1. Posgrado en Ciencias Biológicas, Unidad de Recursos Naturales, Centro de Investigación Científica de Yucatán, A.C. (CICY), Colonia Chuburná de Hidalgo, Calle 43. N°130. Mérida, Yucatán, México C.P. 97200; eliananoguera@yahoo.com 2. Universidad Central de Venezuela, Facultad de Agronomía, Instituto de Botánica Agrícola, Laboratorio de Morfoanatomía Vegetal, Prolongación Av. 19 de abril, Maracay 2101, Estado Aragua, Venezuela; jaureguid@agr.ucv.ve
Comparative leaf anatomy and phylogenetic relationships of 11 species of Laeliinae with emphasis onBrassavola (Orchidaceae). Brassavola inhabits a wide altitude ]]>
Brassavola; as ingroup, seven species of Brassavola were considered, and as an outgroup ]]>
Guarianthe skinneri, Laelia anceps, Rhyncholaelia digbyana and Rhyncholaelia glauca were evaluated. Leaf anatomical characters were studied in freehand cross sections of the middle portion with a light microscope. Ten vegetative anatomical characters were selected and coded for the phylogenetic analysis. Phylogenetic reconstruction was carried out under maximum parsimony using the program NONA through WinClada. Overall, Brassavola species reveal a wide variety of ]]>
Brassavola. ]]>
Brassavola crece en ]]>
Brassavola, se consideró como grupo interno a siete especies de este género y como grupo externo a Guarianthe skinneri, Laelia anceps, Rhyncholaelia digbyana y Rhyncholaelia glauca. Entonces se realizaron secciones transversales de hojas frescas para el estudio de los caracteres anatómicos. Diez caracteres anatómicosvegetativos fueron seleccionados y codificados para el análisis filogenético. La reconstrucción ]]>
Palabras clave: anatomía foliar, análisis cladístico, orquídeas, ]]>
Brassavola, Laelia, Guarianthe, Rhyncholaelia Laeliinae es una subtribu neotropical que comprende alrededor de 40 géneros y 1913 especies (van den Berg 2005). Géneros como: Brassavola R. Br., ]]>
Cattleya Lindl., Guarianthe Dressler & W.E. Higgins y Rhyncholaelia Schltr., son de un extraordinario valor ornamental; otros como Encyclia Hook., Epidendrum L. y Prosthechea Knowles & Westc., constituyen elementos florísticos comunes del Neotrópico. Brassavola ]]>
Brassavola son comúnmente conocidas como “dama de noche” por sus flores blancas, muy fragantes al anochecer. La mayoría de las ]]>
et al. (1976), incluyeron 15 spp; por su parte Withner (1998) señaló 16 spp. y posteriormente en 2007 reconsideró el género constituido por 19 spp.
A pesar de los avances en el conocimiento de la estructura anatómica de muchos representantes de las Orchidaceae, Stern & Carlsward (2009) señalaron que los estudios anatómicos exhaustivos en la subtribu Laeliinae han sido escasos. Sin embargo, Baker (1972) caracterizó detalladamente la morfología y anatomía foliar de 36 géneros y 79 taxones de las Laeliinae. Por otra parte, Oliveira ]]>
Prosthechea y Encyclia, además de las especies Epidendrum campestre Lindl. y E. secundum Jacq., también pertenecientes a las Laeliinae.
En
Brassavola las investigaciones se han centrado principalmente en dos especies B. nodosa (L.) Lindl. y B. cucullata (L.) R. Br. En las cuales se ha estudiado la anatomía de sus órganos vegetativos (Abreu & Peña 1982, Pridgeon et al. 1983, Porembski & Barthlott 1988, ]]>
B. cucullata) de la subtribu Laeliinae, con el fin de examinar si la anatomía podría proporcionar evidencia sobre la monofilia del grupo. De esta manera se evaluaron seis caracteres anatómicos foliares, los resultados obtenidos indicaron que los caracteres vegetativos por si solos son insuficientes para resolver las relaciones filogenéticas entre los taxones ]]>
Dado que Brassavola es un grupo monofilético (van den Berg et al. 2009) y que sus plantas presentan una morfología foliar muy similar, en el presente ]]>
Brassavola, con el propósito de explorar caracteres de valor taxonómico y además evaluar si éstos son filogenéticamente informativos para este género.
