Año
20. Nº 1
Año
20. Nº 1
¿Es Famatina cisandina Ravenna (Amaryllidaceae) una especie vAlida desde una perspectiva citolOgica?
¿Is Famatina cisandina Ravenna (Amaryllidaceae) a valid species from a cytological perspective?
Carlos Baeza1, Fernanda Herrera1, Eduardo Ruiz1, Patricio Peñailillo2, Patricio Novoa3 & Marcelo Rosas1
1 Departamento de Botánica, Universidad de Concepción, Concepción, Chile.
2 Instituto de Biología Vegetal y Biotecnología, casilla 747, Universidad de Talca, Talca-Chile.
3 Investigador Asociado del Jardín Botánico de Viña del Mar, Chile
RESUMEN
Amaryllidaceae es una familia de plantas bulbosas bien distribuida en Chile y Sudamérica. Ravenna reconoce para Chile once géneros, de los que la mayoría tiene un alto potencial ornamental. Como la información taxonómica- morfología, tradicional para diferenciar los géneros en Chile ha sido insuficiente, se la complementó con otra fuente de evidencia taxonómica: la citotaxonomía. En este trabajo se presentan resultados de un estudio comparativo del cariotipo en cuatro especies chilenas: Rhodophiala advena (Ker Gawl.) Traub, R. pratensis (Poepp.) Traub (dos poblaciones), Famatina cisandina Ravenna y Phycella cyrtanthoides (Sims) Lindl. Los resultados indican que Famatina cisandina y las especies de Rhodophiala analizadas presentan características cariológicas similares, tanto en el número cromosómico, la fórmula cariotípica y los índices cromosómicos. Estas características permiten considerar, desde una perspectiva citotaxonómica,a Famatina cisandina como una especie de Rhodophiala. Finalmente, se reporta la presencia aislada de poliploides en Rhodophiala advena y Famatina cisandina.
Palabras clave: Amaryllidaceae, Famatina, Phycella, Rhodophiala, cariotipo, Chile.
SUMMARY
Amaryllidaceae is a bulbous plants family well distributed in Chile and South America. Ravenna recognizes 11 genera for Chile, of which most have a high ornamental potential. In this paper we made a comparative study of the karyotype in four native species: Rhodophiala advena (Ker Gawl.) Traub, R. pratensis (Poepp.) Traub (two populations), Famatina cisandina Ravenna and Phycella cyrtanthoides (Sims) Lindl. Currently, traditional taxonomic information to differentiate the genera of Amaryllidaceae in Chile has been insufficient. For this reason, cytotaxonomy was used as a source of taxonomic evidence. The results shows that Famatina cisandina and Rhodophiala species analyzed have similar karyological characteristics regarding chromosome number, karyotype and chromosomal index. Upon a cytotaxonomical perspective, these results allow us to consider Famatina cisandina as a species of Rhodophiala. Finally, unusual presence of polyploids in Famatina cisandina and Rhodophiala advena was founded.
Keywords: Amaryllidaceae, Famatina, Phycella, Rhodophiala, karyotype, Chile.
INTRODUCCIÓN
Amaryllidaceae comprende unos 70 géneros y alrededor de 850 especies. Tiene una amplia distribución geográfica, principalmente en las zonas cálidas, con centros de diversificación en Sudamérica andina, Sudáfrica y en la región del mar Mediterráneo (Meerow & Snijman, 1998; Muñoz et al., 2011; García et al., 2014). Ravenna (2003) reconoce para Chile once géneros de Amaryllidaceae y alrededor de 35 especies. La taxonomía de la familia en Chile se ha caracterizado por la creación de varios géneros, la mayoría monotípicos, lamentablemente sin una robusta base morfológica, ecológica y citológica lo que ha generado algún grado de confusión dentro de la familia, a sabiendas que la denominación correcta de las entidades taxonómicas es fundamental para conocer efectivamente la biodiversidad de un país o de un área determinada (Valdecasas et al., 2008). Si además de este conocimiento básico, las especies tienen un importante valor ornamental, situación reconocida hace mucho tiempo para las especies de Amaryllidaceae chilenas (Baeza et al., 2009), resulta vital clarificar la validez taxonómica de las especies y de los géneros de amarilidáceas en Chile.
