Lilloa 53 (2): 193–216, 2016
193
García-Breijo, Francisco J.
1-2*
; Vicente Calatayud
3
;
José Reig-Armiñana
2
1
Departamento de Ecosistemas Agroforestales. Universitat Politècnica de València. Camino de Vera s/n,
(46022) Valencia (España)
2
Laboratorio de Anatomía Vegetal «Julio Iranzo». Jardín Botánico de la Universitat de València. ICBIBE C/
Quart, 81. (46008) Valencia (España)
3
Fundación CEAM, c/ Charles R. Darwin 14, Parque Tecnológico, (46980) Paterna, Valencia, (España).
* Autor corresponsal: fjgarci@eaf.upv.es
Recibido: 29/06/16 – Aceptado: 11/10/16
Estudio anatómico-histológico de las flores del
endemismo Lamottea diania (Asteraceae) y de los
efectos del ozono troposférico sobre su desarrollo
Resumen — García-Breijo, Francisco J.; Vicente Calatayud; José Reig-Armiñana. 2016.
“Estudio anatómico-histológico de las flores del endemismo Lamottea diania (Asteraceae) y de
los efectos del ozono troposférico sobre su desarrollo”. Lilloa 53 (2). Plantas del endemismo
Lamottea diania se expusieron en cámaras OTC (Open Top Chambers) a aire ambiente filtrado
y a aire ambiente no filtrado más 30 ppb de ozono para observar el efecto de este contami-
nante sobre el desarrollo de sus flores, particularmente sobre su androceo. Hemos compro-
bado, mediante estudios de microscopía óptica y electrónica, que el ozono afecta el proceso
de desarrollo y maduración de los estambres y del polen. Las anteras se ven afectadas, en
unos casos al abortar algunos estambres en su desarrollo y, en otros, impidiéndose el desa-
rrollo correcto de los sacos polínicos en el interior de las mismas. Asimismo, el ozono impide
la formación correcta del polen encontrando numerosos granos de polen sin desarrollar o
desarrollados y madurados de forma anómala en el interior de los sacos polínicos. Los resul-
tados indican que el ozono es el responsable del desarrollo anormal del androceo y del polen
en plantas de L. diania.
Palabras clave: Anatomía; Carthamus dianius; endemismo; esporogénesis; estrés abióti-
co; histología floral; ozono; polen; ultraestructura.
AbstractGarcia-Breijo, Francisco J.; Vicente Calatayud; José Reig-Armiñana. 2016.
“Anatomical and histological study of endemism flowers of Lamottea diania (Asteraceae) and
the effects of tropospheric ozone on their development”. Lilloa 53 (2). Plants of endemism
Lamottea diania were exposed in cameras OTC (Open Top Chambers) to filtered ambient air
and ambient air unfiltered over 30 ppb ozone to observe the effect of this pollutant on the
development of its flowers, particularly on its androecium. We have found, through studies of
optical and electron microscopy, that ozone affects the process of development and matura-
tion of stamens and pollen. The anthers are affected, in some cases by aborting some sta-
mens in their development and in other, prevented the proper development of the pollen sacs
within them. In addition, ozone prevents proper formationand maturation of pollen found many
undeveloped pollen grains or developed abnormally inside the pollen sacs. Results indicate that
ozone was responsible for the abnormal development of androecium and pollen in L. diania.
Keywords: Abiotic stress; anatomy; Carthamus dianius; endemism; floral histology; ozone;
pollen; sporogenesis; ultrastructure.
INTRODUCCIÓN
En la actualidad, el ozono (O
3
) troposfé-
rico se considera uno de los contaminantes
atmosféricos más importantes del planeta y
el más importante de los que actúan sobre
las plantas (Ainsworth et al., 2012; Ashmo-
re, 2005; IPCC, 2013; Karnosky et al., 2007;
Matyssek et al., 2007, Paoletti, 2007, Wittig
et al., 2009), causando graves pérdidas en
cosechas (Asensi-Fabado, 2007; Asensi-Faba-
do et al., 2010) e induciendo una serie de
efectos perjudiciales en la vegetación nativa
(Krupa et al., 2001). Durante las pasadas
F. J. García-Breijo et al.: Estudio anatómico-histológico de Lamottea diania
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décadas, se ha observado un incremento glo-
bal del O
3
troposférico, especialmente en el
Hemisferio Norte. Esto ha sido atribuido ini-
cialmente al incremento en los precursores
del O
3
de origen antropogénico (Volz y Kley,
1988). El Mediterráneo es un área crítica
para la formación de fotooxidantes (Millán
et al., 1992; Sanz et al., 2007). Es una zona
densamente poblada (abundan por lo tanto
los precursores del O
3
) que se ha descrito
como un gran reactor fotoquímico donde la
intensa radiación solar, las altas temperatu-
ras y los procesos de recirculación de las
masas de aire contaminadas favorecen la
formación de este contaminante (Lelieveld
et al., 2002; Millán et al., 1996, 1997,
2002; Sanz y Millán, 1998). Como conse-
cuencia, las concentraciones de O
3
alcanzan
niveles fitotóxicos especialmente en verano
(Bussotti y Ferretti, 1998; Fumagalli et al.,
2001; Reinert et al., 1992; Sanz y Millan,
1998, 2000; Velissariou et al., 1992).
