Aniceto Mendoza1 Blanca Pérez-García1 y Ramón Riba1
Recibido 25-II-1999. Corregido 21-VI-1999. Aceptado 24-VI-1999.
Abstract
Spore morphology and sexual fase development of Arachniodes denticulata (Sw.) Ching are described from material collected in states of Hidalgo, Oaxaca and Veracruz, Mexico (one sample from each locality). The spores were sown in Thompson medium with agar (30 Petri dishes). The spores are monolete, with perine, ellipsoid in shape and non chlorophyllic. The germination is Vittaria-type and the prothallial development Aspidium-type; the gametophytes are cordiform-spatulate to cordiform-reniform in shape, with unicellular capitate trichome in margin and surface; rhizoids without chloroplasts; gametangia are the common type in leptosporangiate homosporous ferns. No sporophytes were observed after 200 days of culture. It is concluded that A. denticulata share common characteristics with A. aristata, A. assamica and species of the genera Cyrtomium, Dryopteris and Polystichum, such as type of spore germination, prothallial development and, in early stages of prothallial growth formation of trichomes. Didymochlaena truncatula differ from those species in prothallial development Adiantum-type and naked prothalli.
Key words
Arachniodes, Dryopteridaceae, gametophytes, México, morphogenesis, prothallus.
Arachniodes Blume, es un género conformado por 50 a 55 especies (Tindale 1961), principalmente asiáticas, con unas cuantas especies en África y en América. Las especies americanas son cuatro (Morton 1960), de las cuales solamente Arachniodes denticulata (Sw.) Ching está presente desde México (Chiapas, Guerrero, Hidalgo, Oaxaca, Puebla y Veracruz) hasta el sur de Brasil, incluyendo Cuba y Jamaica; se encuentra en bosques mesófilos de monta a, bosques de pino, bosques de pino-encino y vegetación secundaria derivada de estos bosques, en altitudes de 1200-2900 m. Es terrestre con rizoma erecto o decumbente, pecíolo de media a dos veces más largo que la lámina; lámina 15-35 cm largo, tres a cinco pinnada, firme cartácea a subcoriácea, esporas monoletes con perina, cromosomas: n=41 (Gibby et al. 1992, Moran 1995). ]]>
Algunos géneros de la familia Dryopteridaceae que crecen en México han sido estudiados desde el punto de vista taxonómico por Moran (1995), Yatskievych (1996). Desde el punto de vista florístico, Riba y Pérez-García (1999) hacen un estudio de la familia para México. Las afinidades de Arachniodes son probablemente con Dryopteris y Polystichum (Tindale 1961), o quizá con Ctenitis (Morton 1960).Con respecto a la morfogénesis de la fase sexual, sólo hay estudios para especies de la familia Dryopteridaceae principalmente del Viejo Mundo y algunas del Nuevo Mundo como: Arachniodes, Cyrtomium, Polystichum (Chandra y Nayar 1970, Atkinson 1973), Didymochlaena (Stokey y Atkinson 1954, Mendoza et al. 1999) y Dryopteris (Atkinson y Stokey 1964, Cousens 1975, Kaur 1977, Pérez-García et al. 1999).
Este trabajo complementa la información existente sobre la morfogénesis de la fase gametofítica del género Arachniodes, esperando con ello contribuir al conocimiento de la fase sexual de las especies que crecen en México.
Materiales y Métodos
Las esporas se obtuvieron, de guardar en bolsas de papel pinnas fértiles, obtenidas de ejemplares de A. denticulata, recolectadas en el campo en las siguentes localidades: La Montaña, cinco km al norte de Tlanchinol rumbo a Huejutla, Municipio de Huejutla de Reyes, Estado de Hidalgo. Un km después de Paz de Enríquez, rumbo a Misantla, Mpio. Yecuatla, Edo. de Veracruz y Campamento Vista Hermosa, Carretera Oaxaca-Tuxtepec, Edo. de Oaxaca. Los ejemplares de respaldo se encuentran depositados en el Herbario UAMIZ, bajo las siglas AMR 193, AMR 252 y AMR 282 respectivamente.