Uno de los géneros propuestos por Ravenna (2003) es Famatina Ravenna, el que está constituido por dos especies, F. cisandina Ravenna y F. herbertiana (Lindl.) Ravenna. Arroyo-Leuenberger & Dutilh (2008) señalan que Famatina presenta dos especies válidas, F. cisandina y F. maulensis Ravenna y transfieren Famatina herbertiana a Phycella Lindl. Baeza et al. (2012) concluyen que, desde una perspectiva citológica, Famatina maulensis (= Miltinea maulensis (Ravenna) Ravenna) es una especie de Phycella Lindl. El estudio del cariotipo es una herramienta muy útil para comparar géneros dentro de una familia (Stuessy 1990, Baeza, et al., 2009), permitiendo a la vez, la caracterización de las especies con base en su identidad cromosómica.
Desde un punto de vista morfológico, Famatina Ravenna tiene inflorescencias con dos a varias flores pediceladas; el perigonio es bilabiado, con los tépalos estrechamente oblanceolados, un poco connados en la base e imbricadamente contiguos desde la mitad o más de su longitud; los estambres tienen los filamentos fasciculados y las anteras versátiles, muy pequeñas y elípticas; el ovario está coronado por un estigma capitado o a veces cortamente trilobulado (Ravenna, 2003). Phycella Lindl., a su vez, tiene una inflorescencia con una o varias flores también pediceladas; el perigonio es tubular o fuertemente acampanado, de color rojo brillante en la mayoría de las especies, raras veces de color amarillo; los tépalos son estrechamente oblanceolados y están connados solo en la base; los estambres tienen los filamentos en fascículos y las anteras versátiles, elípticas y pequeñas; el ovario tiene placentación axial, el estigma es claviforme o capitado-claviforme (Ravenna, 2003), cuando existe un paraperigonio está formado por apéndices fimbriados, libres (Muñoz et al., 2011). Rhodophiala C. Presl exhibe un perigonio con forma de embudo, formado por seis tépalos; los estambres son seis, algo desiguales;: el gineceo es tricarpelar con el ovario ínfero, terminando en un estigma trífido (Ravenna, 2003); también puede presentar un paraperigonio formado por apéndices fimbriados libres (Muñoz et al., 2011).
Basado en lo anterior, el objetivo de esta investigación fue comparar los cariotipos en representantes de tres géneros de Amaryllidaceae de Chile, Famatina, Phycella y Rhodophiala, con la intención de clarificar la validez citotaxonómica de Famatina cisandina.
MATERIALES Y MÉTODOS
Famatina cisandina Ravenna (Fig. 1 D)
VII Región. Curicó. Los Queñes. Camino hacia el paso Vergara, pasado el desvío hacia la planta de Cemento Bío-Bío, 1433 m s.n.m., (35º03'S/70º30''W), 25-IV- 2009, L. Letelier y P. Peñailillo s.n. (Herbario Universidad de Talca).
Phycella cyrtanthoides (Sims) Lindl. (Fig. 1 A)
Región de Valparaíso. Prov. de Valparaíso, Viña del Mar. Jardín Botánico Nacional, ladera del cerro al lado del vivero, 30 m s.n.m., (33º23'S/71º30'OW), 15-XII-2009. P. Novoa s.n. (JBN).
Rhodophiala advena (Ker Gawl.) Traub (Fig. 1 C)
Región Metropolitana. Prov. Santiago, cuesta Lo Prado, cima y cerca de las antenas, 966 m s.n.m., (33º27'S/ 70º57'W), 4-III-2005, M. Rosas y Trincado 2367 (Colección INIA Intihuasi-Vicuña).