Hasta ahora, muy pocos trabajos se han
realizado sobre los efectos que los agentes
contaminantes tienen sobre las especies vege-
tales endémicas o raras. Algunos trabajos no
publicados han estudiado los efectos del ozo-
no sobre las hojas de Lamotea diania
(Webb.) G. López (Asteraceae) (Serna-
Riddell, 2006) o sobre las flores de Centran-
thus ruber (L.) DC. (Valerianaceae) (García-
Sebastiá, 2006). Las especies con poblacio-
nes relativamente pequeñas pueden ser más
vulnerables a la contaminación y a otras
amenazas no sólo debido a sus reducidas
áreas de distribución o al bajo número de in-
dividuos, sino también a su más baja varia-
bilidad genética, que puede limitar sus posi-
bilidades de adaptación a los cambios en su
hábitat. Desde un punto de vista botánico, la
región mediterránea es el área más diversa
de Europa, con muchas plantas que son bien
endémicas o/y de distribución reducida.
Como ejemplo, de las 9000 especies de la
flora española, 1571 taxa se enumeran en la
lista roja (Moreno, 2008), y más de 400 es-
tán en peligro.
Una de las maneras de identificar los
impactos del O
3
en una planta es la observa-
ción de lesiones en las hojas visibles en las
especies sensibles (Feng et al, 2014; Schaub
y Calatayud, 2013). Con el fin de identificar
correctamente los síntomas de O
3
de otros
producidos por otros factores bióticos o
abióticos, los estudios de microscopía han
demostrado ser una herramienta muy útil
(Günthardt-Goerg y Vollenweider, 2007; Vo-
llenweider et al., 2003). A diferencia de
otros contaminantes, el O
3
no se acumula en
los tejidos celulares, pero induce una serie
de cambios anatómicos y ultraestructurales
característicos que pueden variar en diferen-
tes plantas (Bussotti et al., 2005; Calatayud
et al., 2011; García-Breijo et al., 2008;
Reig-Armiñana et al., 2004; Vollenweider et
al, 2003). Las observaciones de campo, sin
embargo, tienen que ser apoyadas por estu-
dios de referencia en condiciones controla-
das o semi-controladas (en Open Top Cham-
bers (OTC) o en otros sistemas de exposi-
ción), en el que las respuestas de las diferen-
tes especies a O
3
pueden reproducirse y ca-
racterizarse.
El ozono puede afectar directamente a
las estructuras reproductivas, a saber, super-
ficies del estilo o del estigma, polen, ante-
ras, frutos y semillas. Las concentraciones
actuales de O
3
disminuyen significativamente
el número de semillas (-16%), el número de
frutos (-9%) y el peso de los frutos (-22%)
en comparación con el aire filtrado (Black
et al., 2000). Además, la germinación del
polen y el crecimiento del tubo polínico dis-
minuyen con concentraciones elevadas de
O
3
en comparación con el aire filtrado
(Leisner y Ainsworth, 2012).
Ya se han realizado estudios sobre la vul-
nerabilidad de L. diania a los niveles cada
vez mayores de ozono troposférico (Calata-
yud et al., 2011). Estos estudios han comple-
mentado unos preliminares donde se demos-
tró que el ozono también producía efectos
deletéreos en la reproducción de esta espe-
cie, incluyendo una reducción significativa
en el número de flores producidas por la
planta, y un aumento en la producción alte-
rada del polen (García-Breijo et al., 2005).
El objetivo principal del trabajo es el es-
tudio anatómico-histológico a nivel estructu-
ral y ultraestructural del efecto producido
Lilloa 53 (2): 193–216, 2016
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por el ozono troposférico sobre las anteras
de L. diania y, especialmente, sobre su desa-
rrollo ontogénico y sobre la producción de
polen e intentar correlacionar estos efectos
con las dificultades reproductoras de esta
especie que puedan poner en peligro su con-
tinuidad.
Lamottea diania (Webb) G. López (sin.
Carthamus dianius Webb) es un nanofaneró-
fito, hierba de tronco leñoso que forma unos
capítulos con flores de color blanco amari-
llento y brácteas espinescentes.Tiene hojas
basales muy divididas en lóbulos lanceola-
dos (Fig. 1). Florece en los meses de mayo y
junio.
Las poblaciones más importantes (Fig. 2)
y pujantes se sitúan en las zonas umbrías del
Montgó pero no existe estimación precisa de
sus efectivos. Stübing y Estévez (1990) en el
estudio multidisciplinar sobre el Parque Na-
tural del Montgó (38°482 303 N 0°072 003
E) estiman que este endemismo dianico-pi-
tiúsico es una de las plantas más interesan-
tes de este macizo montañoso. Hay otras
poblaciones de menor entidad en acantilados
litorales y en barrancos o zonas de matorral
de algunas sierras colindantes. En Ibiza se
presenta constituyendo pequeñas poblaciones
(6) localizadas en la costa norte (cala NaXa-
mena, Penyal de s’Aguila, cala Aubarca, Es
Alls, Ses Torretes y cala d’En Sardina). Tam-
bién vive en el islote de s’Espartar, donde es
abundante, tanto en los cinglos de tramonta-
na como en la parte más alta.
L. diania es un endemismo (microareal)
emblemático en España en gran riesgo de
desaparición a medio plazo ya que en los
últimos años se ha comprobado una gran
desaparición de poblaciones.El interés del
estudio de esta especie es evidente ya que el
«Catálogo Nacional de Especies Amenaza-
das» y el «Listado de Especies Silvestres en
Régimen de Protección Especial» la presenta
dentro de la categoría de plantas «De interés
Fig. 1. A) Hábito de la planta mostrando el aspecto de las hojas, tallos y flores. B) Detalle
del capítulo con brácteas epinescentes y flores actinomorfas blanquecinas.