Gayana Bot. 64(1): 33-39, 2007

ARTICULOS REGULARES

Análisis comparativo del cariotipo en poblaciones de Alstroemeria aurea R. Graham (Alstroemeriaceae) de Chile

Comparative karyotype analysis in populations of Alstroemeria aurea R. Graham (Alstroemeriaceae) from Chile

Carlos M. Baeza¹, Otto Schrader², Eduardo Ruiz¹ & María Negritto¹

¹Facultad de Ciencias Naturales y Oceanográficas, Departamento de Botánica, Casilla 160-C, Universidad de Concepción, Concepción, Chile. cbaeza@udec.cl

²Federal Centre for Breeding Research on Cultivated Plants, Institute of Horticultural Crops, Neuer Weg 22/23, 06484 Quedlinburg, Germany.

RESUMEN

Alstroemeria L. (Alstroemeriaceae), género endémico de América del Sur, presenta dos grandes centros de distribución en el continente: Chile y Brasil. En Chile, está distribuido desde el extremo norte hasta la Patagonia chilena y argentina. La zona central del país presenta el mayor número de especies. Alstroemeria aurea R. Graham crece tanto en Argentina como en Chile, distribuyéndose en nuestro país desde la VII a la XII Región, lo que constituye la especie con el mayor rango de distribución. Es una de las especies de Alstroemeria que presenta un alto grado de variación en el tamaño y en la coloración de los tépalos del perigonio. Se realizó un estudio comparativo del cariotipo de 6 poblaciones de A. aurea provenientes de la VIII y IX regiones del país. Todas las poblaciones estudiadas presentaron un cariotipo asimétrico, con 2n = 2x = 16 cromosomas, con una fórmula haploide 3m + 1sm + 3t-sat + 1t, esto es tres pares de cromosomas metacéntricos, un par submetacéntrico y cuatro pares telocéntricos, tres de ellos con satélites. Estos resultados indican que el cariotipo en A. aurea es muy constante e independiente de la distribución de las poblaciones analizadas.

Palabras claves: Alstroemeriaceae, Alstroemeria aurea, cariotipo, número cromosómico.

ABSTRACT

Alstroemeria L. (Alstroemeriaceae), endemic genus of South America, presents two great centers of distribution in the continent: Chile and Brazil. In Chile, it is distributed from the North of Chile to the Chilean and Argentine Patagonia. The central zone of the country presents the greater number of species. Alstroemeria aurea R. Graham grows as well in Argentina as Chile, with a distribution from the VII to XII Region in our country, which constitutes the species with the greater rank of distribution. It is one of the species of Alstroemeria that presents a high degree of variation in the size and the coloration of the tepals of perigone. A comparative karyotype study of 6 populations of A. aurea of the VIII and IX Regions of Chile was made. All the studied populations presented an asymmetric karyotype, with 2n = 2x = 16 chromosomes, with a formula 3m + 1sm + the 3t-sat + 1t, this means three pairs of metacentric chromosomes, a submetacentric pair and four telocentric pairs, three of them with satellites. These results indicate that the karyotype in A. aurea is very constant, independent of the distribution of the analyzed populations.

Keywords: Alstroemeriaceae, Alstroemeria aurea, karyotype, chromosome numbers.

INTRODUCCION

Alstroemeria L. (Alstroemeriaceae) es un género sudamericano que comprende cerca de 50 especies, distribuidas desde Venezuela hasta Tierra del Fuego en Argentina y Chile (Aagesen & Sanso 2003; Ravenna 1988; Sanso & Hunziker 1998). En Chile, el género está compuesto por alrededor de 33 especies (Bayer 1987; Muñoz & Moreira 2003) distribuidas desde el extremo norte del país hasta la Patagonia, y la mayor concentración de especies ocurre en la zona central (Muñoz & Moreira 2003).

Estudios cromosómicos en Alstroemeria han sido realizados por numerosos autores, entre los cuales destacan Taylor (1926), Tsuchiya & Hang (1989), De Jeu et al. (1997), Kamstra et al. (1997), Kuipers et al. (1997, 1998, 2002), Buitendijk & Ramanna (1996), Stephens et al. (1993), Buitendijk et al. (1998), Sanso & Hunziker (1998), Sanso (2002), Jara et al. (2004), entre otros. Todos estos autores señalan para Alstroemeria 2n = 2x = 16, con un cariotipo asimétrico y bimodal y ocho pares de cromosomas, de los cuales tres o cuatro son acrocéntricos y cuatro o cinco son metacéntricos, submetacéntricos o subtelocéntricos.

Las flores de Alstroemerias chilenas son muy atractivas y han adquirido importancia mundial como plantas ornamentales de cultivo y de corte (Buitendijk & Ramanna 1996; Buitendijk et al. 1997).

