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Lilloa 55 (1): 3–15, 8 de junio de 2018
Análisis de la meiosis y viabilidad del polen en
morfotipos intraespecíficos de Cuscuta parodiana
(Cuscutaceae)
ä
Resumen — En la familia Cuscutaceae, el género Cuscuta está representado por plantas
holoparásitas con distribución cosmopolita. El taxón incluye tres subgéneros: Cuscuta, Mono-
gyna y Grammica; este último muy representado en América. En este trabajo se exponen la
morfología floral, estudios meióticos y viabilidad del polen de ejemplares colectados en cuatro
(4) poblaciones de Cuscuta parodiana del subgénero Grammica del Noroeste Argentino. El
análisis de la morfología floral permitió diferenciar 4 morfotipos en base a los caracteres de
la corola y el gineceo. De las entidades estudiadas tres fueron tetraploides (n = 30) y uno
de ellos diploide (n = 15). Durante la meiosis se han observado configuraciones trivalentes
y tetravalentes, puentes de cromatina, cromosomas fuera de placa metafásica, citomixis y
cuerpos redondeados extranucleares.
Palabras clave: Cuscuta parodiana, morfotipos, poliploidía, viabilidad de polen.
ä
Abstract — In family Cuscutaceae the Cuscuta genus comprises holo-parasitic plants that
have cosmopolitan distribution. The genus includes three subgenera: Cuscuta, Monogyna and
Grammica; the last one is widely distributed in the American continent. In this work, flower
morphology, meiotic studies and pollen viability of 4 natural populations of Cuscuta parodiana
subgenus Grammica are presented. The flower morphology allow us to differentiate 4 morpho-
types through corolla and gynoecium traits. Three entities analyzed were tetraploids (n = 30),
and one was of them diploid (n = 15). Trivalent and tetravalent chromosomal configurations,
chromatin bridges, chromosomes outside of metaphasic plate, cytomixis and extranuclear
spherical bodies were observed during meiosis.
Keywords: Cuscuta parodiana, morphotypes, polyploidy, pollen viability.
Andrada, Aldo R.
1
; Valeria de los A. Páez
1
; María I. Toranzo
2
;
Graciela E. Ruíz de Bigliardo
1,3
1
Fundación Miguel Lillo, Miguel Lillo 251.
2
Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia (UNT), Ayacucho 471.
3
Facultad de Ciencias Naturales e I.M.L. (UNT), Miguel Lillo 205. San Miguel de Tucumán. Argentina
(C.P. 4000).
Au
tor corresponsal: arandrada@lillo.org.ar
ä Ref. bibliográfica: Andrada, A. R., Páez, V. de los A., Toranzo, M. I., Ruiz de Bigliardo, G. E. (2018).
Análisis de la meiosis y viabilidad del polen en morfotipos intraespecíficos de Cuscuta parodiana (Cus-
cutaceae). Lilloa 55 (1): 3-15.
ä Recibido: 02/08/17 – Aceptado: 15/05/18
ä URL de la revista: http://lilloa.lillo.org.ar
ä Algunos derechos reservados. Esta obra está bajo una Licencia
Creative Commons Atribución – No Comercial – Sin Obra Derivada
4.0 Internacional.
D . O . I . : do i. o rg /1 0. 30 5 5 0 /j .l il /2 0 18 .5 5. 1/ 1
Analysis of meiosis and pollen viability in intraspecific morphotypes
of Cuscuta parodiana (Cuscutaceae)
4
A. R. Andrada et al.: Análisis de la meiosis y viabilidad del polen en Cuscuta parodiana
INTRODUCCIÓN
La familia Cuscutaceae está integrada por
especies holoparásitas, que se distribuyen en
el viejo y nuevo mundo, y comprende entre
165-175 especies descriptas hasta el mo-
mento (Stefanovic, Kuzmina, Costea, 2007).
Los caracteres anatómicos y morfológicos le
p
e
rmitieron a Yuncker (1932) reconocer tres
subgéneros ampliamente distribuidos, Cus-
cuta Engelmann, Grammica Yuncker y Mo-
nogyna Engelmann ex Yunck. Las especies
del subgénero Grammica están presentes en
todos los continentes y el mayor número se
registra en América. Aquellas pertenecientes
a los subgéneros Cuscuta y Monogyna se dis-
tribuyen en Europa, Asia, África y América
del Norte.