Materiales y ]]>
En clasificaciones taxonómicas previas para Brassavola (Schlechter 1919, Brieger et al. 1976, Withner 1998, 2007) la mayoría coinciden en la existencia de cuatro secciones. En este estudio se consideraron siete especies pertenecientes a tres de las secciones propuestas por estos autores: 1. Secc. Brassavola Lindl: B. appendiculata A. ]]>
Cuneilabia Rchb.: B. acaulis Lindley & Paxton, B. nodosa (L.) Lindl. Y B. subulifolia Lindl.; 3. Secc. Conchoglossa Schltr.: B. ceboletta Rchb., B. fragrans Barb. Rodr. y B. ]]>
Hook.; basado en revisiones taxonómicas previas en este trabajo se acepta el nombre B. appendiculata. La especie Brassavolaappendiculata se distribuye desde el Norte de México hasta Nicaragua y corresponde con lo que otros autores han llamado en esta zona como B. cucullata. Adicionalmente, se analizaron cuatro ]]>
Guarianthe skinneri (Bateman) Dressler & W. E. Higgins, Laelia anceps Lindl., Rhyncholaelia glauca (Lindl.) Schltr. y R. digbyana (Lindl.) Schltr. La cita de los nombres de los autores fue seguida de acuerdo a Brumitt & Powell (1992). Los especímenes del material estudiado provienen de plantas recolectadas en el campo y de colecciones particulares. Muestras representativas de cada taxón ]]>
R. glauca: D. Angulo sn; R. digbyana: G. Carnevali et al. # 4966; B. subulifolia: G. Carnevali # 7503; B. ceboletta: G. Carnevali #7529; B. fragrans: G. ]]>
B. nodosa: G. Carnevali #7531; B. acaulis: G. Carnevali #7236; G. skinneri:G. Carnevali sn; Laelia anceps: G. Carnevali sn; B. appendiculata: W. Cetzal # 32; B. tuberculata: A. Pardo sn. ]]>
El estudio se llevó a cabo con hojas maduras de plantas vivas; se tomaron fragmentos de la porción media de la hoja y se fijaron en FAA (Formaldehido 5%, Ácido acético 5%, Agua 40% y Etanol 50%) (Sass 1958). Dichos fragmentos fueron seccionados transversalmente a mano alzada. Las secciones fueron teñidas con azul de tolouidina acuosa (0.5%), se montaron en glicerina (50%) y se sellaron con esmalte transparente para uñas. Para el estudio epidérmico, se ]]>
Producto de la caracterización y observación de la estructura ]]>
Cuadro 1). Una vez codificados todos los caracteres para cada taxa, se procedió a construir la matriz que se emplearía en el análisis cladístico (Cuadro 2). Los caracteres codificados fueron no ordenados, discretos, binarios y multiestados. Las especies: G. skinneri, L. anceps, R. ]]>
y R. digbyana se seleccionaron como grupo externo, esto basado en la filogenia de las Laeliinae realizada por van den Berg et al. (2009); para la polarización de los caracteres se utilizó como raíz a L. anceps. La reconstrucción filogenético se efectuó con el uso de NONA (Goloboff 1993) a través de WinClada (Nixon 2002). Por lo tanto, se aplicó el algoritmo Ratchet (Nixon 1999) con 500 iteraciones, ]]>
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Resultados
Estudio anatómico foliar: Sistema dérmico (Cuadro 3): Cutícula: tanto las especies de Brassavola como las del ]]>
µm (evaluación efectuada sobre fotografías), la cual varía de lisa a ondulada (Figs. 1-2). Células epidérmicas típicas: isodiamétricas a ligeramente alargadas en vista paradérmica con paredes anticlinales rectas y gruesas, mientras que en sección transversal se observan cuadrangulares a ]]>
Brassavola acaulis, Brassavola ceboletta (Fig. 3) y Brassavola nodosa (Fig. 4). Tricomas: ausentes en todas las especies estudiadas. Estomas: las hojas de ]]>
Brassavola son anfiestomáticas, sin embargo el resto de las especies estudiadas tienen hojas hipoestomáticas (Cuadro 3). El tipo de estoma en Brassavola es variable: paracíticos, tetracíticos o combinaciones de éstos, los cuales pueden estar al mismo nivel del resto de las células epidérmicas o hundidos. En B. acaulis (Fig. 5),