Alstroemeria aurea R.Graham constituye un progenitor de muchos de los modernos cultivares actualmente utilizados en floricultura (Hang & Tsuchiya 1988, Buitendjik et al. 1998) y ha sido cultivada en Europa y en América desde hace más de 160 años (Robinson 1963) y hace más de 70 años en Japón y Australia (Buitendjik et al. 1998). Esta especie nativa de Chile crece también en Neuquén, Río Negro y Chubut en Argentina. En Chile se distribuye desde Los Bellotos del Melado hasta Aisén, ocupando hábitats tanto en la costa como en los Andes. Es una especie que muestra una variada gama de tonos, tamaños y colores en las flores y es la que presenta la más amplia distribución en el país (Muñoz & Moreira 2003). Sería, por lo tanto, interesante averiguar si existe una correlación entre la distribución latitudinal y altitudinal de esta especie y las diferencias en la coloración que presenta el perigonio comparadas con las características del cariotipo. Por lo tanto, el objetivo de esta investigación consistió en analizar y comparar el cariotipo de seis poblaciones de Alstroemeria aurea provenientes de la VIII y IX regiones de Chile, tanto de la Cordillera de Nahuelbuta como de la Cordillera de los Andes.

Materiales y Metodos

Material vegetal

El material colectado de Alstroemeria aurea corresponde a seis localidades de Chile: VIII Región. Provincia de Bío-Bío. Comuna de Antuco. Parque Nacional Laguna del Laja, Salto de Las Chilcas, 1110 m (37º23'S-71º24'W). 8-I-2003. C. Baeza 4202. Provincia de Bío-Bío. Comuna de Ralco. Entre Ralco y Ralco-Lepoy, 1000 m (37º59'S-71º24'W). 20-XII-2005. C. Baeza 4253. Provincia de Ñuble, Termas de Chillán, en bosque de Nothofagus frente a las piscinas, 1609 m (36º54'S-71º24'W). 02-I-2003. C. Baeza 4193. Provincia de Ñuble, Termas de Chillán, Valle Hermoso, 1330 m (36º55'S-71º27'W). 01-II-2006. C. Baeza & A. Terrab 4257. IX Región. Provincia de Cautín. Comuna de Victoria. Straße von Curacautín nach Victoria, 700 m (38º20'S-71º57'W). 29-I-2003. K. Tremetsberger 1090. Provincia de Malleco. Parque Nacional Nahuelbuta. Piedra del Aguila, 1350 m (37º49'S-73º08'W). 15-XII-2005. C. Baeza 4250a.

El material colectado por C. Baeza está depositado en el herbario de la Universidad de Concepción (CONC) y el colectado por K. Tremetsberger en el herbario de la Universidad de Viena (WU).

Obtención de cariotipos

Puntas de raíces de 5-10 mm de longitud, obtenidas a partir de plantas cultivadas en invernadero, fueron pretratadas con una solución de 8-hidroxiquinolina (2mM) por 24 horas a 4 ºC. Posteriormente, se fijaron en etanol / ácido acético (3:1) por 24 horas y se almacenaron en alcohol 70% a -20 ºC. Previo a la maceración, las raíces fueron lavadas 2 veces en agua destilada por 10 minutos, para luego ser digeridas en una mezcla de enzimas de 4% celulasa "Onozuka R-10" (Serva) y 1% pectiolasa Y-23 (Seishin Pharmaceutical) en 75 mM de KCl, a pH 4,0 por 25 minutos a 37 ºC. Luego de un breve lavado en agua destilada, las raíces fueron mantenidas durante un minuto en ácido acético al 45% y luego se hizo el aplastado correspondiente. Los cubreobjetos fueron removidos después de mantener las muestras a -84 ºC. Los preparados se dejaron secar durante 24 horas a temperatura ambiente y se almacenaron a -20 ºC. Los cromosomas fueron teñidos con DAPI (1,0 ng/l de 4',6-diamidino-2-fenilindol). Para las poblaciones Baeza 4250a, 4253 y C. Baeza & A. Terrab 4257 posterior a la fijación, se realizó una hidrólisis ácida con HCl 0,5 N durante 25 minutos a 40 ºC, luego se lavó con agua destilada en 2 oportunidades y por último se tiñó el ápice de la raíz con orceina acética al 1% y se realizó el aplastado. El conteo e interpretación de los cromosomas (10 placas metafásicas) se realizó usando un microscopio Axioskop Zeiss con cámara fotográfica digital incluida. Los cromosomas fueron medidos con la ayuda del programa "MicroMeasure 3.3" (Reeves 2001) y se clasificaron de acuerdo a los radios de los brazos (Levan et al. 1964, modificado). Para cada población analizada, se determinó el índice de asimetría del cariotipo (AsI %) usando la fórmula de Arano y Saito (1980) y el índice de asimetría intracromosomal de Romero Zarco (1986). Para una mejor comparación, cada longitud del cromosoma se calculó como el porcentaje del largo genómico total del correspondiente set de cromosomas haploide. Se usó el programa Corel Draw versión 8.0 para la confección del idiograma y las microfotografías fueron analizadas y contrastadas con Paint Shop Pro 7.