Los estudios citológicos realizados en el
género Cuscuta demuestran la presencia de
cromosomas monocéntricos en Monogyna y
Grammica, mientras que holocéntricos en el
subgénero Cuscuta
(Fogelberg, 1938
; Kaul
y Bhan, 1977; Pazy, 1997; Pazy y Plitmann,
19
94, 1995, 2002; García, 2001; García y
Castroviejo, 2003). Los antecedentes de los
números cromosómicos en el género se ubi-
can en el rango desde 2n = 8 a 2n = 60 cro-
mosomas, los números más bajos pertenecen
al subgénero Cuscuta y los más altos al subgé-
nero Grammica (Pazy y Plitmann, 1995). Se
presentan complejos poliploides, tal es el caso
de Cuscuta reflexa Roxb. (subgénero Mono-
gyna) con recuentos cromosómicos variables
d
e
2n = 14, 28, 30, 32, 42, 48 (Sharma y
Chatterji, 1957; Finn, 1937; Kaul y Bhan,
1974; Vasudevan, 1975; Kaul y Bhan, 1977;
Vir Jee y Kachroo, 1985). Los dos números
básicos más difundidos en el género Cuscuta
so
n x = 14 y x = 15 y habrían surgido por una
euploidía secundaria, producto del probable
número ancestral x = 7 (Lewis, 1980). Los
reordenamientos cromosómicos debido a dis-
ploidía descendente y ascendente, junto a los
de poliploidía, podrían ser los responsables de
la extensa variación en los números cromo-
sómicos encontrados en la familia (García y
Castroviejo,
200
3).
Cuscuta parodiana Yuncker está incluida
en el subgénero Grammica, es endémica de
Argentina y ocupa las provincias de Jujuy,
Salta y Tucumán desde los 500 a 2000 m
snm (Zuloaga y Morrone, 1999). Es una
planta herbácea, parásita y arbustiva en las
regiones montañosas húmedas (Huzinker,
1
947
). Este último autor reconoce en C.
parodiana un gran polimorfismo por el que
distingue, dos variedades relacionadas con el
tamaño y morfología de las piezas florales,
C. parodiana var. typica y C. parodiana var.
tucumana Yunck. (Hunz.). Recientemente,
estudios meióticos realizados por Páez, An-
drada, Lozzia, Toranzo (2011) mencionaron
para C. parodiana n = 15 para una población
de Tafí del Valle (Tucumán, Argentina).
Durante las colecciones de ejemplares de
C. parodiana en Noroeste Argentino (NOA) se
observaron morfotipos que exhibieron variacio-
nes en la forma y el tamaño de sus flores cuyos
caracteres no se correspondían con las varieda-
d
e
s establecidas por Huzinker (1947).
El objetivo de este trabajo es dar a cono-
cer la variabilidad de la morfología floral, los
números cromosómicos, el comportamien-
to meiótico y la viabilidad de los granos de
polen de cuatro morfotipos de C. parodiana
del NOA.
MATERIALES Y MÉTODOS
Material estudiado
El material recolectado (Fig.1-2) se en-
cuentra depositado en el herbario Fanero-
gámico de la Fundación Miguel Lillo (LIL) y
proviene de las regiones del Noroeste Argen-
tino (NOA) que abajo se detallan.
ARGENTINA. Prov. Jujuy, Dpto. Tumbaya,
L
o
c. Bárcena, 24°01’49.8 S, 65°26’21.7” W,
1675 m snm, 15-IV-2009, Cristóbal y Lozzia
s/n (LIL 610029). Prov. Tucumán, Dpto.
Bu
rruyacú, Loc. Sa. Medina, 26°26’39.8 S,
65°02’42.48 W, 1250 m snm, 18-IV-2008,
Andrada y Páez s/n (LIL 610028); Dpto.
Tr
ancas. Loc. Hualinchay, 24°18’54.7” S,
65°37’21.7” W, 1980 m snm, 17-III-2008,
Andrada y Páez s/n ( LIL 610027, 610030).
e
studios Morfológicos
Para el análisis de la morfología floral se
tomaron 15 flores pertenecientes a 3 plan-
5
Lilloa 55 (1): 3–15, 8 de junio de 2018
tas diferentes de cada población, las que se
recolectaron al azar inmediatamente des-
pués de la antesis. Para el caso se fijaron en
solución de alcohol etílico-ácido láctico 5:1
(
F
ernández, 1973). Asimismo, se analizaron
igual número de flores extraídas de material
herborizado. Se tomaron los siguientes pará-
metros cualitativos: 1) forma de la corola, 2)
forma y tamaño relativo del ovario y estilo,
3
)
forma de las escamas y su ubicación res-
pecto a la corola (Tabla 1). Las observacio-
nes se llevaron a cabo en microscopio óptico
compuesto (lupa) Zeiss Stemi 2000-C.
Análisis de la meiosis: Los botones flo-
rales jóvenes se fijaron en solución de Far-
m
e
r y se conservaron en etanol 70º a -4ºC.