Rhodophiala pratensis (Poepp.) Traub (Fig. 1 B y E)
Región del Bío-Bío:
Prov. Concepción, Hualpén. Recinto de la Universidad de Concepción, 60 m s.n.m., (36º47’S/73º10’W), 20-XII-2011, C. Baeza 4340 (CONC).
Prov. Ñuble, cerca de Cobquecura, en la costa, 3 m s.n.m., (36º44’S/73º02’W), 18-XII-2010. C. Baeza 4338 (CONC).
Metodología de trabajo
En la preparación del material y posterior obtención de los cariotipos, se utilizó tejido meristemático proveniente de ápices radiculares de semillas germinadas en placas Petri, a temperatura ambiente; cuando éstas alcanzaron los 8-10 mm, fueron extraídas y se les aplicó un pretratamiento con solución de 8-hidroxiquinolina (2 mM), por 24 horas a 5ºC. Posteriormente, se fijó el material de estudio en una solución de etanol absoluto/ ácido acético (3:1), por 24 horas a 5ºC. Se procedió a lavar las muestras con agua destilada, a fin de eliminar el fijador, seguidamente fueron sumergidas en HCl 0,5 M y colocadas sobre una plancha de secado a 42°C durante 20 minutos. Luego fueron lavadas nuevamente con agua destilada. Sobre un portaobjetos, se procedió a extraer y eliminar la caliptra, se agregó una gota de orceína acética al 1% para la tinción de los cromosomas y por último, se hizo el aplastado.
Las preparaciones en las que se observaron buenas placas metafásicas, fueron almacenadas a -20 ºC por 24 horas y posteriormente fueron secadas y selladas con Entellán, para finalmente ser fotografiadas y analizadas.
Análisis cromosómicos
Las muestras seleccionadas fueron observadas y fotografiadas utilizando un microscopio Zeiss Axioskop, con cámara de video monocromática incluida. Los cromosomas se estudiaron utilizando el software MicroMeasure (Reeves, 2001), donde se hicieron las mediciones de los brazos de cada cromosoma del set, respecto al centrómero. Los idiogramas fueron dibujados con el software Corel Draw 8. Para caracterizar y analizar comparativamente los géneros, se trabajó con diez placas metafásicas en Phycella cyrtanthoides, nueve, en Rhodophiala advena, ocho, en R. pratensis (C. Baeza 4338) y Famatina cisandina y siete en R. pratensis (C. Baeza 4340). Para cada población se determinó el número de cromosomas y se estimó la asimetría del cariotipo mediante el índice de asimetría del cariotipo AsK % (Arano & Saito, 1980), los índices de asimetría intra A1, e intercromosomal A2 de Romero Zarco (1986) y los coeficientes de variación del índice centromérico CVCI y del largo cromosomal CVCL de Paszko (2006). Se correlacionaron los índices de asimetría A1 y A2 y los coeficientes de variación CVCI y CVCL, en diagramas de dispersión para las poblaciones estudiadas. Los cromosomas se clasificaron de acuerdo con Levan et al. (1964, modificado).
RESULTADOS
Morfología del cariotipo
De las cuatro especies en estudio, tres, Famatina cisandina, Rhodophiala advena y R. pratensis tienen un número cromosómico somático 2n= 18; sólo Phycella cyrtanthoides tiene 2n= 16 (Fig. 2 A). Tanto en Famatina cisandina (Fig. 2 F) como en Rhodophiala advena, (Fig. 2 G) se encontraron tetraploides pero con una frecuencia muy baja.
En Famatina cisandina y en las especies de Rhodophiala estudiadas, se observó una constricción secundaria en el brazo largo del cromosoma 7 (Fig. 2 B y C), que corresponde a la región organizadora nucleolar (NOR). En R. advena (Fig. 2 D) esta constricción no siempre pudo observarse, pero apareció en la mayoría de las metafases. También se observó en esta población la presencia esporádica de un cromosoma B (Fig. 2 E), con una frecuencia menor a un 5%.
