Análisis de cariotipos en Bignonieae( Bignoniaceae): números cromosómicos y heterocromatina

DISCUSIÓN

El número cromosómico 2n = 40 se encontró en ~90% de las especies de Bignonieae analizadas previamente (Tabla SI). Pocas especies son 2n ≠ 40, aunque la poliploidía es bastante importante en el Anemopaegma(Firetti-Leggieri et al. 2011, 2013), y la disploidía parece ser importante en Mansoa. La prevalencia de 2n = 40 también se ha observado en otros grupos supragéneros de la familia Bignoniaceae, como en Catalpeae y el clado de alianza Tabebuia (Goldblatt y Gentry 1979, Piazzano 1998). Los números diploides son variables en otros clados de Bignoniaceae, sin embargo, como en las tribus Oroxyleae (2n = 14 y 15; Goldblatt y Gentry 1979), en Tecomeae sensuOlmstead et al. (2009) (2n = 22, 36 y 38; Goldblatt y Gentry 1979, Piazzano 1998, Chen et al. 2004, Piazzano et al. 2015), en Jacarandeae (2n = 36; Cordeiro et al. 2016b), y en los géneros Argylia D. Don (2n = 30; Goldblatt y Gentry 1979) y Delostoma D. Don (2n = 42; Goldblatt y Gentry 1979).

Nuestros datos corroboraron registros previos de números cromosómicos en Bignonieae. Cinco de los siete registros nuevos tenían 2n = 40 (Adenocalymma divaricatum, Amphilophium scabriusculum, Fridericia limae, F. subverticillata y Xylophragma myrianthum). Además, se describe aquí un nuevo citotipo para el género Anemopaegma, más específicamente para A. citrinum (2n = 60), ya que los recuentos anteriores para ese género eran 2n = 40 y 80 (Firetti-Leggieri et al. 2011, 2013). Gentry (1973) señaló que el Anemopaegma es uno de los géneros más complicados de Bignonieae debido a la amplia plasticidad fenotípica de algunas especies, lo que ha llevado a varios autores a considerar diferentes fenotipos como especies diferentes. Anemopaegma citrinum está restringido a regiones secas de Brasil, mientras que una especie morfológicamente cercana, A. chamberlaynii (Sims) Bureau & K. Schum., se distribuye ampliamente en América del Sur (ver Lohmann y Taylor 2014). Ambas especies muestran grandes variaciones en forma y tamaño de hojas y cálices; es posible distinguir entre ellos debido a las variaciones en las morfologías de sus inflorescencias, así como las profilas más grandes en A. chamberlaynii (más pequeñas o faltantes en A. citrinum). Hay diferentes números cromosómicos que también pueden ayudar a distinguir entre ellos, con 2n = 40 en A. chamberlaynii (Goldblatt y Gentry 1979, Firetti-Leggieri et al. 2011) y 2n = 60 en A. citrinum. Se necesitarán más estudios, incluyendo muestras de diferentes poblaciones, para determinar si la triploidía es una característica común en A. citrinum.

La disploidía solo se encuentra en Mansoa (2n = 38) en las Bignonieae. Este género fue recientemente circunscrito en base a la evidencia molecular y morfológica y ahora incluye especies previamente colocadas en Pachyptera, como Mansoa hymenaea, mientras que M. difficilis había sido colocada en Mansoa durante mucho tiempo (Lohmann y Taylor 2014). Los números cromosómicos similares de esos dos taxones parecen representar evidencia adicional que corrobora la sinonimización de la mayoría de las especies de Pachyptera en Mansoa.

Algunas especies de Anemopaegma, Dolichandra y Pirostegia tienen poliploidía putativa. Todas las especies poliploides conocidas de Anemopaegma son del Cerrado brasileño y pertenecen a un complejo morfológicamente similar de especies llamado «Complejo Anemopaegma arvense» (Firetti-Leggieri et al. 2011, 2013). Algunas muestras de A. arvense nos muestran un continuo de características morfológicas distintas, que pueden indicar hibridación. Por lo tanto, el registro 2n = 80 probablemente representa alopoliploidía (Firetti-Leggieri et al. 2011, 2013). El nuevo registro encontrado aquí de 2n = 60 en una especie fuera del «complejo Anemopaegma arvense» (A. citrino), por otro lado, puede representar la fusión de un gameto regular reducido (n) con un gameto no reducido (2n) de la misma especie, generando la muestra triploide analizada aquí. Además de A. citrinum, también se observó 2n = 60 en Pyrostegia venusta (Joshi y Hardas 1956). Aunque los triploides son estériles, los gametos triploides pueden ser fertilizados por gametos reducidos regulares (n) y generar tetraploides fértiles (Levin 2002). La generación de tetraploides que involucran puentes triploides es un mecanismo bien conocido( ver de Wet 1971 para un estudio de revisión) y puede desempeñar un papel importante en la generación de poliploidías en plantas (Soltis et al. 2007, Mason y Pires 2015). Pyrostegya venusta, por ejemplo, también tiene registros de 2n = 40 (Goldblatt y Gentry 1979, Piazzano 1998) y 2n = 80 (Cordeiro et al. 2016a). Esto refuerza la hipótesis de que la poliploidía que involucra puentes triploides es un mecanismo evolutivo que actúa en Bignonieae.