El protocolo de coloración y montaje de las
preparaciones microscópicas incluye una hi-
drólisis previa en HCl 1N a 60ºC, durante
20 minutos y tinción con una gota de he-
matoxilina propiónica al 2% con cristales de
citrato férrico. Los recuentos cromosómicos
se efectuaron en 7 células madre del polen
en diacinesis o metafase I. Se analizaron 50
células madres del polen (CMP), en cada es-
tadio de la meiosis.
V
iabilidad de los granos
de
polen
La viabilidad de los granos de polen se
estimó con la solución de Müntzig, mezcla
de carmín acético y glicerina en la propor-
Fig. 1. A-D. Cuscuta parodiana. A) Sierra de Medina. B) Hualinchay (LIL 610027). C) Hual-
inchay (LIL 610030). D) Bárcena.
6
A. R. Andrada et al.: Análisis de la meiosis y viabilidad del polen en Cuscuta parodiana
ción de 1:1 (Sharma y Sharma, 1965). Se
consideraron viables a los granos que pre-
sentaron coloración rojo intenso en su con-
tenido celular y como no viables los granos
carentes de tinción. Se tomó como estándar
1000 granos polen por taxón.
Los datos obtenidos durante el estudio
de la meiosis y la viabilidad de los granos
de polen se encuentran plasmados en la ta-
bla 1.
Las microfotografías se tomaron con una
video cámara Moticam 1000 (1.3 MP) aco-
plada a un microscopio Nikon Eclipse E-200,
tanto para los análisis meióticos como para
la viabilidad de polen.
Fig. 2. A-C) Sitios de muestreo de Cuscuta parodiana. A) Región NOA. B) Provincia de Jujuy.
C) Provincia de Tucumán.
7
Lilloa 55 (1): 3–15, 8 de junio de 2018
RESULTADOS
Los estudios morfológicos se realizaron
en botones florales de cuatro morfotipos:
1) Morfotipo I (Población de Sierra de
Medina, LIL 610028). Las flores de esta po-
blación se caracterizaban por poseer el tubo
corolino
caliciforme
(Fig. 3A); escamas fim-
briadas, la mitad de su longitud fusionada
a
la corola en la región basal (Fig. 3E). El
gineceo es portador de un ovario globoso y
estigma subsentado
(Fig. 3I).
2) Morfotipo ii
(Población de Hualinchay,
LIL 610027). En esta población, el tubo co-
rolino es cilíndrico y de base angosta (Fig.
3B)
, escamas pequeñas que no superan la
mitad de la longitud del tubo corolino, es-
Tabla 1. Caracteres morfológicos florales, caracteres citológicos, formación de esporadas y
viabilidad de polen expresada en porcentaje.
8
A. R. Andrada et al.: Análisis de la meiosis y viabilidad del polen en Cuscuta parodiana
Fig. 3. Caracteres florales de Cuscuta parodiana. A, E, I) Morfotipo I. B, F, J) Morfotipo II.
C, G, K) Morfotipo III. D, H, L) Morfotipo IV.
9
Lilloa 55 (1): 3–15, 8 de junio de 2018
casas fimbrias digitiformes con parte de su
extensión soldadas a la corola (Fig. 3F). Es
evidente en el gineceo un ovario ovoide y un
estilo prolongado de aproximadamente tres
veces la longitud del estigma (Fig. 3J).
3) Morfotipo iii (Población de Hualinchay,
LIL 610030). Las flores de esta población de
Hualinchay tienen el tubo corolino elipsoide
(Fig. 3C), escamas de igual o mayor a 2/3
de la longitud del tubo, soldadas al éste en
1/3 de su longitud y con fimbrias (Fig. 3G).
Ovario semicircular; estilo no supera dos ve-
ces la longitud del estigma (Fig. 3K).
4) Morfotipo iV (Población de Barcena,
LIL 610029). Tubo corolino subesférico (Fig.
3D) con escamas soldadas en la parte ante-
rior de la corola, de ½ del tamaño total de
la longitud del tubo y con fimbrias (Fig. 3H).
El gineceo con ovario esferoidal y estilo de
aproximadamente dos veces la longitud del
estigma (Fig. 3L).
Fig. 4. Cuscuta parodiana. Morfotipo I. A) CMP en Diacinesis, n =15 y un nucléolo. B-C) CMP
en diacinesis con presencia de 1 trivalente y 1 tetravalente respectivamente en forma de Y
(flechas negras). D) MI con cromosomas fuera de placa. E) Inicio de AI con bivalentes con
quiasmas terminales (flechas blancas). F) MII con cuerpos extranucleares. G) Citomixis en
paquitene. H) Citomixis en TII. I) Granos de polen viable teñido y no viable traslúcido. Escala
= 10 µm.
10
A. R. Andrada et al.: Análisis de la meiosis y viabilidad del polen en Cuscuta parodiana
análisis de la Meiosis
Morfotipo I. El número haploide se evi-
denció en diacinesis con n = 15 (Fig. 4A).