Una vez liberadas las esporas, se tamizaron con una malla metálica con poros de 0.074 mm de diámetro, para eliminar restos de esporangios e indusios. Las esporas fueron sembradas en 30 cajas de Petri de cinco cm de diámetro, que contenían medio de cultivo de Thompson en agar previamente esterilizado (Klekowski 1969) y se esparcieron con un pincel de pocas cerdas sobre la superficie del medio solidificado, con una densidad promedio de 150-200 esporas por cm2.
Los cajas se mantuvieron en condiciones de laboratorio dentro de bolsas de polietileno transparente, para evitar contaminación y desecación, con un fotoperiodo de 12 hrs luz-oscuridad con luz artificial (lámparas Solar 75 Watts, luz de día), a una temperatura de 20-28 °C; tres cajas se mantuvieron en la obscuridad para determinar fotoblastismo (Mendoza et al. 1999).
Las fotomicrografías fueron tomadas de material vivo.
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Esporas: de acuerdo a nuestras observaciones, las esporas son monoletes, elipsoidales, con perina y de color pardo obscuro, superficie rugosa a tuberculada, formada por pliegues que terminan en picos irregulares, miden en promedio 30 x 42 µm (Fig. 1).
Germinación: es de tipo Vittaria (Nayar y Kaur 1971), se inicia entre los 9-14 días después de haber sido sembradas las esporas y donde se desarrolla primero la célula rizoidal unicelular, corta y hialina; posteriormente se forma la célula protálica con abundantes cloroplastos, que finalmente origina un filamento uniseriado de 2-4 células, con un tricoma apical (Fig. 2-6).
Fase laminar: el desarrollo protálico es de tipo Aspidium (Nayar y Kaur 1969). La germinación de la espora origina un filamento uniseriado corto (2-4 células), en el que la célula terminal forma un tricoma en su ápice (Fig. 6). La formación de la lámina se inicia entre los 18-30 días, por la división de las células intermedias del filamento, que están por debajo de la célula terminal (Fig. 6-8); o bien a partir de la célula terminal del filamento, después de haber formado el tricoma, la cual se divide longitudinalmente de tal forma que el tricoma queda colocado sobre una de las células hijas. Más tarde se diferencia la célula meristemática que, mediante divisiones longitudinales y transversales, va a formar una lámina joven entre los 30-50 días con una ala ligeramente más grande que la otra; esta forma asimétrica se pierde cuando se forma el cojinete (Fig. 9-11). Los protalos adultos son cordiformes-espatulados a cordiforme-reniforme, con abundantes tricomas unicelulares alargados, capitados, que se distribuyen tanto en el margen como en la superficie de la lámina (Fig.12-13).
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Figs. 1-9. Desarrollo protálico de Arachniodes denticulata (Sw.) Ching. 1. Espora. 2.- Germinación tipo Vittaria, 3-5. Fases filamentosas (2-4 células). 6-9. Formación de la lámina protálica (4-12 células). ce= cubierta de la espora, cm= célula meristemática, cp= célula protálica, p= perina, r= rizoide, t= tricoma.
Figs. 1-9.- Prothallial development of Arachniodes denticulata (Sw.) Ching. 1.- Spore, 2.- Vittaria-type germination, 3-5.- Filament stages (2-4 cells), 6-9.- Prothallial plate development (4-12 cells). ce= spore coat,
cm= meritematic cell, cp= prothallial cell, p= perine, r= rhizoid, t= trichomes.
Gametangios: son del tipo común de los helechos leptosporangiados, se diferenciaron entre los 100-150 días.
Los arquegonios se formaron entre los 100-110 días, el cuello está formado por cuatro hileras de células, cada hilera está conformada por 4-6 células. Los cuellos están orientados hacia la región basal de los protalos y se localizan cerca de la zona meristemática (Fig. 14-16).
