Estudios morfo-anatómicos, cromosómicos y palinológicos en especies de Stemodia (Scrophulariaceae)

Abstract

Stemodia L. is a genus with 49 species, belonging to the Scrophulariaceae family. In South America this genus is very well represented whit a total of 20 species. In some South American species its great morphologic variability makes difficult its identification and the limits with related species are not always clearly defined. In the present study the taxonomic and systematic significance of morphological, anatomical, chromosomal, and palynological characters is evaluated. The exomorphologic analysis permitted the selection of valid characters to elaborate a key for the identification of the species. The anatomical study revealed the existence of characters that can be useful for their differentiation both in leaf and in stem. The useful anatomical characters of the leaves to differentiate the species are: the anticlinal walls of the epidermical cells, types of trichomes, types of stomata and the mesophyll structure. The fundamental difference was observed in the stem, in characters such as the contour of the stem, the presence or absence of aerenchyma, collenchyma and medullar lagoon. On the basis of these differences a key for the identification was elaborated to differentiate the species studied. All the studied species showed basic chromosome number x = 11, with three ploidy levels in Stemodia hyptoides. A high percentage of pollen fertility was observed. The karyotypes of the species of Stemodia presented in this thesis constitute the first report for the genus. The similarity of the karyotypic formula between the diploids and the polyploids taxa suggests that they probably would not have experience greated structural changes during the diversification of the species. Morpho-anatomical studies were carried out in Stemodia hyptoides because of three different levels of ploidy were registered. The results obtained here indicate that most morphologic variation should be produced by the “gigas” effect; which communly occurrs in polyploids. Because of the diploid populations of S. hyptoides resemble morphologically to S. stricta, morpho-anatomical characters of both species were analyzed comparatively. The statistical analysis demonstrated that an important number of features allow to differentiate both species. The palynological studies performed in Stemodia species shows a high homogeneity in the characters evaluated. They suggest that the genus is stenopalynous, although small differences in some species as in shape and size are observed. The obtained results reveal that polyploidy would have been one of the mechanisms that have contributed to the evolution of Stemodia. This has produced a great variability in some species making difficult its taxonomic identification, since the species with the different ploidy levels are morphologically more variable than the species with 2n=22.

Stemodia L. es un género con 49 especies, perteneciente a la familia Scrophulariaceae. Está muy bien representado en América del Sur donde crecen un total de 20 especies. En algunas especies sudamericanas la gran variabilidad morfológica dificulta su identificación y sus límites con especies afines no siempre están claramente definidos. En el presente estudio se evaluó la utilidad taxonómica y sistemática de caracteres morfológicos, anatómicos, cromosómicos y palinológicos. El análisis exomorfológico realizado permitió la selección de caracteres válidos con los que se elaboró una clave para la identificación de las especies. El estudio anatómico reveló la existencia de algunos caracteres que pueden ser útiles para su diferenciación tanto en hoja como en tallo. Los caracteres anatómicos foliares válidos para diferenciar a las especies son las paredes anticlinales de las células epidérmicas fundamentales, los tipos de tricomas, los tipos de estomas y la estructura del mesofilo. La diferencia fundamental se observa en el tallo, en caracteres como el contorno, la presencia o ausencia de aerénquima cortical, de colénquima y de laguna medular. En base a las diferencias encontradas se elaboró una clave con caracteres anatómicos que permiten diferenciar a las especies estudiadas. Todas las especies analizadas presentaron el número básico x = 11 y se detectaron tres niveles de ploidía en Stemodia hyptoides. Se observó un alto porcentaje de granos de polen fértil. Los cariotipos de las especies de Stemodia que se presentan en esta tesis constituyen los primeros realizados para el género. La constancia de las fórmulas cariotípicas en los diploides y en los poliploides sugiere que no habrían ocurrido grandes cambios estructurales durante la diversificación de las especies. Se realizaron estudios morfo-anatómicos en Stemodia hyptoides debido a que se registraron tres niveles de ploidía. Los resultados obtenidos indican que gran parte de esa variación morfológica se debe al efecto gigas a causa de la poliploidía. Las poblaciones diploides de S. hyptoides se asemejan morfológicamente a S. stricta, por ello, se analizaron comparativamente caracteres morfo-anatómicos de ambas especies. El análisis estadístico demostró que un conjunto de caracteres permite separar ambas especies. Los estudios palinológicos realizados en las especies de Stemodia estudiadas, indican una alta homogeneidad en sus caracteres, lo cual sugiere que el género es estenopalínico, a pesar de que se observan pequeñas diferencias en algunas especies tanto en la forma como en el tamaño de los granos. Los resultados obtenidos revelan que la poliploidía habría sido uno de los mecanismos que han contribuido a la evolución del género Stemodia. Ello ha generado una gran variabilidad en algunas especies dificultando la identificación de las mismas, ya que las especies con distintos niveles de ploidía son más variables morfológicamente que las especies con 2n=22.