Se registró otro ejemplo de poliploidía para Dolichandra unguis-cati. Esta especie está ampliamente distribuida en bosques húmedos y secos de la región neotropical, desde el sur de los Estados Unidos hasta Argentina (Lohmann y Taylor 2014). La poliploidía es una característica muy común de las especies invasoras (ver Beest et al. 2012 para una revisión), y Dolichandra unguis-cati es una especie invasora importante en Australia, los Emiratos Árabes Unidos y Sudáfrica (Fonseca y Lohmann 2015). Los registros de 2n = 40 y 80 para esta especie pueden haber sido el resultado de la autopoliploidía, aunque su distribución simpátrica con la especie estrechamente relacionada D. quadrivalvis, asociado con su amplia distribución y potencial como planta invasora, sugiere alopoliploidía. Otros estudios que involucren la biología reproductiva y la genética de poblaciones de estas especies estrechamente relacionadas serán esenciales para comprender cómo esa especie ha fijado un cariotipo tetraploide.

Los fluorocromos han demostrado ser una potente herramienta citotaxonómica en el análisis de cariotipos. Los distintos patrones de tinción de la heterocromatina revelados al usar esta técnica son útiles para distinguir entre grupos de plantas con números cromosómicos muy estables (Guerra 2000). Se observan al menos seis patrones de banda ricos en CG diferentes en Bignonieae, y generalmente son teloméricos. El tipo de cromosoma A es el patrón más común, y se presenta en el 79,16% de las especies estudiadas. Esta banda grande puede estar relacionada con regiones organizadoras nucleolares (NORs) debido a su ubicación en, o cerca de, las porciones teloméricas de los cromosomas. Los tipos de cromosomas B, C, D y F fueron variables en términos de presencia/ausencia y número entre las diferentes especies, y por lo tanto parecen ser los más adecuados para el análisis citotaxonómico dentro de las Bignonieae. El cromosoma E fue el más raro, observándose sólo en Fridericia pubescens. Las variaciones de los números y ubicaciones de bandas heterocromáticas pueden reflejar la amplificación de ADN satelital, retrotransposones y coamplificación de repeticiones en tándem y / u otros elementos transponibles (Eickbush y Eickbush 2007, Hobza et al. 2015, Evtushenko et al. 2016). A pesar de la multitud de mecanismos capaces de producir diferentes patrones, se han utilizado variaciones en los patrones de heterocromatina para confirmar la ubicación taxonómica de numerosos taxones. Los cítricos son un buen ejemplo, como los siete tipos de cromosomas descritos por Guerra (1993) y Cornélio et al. (2003)se han utilizado ampliamente para distinguir entre diferentes especímenes, cultivares e híbridos, incluso especies de géneros relacionados (Cornélio et al. 2003, Carvalho et al. 2005, Barros e Silva et al. 2010).

Según Guerra (2000), la heterocromatina no es homogénea y puede variar cualitativa y cuantitativamente entre taxones, por lo que es potencialmente útil para fines taxonómicos. Aunque las especies de algunos géneros tienen patrones constantes de bandas heterocromáticas, como el Crinum (Ahmed et al. 2004), Lycium (Stiefkens et al. 2010), y Pereskia (Castro et al. 2016), no se ha observado que ningún género de Bignonieae que haya tenido más de una especie muestreada demuestre un patrón de bandas en particular; por otro lado, se han observado cariotipos idénticos en especies de géneros distintos. El cariotipo 2 A + 38 F, por ejemplo, es compartido por Adenocalymma imperatoris-maximilianii, Cuspidaria lateriflora, Fridericia dichotoma, F. limae y Stizophyllum riparium; el cariotipo 4 A + 36 F es compartido por F. platyphylla y Amphilophium elongatum; y 2 A + 2 C + 36 F es compartido por F. subverticillata y Tanaecium selloi. Los cariotipos más comunes se basan en cromosomas de los tipos A, B y F, con números variables de tipos B y F (más específicamente 2 A + 2-10 B + 28-36 F). Este cariotipo es compartido por Amphilophium crucigerum, Anemopaegma album, Dolichandra quadrivalvis, Lundia longa y Mansoa difficilis. Además de estos taxones, dos de las tres especies poliploides (Dolichandra unguis-cati y Pyrostegia venusta) muestran los mismos patrones cuando la fórmula se multiplica por el número de ploidía. Once especies tienen cariotipos exclusivos, incluida Fridericia pubescens (22 B + 10 E + 8 F), con el cromosoma exclusivo tipo E. Nuestros resultados sugieren que hay variaciones significativas en los patrones de bandas de heterocromatina en la familia Bignonieae, aunque su utilidad futura dependerá de estudios adicionales, que incluyan más muestras por especie. Estudios más amplios nos permitirían comprender mejor las variaciones en los tipos cromosómicos de especies que tienen el cariotipo 2 A + 2-10 B + 28-36 F (es decir, si este cariotipo es estable dentro de la misma especie), y ayudar a asegurar que no haya variaciones en los cariotipos de especies que tienen cariotipos exclusivos. Esta será sin duda una línea de investigación interesante a seguir.

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