Los anteridios se diferenciaron alrededor de 110-150 días y se localizan en la región media basal de los gametofitos entre los rizoides; son globosos y están formados por cuatro células, una basal, media y una célula opercular que rodean a la cuarta célula que contiene a los anterozoides (Fig. 12, 17).
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Figs. 10-17. Desarrollo protálico de Arachniodes denticulata (Sw.) Ching. 10-11. Fases laminares jóvenes. 12. Gametofito adulto con anteridios. 13. Tricomas capitados marginales. 14. Gametofito adulto con arquegonios. 15. Distribución de arquegonios en la región media central del gametofito sobre el cojinete. 16. Boca y cuello de arquegonio 17. anteridios. an= anteridios, ar= arquegonios, ba= boca de arquegonio, ca= cuello de arquegonio, cb= célula basal, cm= célula media, co= célula opercular, t= tricomas capitados.
Figs. 10-17. Prothallial development of Arachniodes denticulata (Sw.) Ching. 10-11. Young plate stage. 12. Adult gametophyte with antheridia. 13. Marginal capitate trichomes. 14. Adult gametophyte with archegonia. 15. Archegonia in the medial central region of the gametophyte, on the cushion. 16. Mouth and neck of archegonium. 17. Antheridia. an= antheridia, ar= archegonia, ba= mouth of archegonia, ca= neck of archegonia, cb= basal cell, cm= medium cell, co= opercular cell, t= capitate trichomes. ]]>
Discusión y Conclusión
La fase gametofítica de Arachniodes denticulata que crece en México, comparte características similares con las especies asiáticas Arachniodes assamica (Kuhn) Ching y A. aristata (G. Forst.) Tindale (Chandra y Nayar 1970). Los caracteres que comparten son: esporas monoletes, elipsoidales, con perina, superficie rugosa a ondulada, con pliegues irregulares, color pardo claro a pardo oscuro; germinación tipo Vittaria (Nayar y Kaur 1971) y desarrollo protálico tipo Aspidium (Nayar y Kaur 1969), como rasgo distintivo de los gametofitos de A. denticulata, A. assamica y A. aristata es que el filamento germinal termina comúnmente en un tricoma unicelular, y la lámina protálica se forma principalmente por la división de las células intercalares del filamento (Figs. 6-8). Las diferencias encontradas entre estas tres especies, aunque no muy significativas son: tiempo de germinación, tiempo de formación de protalos adultos, así como diferenciación de los gametangios (Véase cuadro 1).
TABLE 1
| caracteres | | | ]]> Filamento germinativo | | | | | |
| Arachniodes aristata1 | Monoletes con perina, 30 µm x 42 µm | Tipo Vittaria | 2-5 células, con tricoma | Tipo Aspidium | Cordiformes | Unicelulares papilados | 4 células | 4 hileras de células |
| A. assamica1 | Monolete con perina, 20 µm x 30 µm | Tipo Vittaria | 2-5 célula con tricoma | Tipo Aspidium | Cordiformes | Unicelulares papilados | 4 células | 4 hileras de células |
| A. denticulata | Monoletes con perina, 30 µm x 42 µm | Tipo Vittaria | 2-4 células con tricoma | Tipo Aspidium | Cordiformes, con margen ligeramente lacerado | Unicelulares papilados | 4 células | 4 hileras de células |
| Cyrtomium1 | Monoletes con perina, 32 µm x 45 µm | Tipo Vittaria | 2-5 células con tricoma | Tipo Aspidium | Cordiformes, apogamico | Unicelulares papilados | 4 células | 4 hileras de células |
| Didymochlaena truncatula2 | Monoletes con perina, ]]> 30 µm x 37 µm | Tipo Vittaria | 2-3 células | Tipo Adiantum | Cordiformes- espatulados a reniformes, margenes lisos | Ausentes | 4 células | 4 hileras de células |
| Dryopteris3 | Monoletes con perina, 35 µm x 45 µm | Tipo Vittaria | 2-5 células con tricoma | Tipo Aspidium | Cordiformes a reniformes | Unicelulares papilados | 4 células | 4 hileras de células |
| Polystichum1 | Monoletes con perina, 34 µm x 45 µm | Tipo Vittaria | 2-8 células | Tipo Aspidium | Cordiformes con tricomas | Unicelulares papilados | 4-5 células | 4 hileras de células |
Comparando el desarrollo protálico de las especies de Arachniodes con algunas especies de Cyrtomium (Chandra y Nayar 1970), Dryopteris (Pérez-García et al. 1999), Polystichum (Chandra y Nayar 1970) todos ellos de la familia Dryopteridaceae, encontramos que comparten el mismo patrón de germinación de la espora y desarrollo protálico.