Configuraciones de trivalentes y tetravalen-
tes en forma de Y se observaron en esta eta-
pa (Fig. 4
B-C). En MI (Metafase I), 26,31%
de las células presentan cromosomas fuera
de
la placa ecuatorial (Fig. 4D); en AI (Ana-
fase I) tempranas, se identifica claramente
el inicio de la segregación de los cromoso-
mas homólogos, con dos pares de bivalen-
tes que se caracterizan por poseer quiasmas
t
er
minales (Fig. 4E). Las AI y TI (Telofase I)
fueron regulares. En la segunda etapa de la
división meiótica, el comportamiento de las
células madres de polen (CMP) fue regular,
con formación de esporadas normales. En
ambas etapas de la meiosis se pusieron en
evidencia cuerpos extranucleares débilmente
coloreados, en número y tamaño variables
(
F
ig. 4F). El fenómeno de citomixis se obser-
vó en ambas etapas de la división meiótica
(
F
ig. 4G-H). La viabilidad de los granos de
polen fue de un 14% (Fig. 4I).
Morfotipo ii. El número cromosómico ga-
metofítico estimado en esta población fue n =
30.
La MI fue regular (Fig. 5A), sólo 9% de las
células analizadas se presentaron con los cro-
mosomas conformando tres grupos (Fig. 5B-
C) y cromosomas fuera de la placa metafásica
(Fig. 5D). Las células en AI se caracterizaron
por la presencia de puentes de cromatina en
el 82% de ellas (Fig. 5E) y durante la segrega-
ción adquieren configuración en «V» inverti-
da. (Fig. 5F-G). La citomixis se observa en TI
en el 7% de las células, este fenómeno ocurre
a través de múltiples canales entre las células
vecinas
(Fig.5H).
En metafase II (MII) el 3%
de las células presentaron 1-2 cromosomas
fuera de la placa ecuatorial (Fig. 5I). Las AII
se mostraron con segregación desbalanceada
en
el 4% de ellas (Fig. 5J). En el 3% de las
tétradas también se observaron citomixis y la
conexión se establece entre dos células unidas
por un canal (Fig. 5K). Se estimó la viabilidad
de los granos de polen en un 98 % (Fig. 5L).
Morfotipo iii. El número haploide de n =
3
0
se observó en diacinesis. La meiosis anali-
zada en las CMP de esta población se mostró
regular. No obstante, se destaca que el 1% de
las células en MI presentan cromosomas fuera
de la placa ecuatorial (Fig. 6A) o en AI pueden
encontrarse puentes de cromatina en el 2%
de ellas (Fig. 6B) y cuerpos extranucleares
múltiples en TI (Fig. 6C). En el 1% de MII se
presentaron con husos perpendiculares (Fig.
6D) y cromosomas fuera de la placa metafá-
sica (Fig. 6E). Las esporadas observadas son
regulares. El 90% de los granos de polen ana-
lizados fueron viables (Fig. 6F).
Morfotipo iV. El número gametofítico
e
n
contrado en esta población fue n = 30
(Fig. 7A). Al final de la prometafase los
cromosomas adoptan configuraciones cua-
drivalentes, con aspecto similar a las estruc-
turas cuatripartitas observadas en especies
con cromosomas holocinéticos (Fig. 7B). En
AI los cromosomas rezagados se presentan
en una frecuencia muy baja, sólo en el 2 %
de las células analizadas (Fig. 7C). La divi-
sión II se observó regular, con formación de
esporadas normales. En todos los estadíos
fueron evidentes los cuerpos extranucleares
(Fig.
7D
-E). El 84 % de los granos de polen
fueron viables (Fig. 7F).
DISCUSIÓN
El análisis que Huzinker (1947) realizó
en C. parodiana en base a los caracteres flo-
rales le permitieron reconocer un acentuado
polimorfismo, por el cual distinguió las varie-
dades C. parodiana var. typica y C. parodiana
var. tucumana. Los caracteres evaluados por
el autor tales como tamaño de los lóbulos
de la corola, punto de unión de las escamas
al tubo corolino y diámetro del anillo basal,
no fueron constantes en las poblaciones es-
tudiadas en este trabajo. Sin embargo, las
diferencias en la forma y el tamaño del tubo
corolino, así como de las escamas y la lon-
gitud del estilo, entre los cuatro morfotipos
son persistentes y permiten identificarlos.
Al género Cuscuta se lo identifica como
un complejo poliploide, con números cromo-
sómicos que se extienden desde 2n = 8 - 60.
L
o
s números base x = 7, 14 y 15 son pro-
puestos para los tres subgéneros (Fogelberg,
1
938
; Pazy y Plitmann, 1995). La observa-