Evaluación de la asimetría del cariotipo
Los índices de asimetría evaluados se resumen en la Tabla 1. En el diagrama de dispersión A1 versus A2 (Fig. 3 A) se observa que las especies de Rhodophiala y Famatina aparecen muy cercanas de acuerdo al índice de asimetría intracromosomal (A1), alrededor del valor 0,58, y un poco más dispersas en cuanto al índice de asimetría intercromosomal (A2), aunque no de forma significativa. Phycella, en cambio, aparece alejada de las demás especies con un A1 significativamente menor y un A2 significativamente mayor.
El diagrama de dispersión CVCI versus CVCL (Fig. 3 B) para las especies en estudio muestra que el cariotipo de Rhodophiala advena, R. pratensis y Famatina cisandina tienen un nivel muy semejante de variación del largo cromosomal, así como de variación del índice centromérico, sin diferir significativamente estas especies entre sí. En el caso de Phycella cyrtanthoides, presenta menor variación del índice centromérico (IC) y mayor variación del largo cromosomal, situación muy diferente del resto de las especies analizadas respecto a estos coeficientes.
DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
Morfología del cariotipo
De las especies en estudio, Famatina y las dos de Rhodophiala, tienen un número cromosómico somático 2n = 18. Naranjo & Poggio (2000) han documentado, a partir de un análisis del cariotipo en cuatro especies de Rhodophiala de Argentina, números cromosómicos de 2n = 16, 18, 36, 54 y 72. Palma-Rojas (2000) señala para R. advena, R. phycelloides (Herb.) Hunz. y R. bagnoldii (Herb.) Traub, 2n = 18, las tres son especies del norte de Chile, señalando además, la existencia de cromosomas supernumerarios en R. advena.
También se ha reportado 2n = 18 para Rhodophiala aff. advena (Baeza et al. 2006), a partir de conteos en ejemplares de dos poblaciones costeras de la Región del Biobío, en Chile. Recientemente, Muñoz et al. (2011) reportaron 2n= 18, también para R. montana y R. splendens, ambas de la cordillera de los Andes de Chile Central. Finalmente, Baeza et al. (2012) dan cuenta de la misma dotación de cromosomas para otras tres especies de Rhodophiala de Chile, R. araucana, R. montana y R. pratensis. Por lo tanto, es evidente que las especies de Rhodophiala tienen un número cromosómico de 2n= 18, siendo solo una excepción el caso particular de una población de R. bifida de Tandil, Argentina para la que se dio cuenta de 2n=16. Respecto de poliploides, tanto Famatina cisandina como Rhodophiala advena presentaron algunas placas metafásicas con 2n = 36, lo que evidencia que existen tetraploides en esas dos especies, pero con una frecuencia menor a un 5%. La poliploidia en Rhodophiala es una condición ya reportada por Naranjo & Poggio (2000).
Para Phycella cyrtanthoides se reporta un número cromosómico de 2n = 16; previo a este trabajo, Meerow & Snijman (1998) y Ravenna (2003) indicaron que la condición general para Phycella era 2n = 16 , pero no señalaron especies; Palma-Rojas (2000), en cambio, informa 2n = 32 cromosomas para Phycella scarlatina y 2n = 16 para Phycella ignea; Baeza et al. (2007a) indican 2n = 16 tanto para Phycella bicolor como para P. scarlatina y Baeza et al. (2007b) señalan 2n = 16 para P. australis. En definitiva, se concluye que las especies de Phycella tienen un número diploide de 16 cromosomas.