Por otro lado Didymochlaena truncatula (Sw.) J. Sm., a pesar de que se encuentra dentro de la misma familia, sólo comparte el mismo patrón de germinación, pero difiere del resto de los géneros mencionados anteriormente, porque presenta un patrón de desarrollo protálico tipo Adiantum, que se caracteriza por la diferenciación de una célula meristemática apical en etapas tempranas durante la formación de la lámina protálica, los protalos adultos son glabros, en comparación con los gametofitos de los otros géneros, que presentan numerosos tricomas tanto marginales como en ambas superficies de la lámina (Mendoza et al. 1999).
Pero a nivel de gametangios, encontramos que son muy similares en cuanto al número de células que presentan los anteridios y los arquegonios.
Se puede concluir que Arachniodes denticulata comparte características comunes con A. aristata, A. assamica y con especies de los géneros Cyrtomium (Chandra y Nayar 1970), Dryopteris (Pérez-García et al. 1999), Polystichum (Chandra y Nayar 1970), como son el patrón de germinación y desarrollo protálico, así como la presencia de tricomas unicelulares desde etapas tempranas del desarrollo de los protalos. Por su parte Didymochlaena truncatula difiere de las anteriores por presentar un patrón de desarrollo protálico distinto y por la ausencia de tricomas en toda su fase sexual.
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Se agradece a Judith Márquez y David Díaz Pontones sus sugerencias y comentarios sobre el manuscrito, así como a Jorge Lodigiani por el procesamiento del material fotográfico y a los revisores externos por sus críticas. Este trabajo forma parte de la tesis titulada: "Morfogénesis de la fase sexual de pteridofitas mexicanas: familia Dryopteridaceae", para obtener el grado de Maestro en Ciencias (Biología Vegetal) del primer autor, que fue desarrollada en el Laboratorio AS-102 de la Universidad Autónoma Metropolitana, Iztapalapa.
Resumen
Se describe la morfología de la espora y desarrollo de la fase sexual de Arachniodes denticulata (Sw.) Ching. El material fue recolectado en los estados de Hidalgo, Oaxaca y Veracruz, México (una muestra por cada localidad). Las esporas fueron sembradas en medio de Thompson con agar (30 cajas). Sus esporas son monoletes con perina, elipsoidales, no clorofílicas. Su germinación es tipo Vittaria y su desarrollo protálico tipo Aspidium, el gametofito adulto es cordiforme-espatulado a cordiforme-reniforme; presentan tricomas marginales y superficiales, unicelulares, capitados; los rizoides no tienen cloroplastos; sus gametangios son del tipo común de los helechos leptosporangiados. Después de 200 días de haber sido sembradas las esporas, no se formaron esporofitos. Se concluye que A. denticulata comparte características comunes con A. aristata, A. assamica y con especies de los géneros Cyrtomium, Dryopteris, Polystichum, como son el tipo de germinación y desarrollo protálico, así como la presencia de tricomas unicelulares desde jóvenes protalos. Mientras que Didymochlaena truncatula difiere de las anteriores por presentar un patrón de desarrollo protálico tipo Adiantum y por la ausencia de tricomas en toda su fase sexual.
Refencias
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1 Departamento de Biología, Área de Botánica Estructural y Sistemática, Universidad Autónoma Metropolitana, Iztapalapa.
Apartado Postal 55-535, 09340 México, D. F. Fax: (92) 5 724 4688, correo electrónico: amr@xanum.uam.mx ]]>