B. appendiculata, B. tuberculata, B. subulifolia (Fig. 6) y B. ceboletta, son paracíticos; en Brassavolafragrans y B. nodosa son paracíticos y tetracíticos; en Rhyncholaelia ]]>
y Laelia anceps son tetracíticos y en Rhyncholaelia glauca (Fig. 7) son paracíticos (Cuadro 3). Sólo en Guarianthe skinneri se diferencian estomas anomocíticos (Fig. 8) además ]]>
Sistema fundamental: (Cuadro 4). Hipodermis: en las especies estudiadas que tienen hipodermis, esta es uniestratificada a excepción de G. skinneri que la presenta biestratificada, pero sólo en la cara adaxial. En las hojas teretes de B. ]]>
(Fig. 9) y B. fragrans, la hipodermis se distribuye en la cara abaxial y adaxial, por consiguiente circunda la hoja, mientras que las hojas conduplicadas de B. nodosa, se ubica en ambas caras. En L. anceps, se dispone sólo en la cara adaxial (Fig. 10). Las células de este tejido son isodiamétricas o en ocasiones ligeramente alargadas periclinal o anticlinalmente y con paredes ]]>
Clorénquima: a pesar que algunas hojas de Brassavola son teretes o semiteretes, se puede diferenciar un lado adaxial correspondiente al área superficial sulcada de la hoja y uno abaxial que corresponde a la región convexa o redondeada de la misma hoja. Por lo tanto se observaron dos tipos de hoja de acuerdo a la disposición del parénquima: bifaciales y equifaciales. En G. skinneri, R. digbyana y R. glauca, el mesofilo es bifacial, ]]>
Cuadro 4). El resto de las especies poseen hojas equifaciales, unas con diferenciación de parénquima empalizada y parénquima esponjoso en ambas caras: B. ceboletta,
B. nodosa y L. anceps; y se presentaron generalmente cinco a seis capas del primer tejido en la cara adaxial y cuatro a cinco en la abaxial con siete a diez capas del esponjoso en el centro, este último constituido por células voluminosas y de paredes delgadas, y las otras: B. acaulis, B. fragrans, B. tuberculata y B. subulifolia con mesofilo ]]>
Cuadro 4); estas últimas especies tienen hojas de semiteretes a teretes y el mesofilo está integrado por aproximadamente 20-22 capas de células. En B. appendiculata el mesofilo puede ser heterogéneo u homogéneo. (Cuadro 4). Células con engrosamientos: ]]>
B. acaulis (Fig. 11), B. ceboletta, B. fragrans y B. nodosa; mientras que en R. digbyana, son reticulados y muy engrosados. En el resto de las especies estudiadas no se observaron dichos engrosamientos (Cuadro ]]>
). inclusiones Celulares: idioblastos conteniendo cristales de oxalato de calcio en forma de rafidios en el mesofilo de: B. ceboletta (Fig. 12), B. fragrans, L. anceps, G. skinneri y R. digbyana; o con drusas en la hipodermis y el mesofilo de: G. skinneri, R. digbyana y R. glauca (Cuadro 4).
Fibras extravasculares: son comunes en todas las especies estudiadas, los paquetes de fibras son variables en posición y número. Dispuestos en la cara abaxial: B. acaulis, B. appendiculata, B. nodosa, G. skinneri, R. digbyana y R. glauca y organizados en ambas ]]>
B. ceboletta, B. fragrans, B. tuberculata, B. subulifolia y L. anceps (Cuadro 4) (Fig. 13). En las hojas teretes a semiteretes se observó una mayor cantidad de paquetes de fibras extravasculares. Sistema Vascular:Haz Vascular: de tipo colateral ]]>
Brassavola los haces principales generalmente se disponen en un arco central y los haces vasculares secundarios, en arcos subyacentes superior y/o inferior, arreglados en zig-zag. En L. anceps, G. skinneri, R. digbyana y R. glauca, los haces vasculares principales se organizan en una hilera central, intercalados con haces vasculares secundarios. Estos haces están bordeados por una vaina vascular esclerenquimática, más desarrollada hacia el lado del ]]>
Fig. 13).
Análisis filogenético de Brassavola: La matriz de datos anatómicos comprendió diez caracteres (Cuadro 2). En la búsqueda heurística se ]]>
Fig. 14).
