monofilético que comprende alrededor de 320 especies, agrupados en trece géneros, que crecen principalmente en América del Sur y algunas pocas entidades que viven en la India Occidental. Las especies de los géneros Lessingianthus, Chrysolaena y Lepidaploa pos...
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| Autor principal: | |
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| Otros Autores: | |
| Formato: | Tesis doctoral |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Agrarias
2023
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://repositorio.unne.edu.ar/handle/123456789/52313 |
| Aporte de: |
| Sumario: | La subtribu Lepidaploinae es un grupo monofilético que comprende alrededor
de 320 especies, agrupados en trece géneros, que crecen principalmente en
América del Sur y algunas pocas entidades que viven en la India Occidental. Las
especies de los géneros Lessingianthus, Chrysolaena y Lepidaploa poseen una
estrecha relación filogenética y presentan especies morfológicamente similares que
dificultan su delimitación taxonómica. Se han realizado numerosos estudios
morfológicos, palinológicos y citogenéticos en las especies de los tres géneros en
busca de caracteres diagnósticos que contribuyan a esclarecer los problemas
taxonómicos. Sin embargo, aún no se han hecho aportes desde la embriología y la
morfoanatomía floral.
El objetivo principal de este trabajo fue contribuir al conocimiento de la
biología reproductiva de las especies de Lessingianthus, Chrysloaena y Lepidaploa
con resultados que brinden caracteres diagnóstico a la taxonomía de la subtribu y
mejoren la interpretación de las relaciones filogenéticas. Por tal motivo, se
estudiaron áreas aún no analizadas o de información fragmentada como la fertilidad
masculina (configuración y comportamiento meiótico, producción de esporadas), la
viabilidad del polen, el desarrollo del gametofito masculino y femenino, la
morfoanatomía floral y del nectario.
El análisis del número cromosómico confirmó los números básicos de los
géneros Lessingianthus (n=16), Chrysolaena (n=10) y Lepidaploa (n=14). Se
reportaron recuentos de nuevas localidades de poblaciones del Chaco y Formosa
de Ls. rubricaulis, y poblaciones de C. cognata, C. flexuosa y C. lithospermifolia de
localidades de Corrientes y Formosa. Respecto al nivel de ploidía, se identificaron
diploides y la mayoría de las entidades resultaron poliploides con diferentes y
elevados niveles de ploidía: en Lessingianthus se reportaron citotipos diploides
(2n=2x=32), tetraploides (2n=4x=64), hexaploide (2n=6x=96), octoploide
(2n=8x=128) y decaploide (2n=10x=160); en Chrysolaena se reportaron citotipos
diploides (2n=2x=20), tetraploides (2n=4x=40) y hexaploides (2n=6x=60). El estudio
de las configuraciones meióticas reveló cinco tipos diferentes de configuraciones
que incluyen la formación de univalentes (I), bivalentes (II) y tetravalentes (IV). La
preponderancia de configuraciones bivalentes en comparación a la escasa
proporción de multivalentes observados, indica que en los taxones analizados ocurrieron rearreglos cromosómicos tendientes a estabilizar la meiosis de los
mismos y por lo tanto poseen una elevada estabilidad meiótica; en el caso particular
del taxón L. plantaginoides (4x), pudimos inferir su naturaleza autotetraploide y
confirmar que es una entidad altamente diploidizada. El análisis de la fertilidad
masculina permitió determinar que tanto las especies diploides como las especies
poliploides presentaron comportamiento meiótico regular superior al 70%, un
porcentaje alto de formación de tétradas y elevados porcentajes de polen viable. La
meiosis I resultó ser la fase más inestable, especialmente anafase I que presentó
mayor variabilidad de aberraciones meióticas y los principales mecanismos de
formación de gametos no reducidos fueron: cromosomas fuera de placa, puentes sin
fragmento, asincronía en la meiosis I y II. Los resultados permitieron descartar la
hipótesis de que las entidades poliploides tendrían elevada inestabilidad meiótica y
por lo tanto, baja fertilidad. Inferimos que las entidades analizadas son taxones
paleopoliploides y confirmamos que los genomas de las especies analizadas
experimentaron rearreglos cromosómicos que restablecieron su fertilidad.
Los resultados del estudio del desarrollo del gametofito masculino y femenino
son novedosos para la subtribu, contribuyen al conocimiento de la biología
reproductiva de las especies, y pueden ser utilizados con finalidades taxonómicas y
evolutivas. El desarrollo del gametofito masculino y de la pared de la antera no varía
considerablemente entre los diferentes géneros o especies; los siguientes
caracteres del androceo son conservados y comunes a las especies analizadas de
los tres géneros: anteras tetraesporangiadas, pared de la antera conformada por
cuatro capas (endotecio, capa media, epidermis y tapete) de desarrollo tipo
dicotiledóneo, epidermis persistente y tapete invasivo no sincitial, tétradas de
disposición tetragonal y tetraédrica, y granos de polen liberados en estadío tricelular.
Otros caracteres como la disposición de las células esporógenas primarias en hilera
vertical dentro de la antera y el desarrollo del tapete, son características que
requieren un estudio más amplio y exhaustivo entre los demás géneros de la tribu.