Evaluación de la simetría del cariotipo
En cuanto a la arquitectura del cariotipo, se observó una constricción secundaria en el brazo largo del cromosoma 7 en la mayoría de las placas metafásicas de Famatina cisandina y en las especies de Rhodophiala (Fig. 4 B, C y D), esta constricción corresponde con la región organizadora del nucleolo (NOR), característica citotaxonómicaconsiderada como de diagnóstico para Rhodophiala (Naranjo & Poggio, 2000; Palma-Rojas, 2000; Baeza, et al., 2006; Baeza et al., 2012). Para Phycella se ha descrito una constricción subtelomérica en el brazo corto del par 4 (Grau & Bayer, 1991; Palma-Rojas, 2000; Baeza et al., 2012); sin embargo, durante este estudio en Phycella cyrtanthoides no se observó dicha constricción (Fig. 4 A). Tanto las especies de Rhodophiala como Famatina cisandina tienen la misma fórmula del cariotipo (2m + 2sm + 5st), esto es, dos pares de cromosomas metacéntricos, los más pequeños del set (pares 8 y 9), dos pares submetacéntricos (pares 1 y 7) y cinco pares subtelocéntricos (pares 2, 3, 4, 5 y 6). También se observó un cromosoma B o extranumerario en la población de R. advena; un cromosoma extranumerario ya había sido reportado en poblaciones de R. advena, R. phycelloides y R. bagnoldii del norte de Chile (Palma-Rojas, 2000) y para una población de R. pratensis, del sur de Chile (Baeza et al., 2012).
La asimetría del cariotipo está determinada por la variación en la longitud de los cromosomas y la variación en la posición del centrómero. Los índices AsK%, A1 y el coeficiente de variación del índice centromérico (CVCI) han sido formulados para evaluar la variación en la posición del centrómero en los cariotipos (Paszko, 2006). A su vez, A2 y CVCL evalúan la variación relativa de la longitud de los cromosomas (Paszko, 2006). En Rhodophiala, el índice de asimetría del cariotipo (AsK %) para las especies estudiadas varió entre 73,2 a 73,97, valores muy cercanos a los reportados por Baeza et al. (2006) para dos poblaciones de Rhodophiala aff. advena (73,5 a 73,6); coincidentemente, Famatina cisandina presentó un AsK% de 73,37, en cambio, Phycella cyrtanthoides tuvo un AsK% de 61,5, valor similar al reportado por Baeza et al. (2006) para Phycella australis (AsK% = 63,1). Romero Zarco (1986) indica que el índice de asimetría intracromosomal (A1) es una buena forma de expresar la morfología cariotípica general en plantas. Las especies de Rhodophiala estudiadas alcanzaron valores de A1 entre 0,58 y 0,59, los que coinciden con lo comunicado por Naranjo & Poggio (2000) para R. bifida (0,55 y 0,61), R. elwesii (0,61, 0,65 y 0,66) y R. araucana (0,55). Muñoz et al. (2011) reportan, a su vez, para R. montana (0,59), R. splendens (0,62), R. bagnoldii (0,60) y R. ananuca (0,61), todas especies nativas de Chile.
Los diagramas de dispersión CVCL versus CVCI y A1 versus A2 dan cuenta de una relación estrecha entre la población de Famatina cisandina y las poblaciones de Rhodophiala que fueron objeto de este trabajo. Paszko (2006) afirma que estos diagramas resultan muy adecuados para demostrar relaciones entre taxones. Por esta razón, y, además por tener el mismo número y la misma fórmula cromosómica, y la presencia de un NOR en el brazo largo del cromosoma 7, todas condiciones citológicas reportadas en este trabajo, se considera muy probable que Famatina cisandina pertenezca a Rhodophiala. Sin embargo, para corroborar esta afirmación será necesario realizar más estudios que incluyan un mayor número de especies, como también análisis citogenéticos y moleculares como los ya iniciados por García et al. (2014, 2017).
AGRADECIMIENTOS
Se agradece el apoyo prestado por el Departamento de Botánica y por la Dirección de Investigación de la Universidad de Concepción.
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Citar este trabajo como: Baeza, C; F. Herrera, E, Ruiz, P. Peñailillo, P. Novoa & M. Rosas. 2017. ¿Es Famatina cisandina Ravenna (Amaryllidaceae) una especie válida desde una perspectiva citológica?. Chloris Chilensis Año 20, N° 1. URL: http: www.chlorischile.cl