Discusión
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Los caracteres presentes en la cutícula de las especies de Brassavola coinciden con las características señaladas para las Laeliinae por Baker (1972) al referirse a la presencia de una cutícula de lisa a granular. En este estudio se caracterizó como lisa u ondulada hasta papilosa. Sandoval- Zapotitla et al. (2003) mencionaron que la presencia de micropapilas como ornamentaciones epidérmicas ]]>
et al. 1991). En Brassavola, la presencia de papilas estuvo asociada a las especies con hojas planas y erectas de B. ceboletta y semiteretes de B. nodosa, sin embargo, también se presentaron en ]]>
B. acaulis, que tienen hojas teretes. De acuerdo a Esau (1965) y Withner et al. (1974) el grosor de la cutícula está determinado por la exposición al sol, las hojas más expuestas tienden a exhibir una cutícula más gruesa en ambas caras; este rasgo ha sido observado en otras orquídeas, como Maxillaria miniata y Pleurothalis cardiantha (Ely et al. 2007). ]]>
Brassavola, debido a que crecen generalmente en las ramas más expuestas del forofito y presentan cutículas gruesas, superiores a 7µm (considerando la propuesta de Pyykkö 1966), además tienen las paredes anticlinales y periclinales de las células epidérmicas engrosadas. No se observaron tricomas en Brassavola y el resto de las especies estudiadas, esto en correspondencia ]]>
Brassavola y para las especies G. skinneri, L. anceps, R. glauca y R. digbyana.
En algunas especies de orquídeas que carecen de seudobulbos, el mesofilo foliar posee células con engrosamientos espiralados, que tienen por función almacenar agua y evitar el colapso de los tejidos ]]>
et al. 2007). Este rasgo se observó en B. acaulis y B. ceboletta. En Brassavola los tallos son muy delgados, teretes y posiblemente sea muy limitada su función de almacenamiento de agua, por consiguiente, la hoja está adaptada para cumplir esta función. Madisson (1977) y Roth (1992) consideraron que la ]]>
et al. (2007), además de almacenar agua, la hipodermis ejerce un papel importante en la economía de calor especialmente en epífitas con metabolismo CAM y protege al tejido fotosintético del exceso de luz, al disminuir la cantidad de ésta que incide sobre el clorénquima. ]]>
La constitución del mesofilo está asociada a la forma de la hoja; por lo general las hojas teretes presentan mesofilo homogéneo, no presentando diferenciación entre parénquima en empalizada y esponjoso (Oliveira & Sajo 1999, Stern & Carlsward 2009) y las hojas conduplicadas pueden presentar mesofilo heterogéneo, donde se distingue parénquima en empalizada y esponjoso. La mayoría de las especies estudiadas de
Brassavola que presentaron parénquima homogéneo, poseen hojas teretes o semiteretes. La deposición de inclusiones celulares cristalinas ha sido frecuentemente observada en Orchidaceae (Sandoval-Zapotitla et al. 2003, Stern et al. 2004, Stern & Carslward 2009). No obstante, poco se conoce sobre la función(es) de los cristales. Stern & Carlsward (2009) notaron la presencia de paquetes de fibras en muchos taxones de Laeliinae. La distribución de las fibras observadas ]]>
L. anceps, R. digbyana, G. skinneri y B. cucullata (B. appendiculata en este estudio). Oliveira & Sajo (1999) indicaron que las células esclerificadas confieren resistencia mecánica en caso de deshidratación, por otra parte Withner et al. (1974), señalaron que en Orchidaceae la presencia de hojas coriáceas, son características de ]]>
Brassavola. En el caso de las Laeliinae y específicamente en Brassavola, la variabilidad anatómica observada en sus representantes está posiblemente asociada al amplio rango de hábitats donde crecen.