El desarrollo del gametofito femenino presenta caracteres uniformes (como la
formación de una tétrada linear de megásporas, la presencia de sacos embrionarios
monospóricos, megáspora chalazal funcional y desarrollo tipo Polygonum) y
caracteres variables (espesor e inicio de la diferenciación del tapete integumentario,
el comportamiento de las antípodas y las sinérgidas) que pueden ser de utilidad
taxonómica. Se observaron sacos embrionarios asexuales maduros en baja proporción en dos especies diploides pertenecientes a los géneros Lessingianthus y
Lepidaploa. A pesar de ello, todas las especies (diploides y poliploides) estudiadas
en este trabajo formaron gametofitos reducidos sexuales por lo tanto inferimos que
se reproducen sexualmente. Este estudio constituye el primer aporte a la
embriología de los géneros sudamericanos de la tribu Vernonieae, y al mismo
tiempo, es la primera vez que se analiza el tipo de reproducción en relación al nivel
de ploidía.
Los caracteres analizados de la morfoanatomía floral presentaron diferentes
grados de variación y de utilidad taxonómica; se identificaron caracteres útiles a
nivel específico y que colaboran en la identificación de especies morfológicamente
similares (forma el apéndice apical de la antera y presencia de tricomas glandulares
en el estilo y anteras); caracteres de dudosa utilidad taxonómica, por presentar
variabilidad intrapoblacional (número de costillas del ovario, forma de los cristales de
oxalato de calcio, nódulo estilar basal, idioblastos de la pared del ovario y tricomas
glandulares del ovario) y nuevos caracteres variables poco estudiados que pueden
ser de utilidad taxonómica (presencia/ausencia de canales del mesófilo de la corola,
forma de la epidermis externa e interna de la corola, grosor de la cutícula de la
corola y composición de la pared del ovario). Estos caracteres brindan nuevas
perspectivas de análisis para las especies de la tribu Vernonieae, razón por lo cual
pueden ser de gran utilidad taxonómica entre los géneros. Por otra parte, el análisis
estadístico realizado fue útil para separar a las especies de los géneros
Lessingianthus y Chrysolaena, mientras que las especies del género Lepidaploa
presentaron caracteres intermedios entre los géneros Chrysolaena y Lepidaploa. Si
bien los tres géneros comparten similitud morfológica y anatómica, en el presente
capítulo se proporcionan nuevas perspectivas de análisis, y por lo tanto nuevas
oportunidades en la búsqueda de sinapomorfías que sustenten la división de los
géneros bajo estudio.
El estudio de la morfoanatomía de los nectarios es el primero realizado en las
especies de los géneros estudiados. Todas las especies estudiadas presentaron un
nectario tipo “gynoecialia” ubicado en la porción superior del ovario y adosado a la
porción inferior del estilo, de forma anular con nectarostomas dispersos. Los
nectarios son conservados respecto de la anatomía (como las características del
tejido epidérmico, el parénquima secretor subyacente y el tejido vascular), la
ubicación topográfica y morfología general. Ciertos caracteres morfológicos variaron en cuanto a: tamaño (alto y ancho) y forma del borde superior del nectario; tipo,
densidad y distribución de los nectarostomas, ancho estomático y pubescencia. La
diversidad observada permitió clasificar los nectarios en cuatro morfotipos
diferentes: Tipo I, Tipo II, Subtipo IIa y Tipo III. Esta clasificación es sustentada por
el análisis estadístico realizado en base a caracteres cualitativos y cuantitativos. Los
caracteres variables son útiles desde el punto de vista taxonómico para discriminar
entre especies morfológicamente similares y pueden ser útiles para entender las
relaciones entre los géneros de la tribu Vernonieae, sin descuidar otras
características importantes como la biología reproductiva y el contexto ecológico en
el que se desarrollan los nectarios.
A través de los resultados obtenidos se contribuyó al conocimiento de la
biología reproductiva de las especies de los géneros Lessingianthus, Chrysolaena y
Lepidaploa. Mediante los estudios citogenéticos inferimos la naturaleza de las
especies (auto o alotetraploide), la edad de los poliploides (neo o paleopoliploide), la
fertilidad masculina y esclarecimos los mecanismos citológicos involucrados en la
formación de gametas no reducidas. Los estudios embriológicos han introducido
nuevos caracteres de utilidad taxonómica y han esclarecido el modo de
reproducción de los poliploides. El análisis de la morfoanatomía floral y diversidad
de los nectarios ha brindado una fuente valiosa de datos útiles que colaboran a la
circunscripción de los tres géneros y plantean nuevas perspectivas de estudio en la
Tribu Vernonieae. Dado que la fertilidad de las especies estudiadas es elevada
(tanto los diploides como los poliploides poseen altos porcentajes de regularidad
meiótica), producen tétradas normales y granos de polen viables, a la vez que
forman sacos embrionarios de origen sexual, rechazamos la hipótesis inicial de que
los poliploides tendrían elevados porcentajes de irregularidad meiótica, baja
fertilidad, y formarían principalmente sacos asexuales de naturaleza apomíctica.
Finalmente, por todo lo antes expuesto, confirmamos que las especies con elevados
niveles de ploidía son poliploides altamente diploidizados y de reproducción sexual. |
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