Stern & ]]>
Los caracteres anatómicos evaluados presentaron poco valor filogenéticamente informativo en Brassavola. Por otra ]]>
et al. 2004); ambos basados en ocho a diez caracteres anatómicos de la hoja, tallo y/o raíz, generaron poca resolución en las topologías. Estas investigaciones coinciden en señalar que los caracteres anatómicos generalmente son pocos y que por sí solos presentan limitada información filogenética. Sin embargo, es importante destacar que a excepción del trabajo aquí ]]>
Brassavola resultaron ser homogéneos y no aportaron suficiente información que permitiera separar las especies y además, estos mismos caracteres no fueron filogenéticamente informativos. No obstante, en ]]>
et al. (1999) sugirieron que las tribus Cymbidieae y Maxillarieae están cercanamente relacionadas de acuerdo a datos de secuencias de rbcL, y posteriormente Yukawa & Stern (2002) consideraron que los estégmatas presentes en la raíz de especies de estas subtribus podría ser una sinapomorfía en el clado Cymbidieae-Maxillarieae. Ahora bien, ]]>
et al. (2004), señalaron que los cuerpos de sílice están ausentes en dos subfamilias de Orchidaceae: Vanilloideae y Orchidoideae, y en la mayoría de las tribus y subtribus de las Epidendroideae, pero están presentes en las Apostasioideae que representa el grupo hermano del resto de las Orchidaceae. Estos resultados anteriormente expuestos conducen a la interpretación que los caracteres anatómicos en general pueden ser de utilidad taxonómica y/o filogenética a diferentes niveles y dependiendo del grupo en estudio.
Agradecimientos
A la Secretaría de Relaciones Exteriores de México, por la beca N° NOGELI73101008 otorgada a la primera autora para realizar estudios de ]]>
Referencias
Abreu, C. & C. Peña. 1982. Estudio anatómico de hoja y tallo de orquídeas que habitan en ambiente de bosque seco. Trabajo especial de grado, Universidad Católica Andrés Bello, Caracas D.F., Venezuela. [ Links ]
Baker, R. 1972. Foliar anatomy of the Laeliinae (Orchidaceae). Tesis de Doctorado, Universidad de Washington, Washington, EEUU. [ Links ]
Cameron, K.M., W.M. Whitten, P.J. Kores, D.C. Jarell, V.A. Albert, T. Yukawa, H.G. Hills & D.H. Goldman. 1999. A phylogenetic analysis of the Orchidaceae. Evidence from rbcL nucleotide sequences. Am. J. Bot. 86: 208-224. [ Links ]
Brieger, F., R. Maatsch & K. Senghas. 1976. Die Orchideen, Lieferrung 8-12 (Schlechter III in text). Paul Parey, Berlin y Hamburgo, Alemania. [ Links ]
Brumitt, R. & C. Powell. 1992. Authors of plant names. Kew, Royal Botanical Gardens, Londres, Reino Unido. [ Links ]
Ely, F., F. Torres, F. Rada & Y. León. 2007. Estudio morfoanatómico de dos orquídeas de una selva nublada tropical. Interciencia 32: 410-418. [ Links ]
Esau, K. 1965. Anatomy of seed plants. Wiley, Nueva York, EEUU. [ Links ]
Farris, J. 1989. The retention index and rescaled consistency index. Cladistics 5: 417-419. [ Links ]
Goloboff, P. 1993. Nona Ver 1.6. Program and documentation. Distribuido por el autor. Buenos Aires, Argentina. [ Links ]
Haberlandt, G. 1914. Physiological plant anatomy. MacMillan, Londres, Reino Unido. [ Links ]
Jones, H.G. 1975. Nomenclatural revision of the genus Brassavola R. Br. of the Orchidaceae. Ann. Naturhist. Mus. in Wien. 79: 9-22. [ Links ]
Kluge, A.G. & J.S. Farris. 1969. Quantitative phyletics and evolution of anurans. Syst. Zool. 18: 1-32. [ Links ]
Lindorf, H., L. de Parisca & P. Rodríguez. 1991. Botánica: clasificación, estructura, reproducción. Ediciones de la Biblioteca, Universidad Central de Venezuela, Caracas D. F., Venezuela. [ Links ]
Madisson, M. 1977. Vascular epiphytes: their systematic occurrence and salient features. Selbyana 2: 1-13. [ Links ]
Nixon, K. 1999. The parsimony Ratchet: A new method for rapid parsimony analysis. Cladistics 15: 207-414. [ Links ]
Nixon, K. 2002. WinClada ver. 1.00.08. Published by the author, Ithaca, Nueva York, EEUU. [ Links ]
Pridgeon, A.M., W.L. Stern & D. Benzing. 1983. Tilosomes in roots of Orchidaceae: Morphology and systematic occurrence. Am. J. Bot. 70: 1365-1377. [ Links ]
Prychid, C.J., P. Rudall & M. Gregory. 2004. Systematics and biology of silica bodies in Monocotyledons. Bot. Rew. 69: 377-440. [ Links ]
Pyykkö, M. 1966. The leaf anatomy of east Patagonian xeromorphic plants. Ann. Bot. Fenn. 3: 453-662. [ Links ]
Roth, I. 1992. Leaf structure: coastal vegetation and mangroves of Venezuela. Gebr. Borntraeger, Berlin, Alemania. [ Links ]
Rudall, P. 1992. Anatomy of flowering plants. An introduction to structure and development. Cambridge University, Londres, Reino Unido. [ Links ]
Sandoval-Zapotitla, E., T. Terrazas, G. Salazar, A. Vallejo & B. Estrada. 2003. Anatomía vegetativa de Mexipedium xerophyticum (Soto, Salazar & Hágsater) V. A. Albert & M. W. Chase y géneros relacionados (Orchidaceae, Cypripedioideae). Lankesteriana 7: 54-56. [ Links ]
Sass, J. 1958. Botanical microtechnique. Iowa State College, Iowa, EEUU. [ Links ]
Scatena, V. & A. Nunes. 1996. Anatomía de Pleurothallis ruprestris Lindl. (Orchidaceae) de dos campos rupestres de Brasil. Bol. Bot. 15: 35-43. [ Links ]
Schlechter, R. 1919. Die Gattung Brassavola R. Br. Orchis 13: 40-77. [ Links ]
Stern, W.L., W. Judd & B.S. Carlsward. 2004. Systematic and comparative anatomy of Maxillarieae (Orchidaceae), sans Oncidiinae. Bot. J. Linn. Soc. 144: 251-274. [ Links ]
Stern, W.L. & B.S. Carlsward. 2006. Comparative vegetative anatomy and systematics of Oncidiinae (Maxillarieae, Orchidaceae). Bot. J. Linn. Soc. 152: 91-107. [ Links ]
Stern, W.L. & B.S. Carlsward. 2009. Comparative vegetative anatomy and systematic of Laeliinae (Orchidaceae). Bot. J. Linn. Soc. 160: 21-41. [ Links ]
van den Berg, C. 2005. Laeliinae, p. 181-186. In A. Pridgeon, P. Cribb, C. Mark & F. Rammunssen. (eds.). Genera Orchidacearum 4. Epidendroideae (Part. One). Oxford University, Oxford, Reino Unido. [ Links ]
van den Berg, C., W. Higgins, R. Dressler, M. Whitten, M. Soto-Arenas & M. Chase. 2009. A phylogenetic study of Laeliinae (Orchidaceae) based on combined nuclear and plastid DNA sequences. Ann. Bot. 104: 417-430. [ Links ]
Withner, C., P. Nelson & P. Wejksnora. 1974. The anatomy of orchids. In the Orchids: scientific studies. Wiley, Nueva York, EEUU. [ Links ]
Withner, C. 1998. The Cattleyas and their relatives, Vol. V. Brassavola, Encyclia and other genera of Mexico and Central America. Timber, Portland, Oregon, EEUU. [ Links ]
Withner, C. 2007. The genus Brassavola revisited. Another look at a confusing taxon. Orchid Digest. 71: 246-255. [ Links ]
Yukawa, T. & W.L. Stern. 2002. Comparative vegetative anatomy and systematics of Cymbidium (Cymbidieae: Orchidaceae). Bot. J. Linn. Soc. 138: 383-419. [ Links ]
Correspondencia a: Eliana Noguera-Savelli. Posgrado en Ciencias Biológicas, Unidad de Recursos Naturales, Centro de Investigación Científica de Yucatán, A.C. (CICY), Colonia Chuburná de Hidalgo, Calle 43. N°130. Mérida, Yucatán, México C.P. 97200; eliananoguera@yahoo.com Damelis Jáuregui. Universidad Central de Venezuela, Facultad de Agronomía, Instituto de Botánica Agrícola, Laboratorio de Morfoanatomía Vegetal, Prolongación Av. 19 de abril, Maracay 2101, Estado Aragua, Venezuela; jaureguid@agr.ucv.ve