RESULTADOS

Las seis poblaciones estudiadas de Alstroemeria aurea presentan un cariotipo asimétrico, con 2n = 2x = 16 cromosomas, una fórmula haploide 3m + 1sm + 3t-sat + 1t, esto es tres pares de cromosomas metacéntricos, un par submetacéntrico y cuatro pares telocéntricos, tres de ellos con satélites (Fig. 8, Tabla I). La Figura 1 corresponde a los dos colores de flores más disímiles dentro de A. aurea, 1A es el color amarillo (Cordillera de Nahuelbuta) y el 1B el color rojo (Nevados de Chillán). Los valores del índice de asimetría del cariotipo (AsI %) e índice de asimetría intracromosomal (A₁) para cada población se resumen en la Tabla I. La representación gráfica (idiograma) de la población 4193 se observa en la figura 8. Las poblaciones restantes presentan el mismo idiograma. Las microfotografías de las metafases y la individualización de los pares de cromosomas de todas las poblaciones estudiadas están resumidas en las Figs. 2-7.

DISCUSION

Todas las poblaciones analizadas de Alstroemeria aurea presentan un cariotipo bimodal, con un 2n = 2x = 16 y con una fórmula cariotípica 3m + 1sm + 3t-sat + 1t, muy estable en todas las poblaciones (Tabla I). Los 8 pares de cromosomas que constituyen el cariotipo son fácilmente distinguibles en todas las poblaciones; los cromosomas mayores son metacéntricos (pares 1 y 2), los pares 3, 4, 5 y 6 son telocéntricos, el par 7 es metacéntrico y el par 8 es submetacéntrico (Fig. 8). Un cariotipo idéntico al encontrado en esta investigación reportaron Buitendjik & Ramanna (1996), Kamstra et al. (1997) y Buitendjik et al. (1998). Al comparar cada una de las poblaciones analizadas no se encontraron diferencias que permitan correlacionar la distribución y la coloración de flores con el cariotipo. Tanto el índice de asimetría del cariotipo (AsI %) como el índice intracromosomal (A₁) no presentan diferencias significativas entre las poblaciones analizadas y todas las poblaciones presentan la misma fórmula cariotípica (Tabla I). Alstroemeria aurea ha sido una de las especies más estudiadas citogenéticamente y se ha encontrado que los cromosomas 1, 2, 7 y 8 son los únicos que se pueden identificar inequívocamente, ya sea por su longitud, radios de los brazos o por patrones de bandeos C (Kamstra et al. 1997). Técnicas más sofisticadas, como la hibridización in situ fluorescente (FISH) ha sido usada en muchas plantas para identificar cromosomas, utilizando secuencias repetitivas específicas, genes ribosomales e incluso secuencias únicas (Leitch & Heslop-Harrison 1992, Linares et al. 1996, Kamstra et al. 1997, Baeza & Schrader 2004, 2005, entre otros). FISH ha permitido caracterizar cada uno de los cromosomas de A. aurea mediante genes ribosomales 5S rDNA y 18S-25S rDNA y la secuencia específica para esta especie A001-1 (Kamstra et al. 1997). Estos autores encontraron patrones de señales FISH bien característicos para esta especie. Sin embargo, Baeza & Schrader (datos no publicados) trabajaron con 4 poblaciones silvestres de A. aurea colectadas en Chile y encontraron que los patrones de señales FISH tanto para los genes ribosomales 5S rDNA y 18S-25S rDNA y la secuencia específica para esta especie A001-1 son muy variables y que existe un alto grado de polimorfismo entre las poblaciones analizadas, e incluso entre homólogos de una misma población. Es decir, hay una gran variabilidad en la expresión de estos genes ribosomales y secuencia A001-1, pero el cariotipo de cada una de los individuos analizados es tremendamente conservativo. Esta situación de lo conservativo del cariotipo se mantiene, al analizar tres poblaciones más de esta especie, una de ellas colectada en la Cordillera de Nahuelbuta (Baeza 4250a) con flores amarillas (Fig. 1A) y otra colectada en los Nevados de Chillán (Baeza 4257) con flores rojas (Fig. 1B). Por lo tanto, el análisis comparativo clásico del cariotipo en Alstroemeria aurea no constituye una herramienta eficaz que permita diferenciar poblaciones que presentan diferencias en el fenotipo y en su distribución geográfica, a diferencia de lo que ocurre en otras especies del género, como es el caso de Alstroemeria hookeri subsp. hookeri, que presenta poblaciones distribuidas en la costa y en el valle central de la VIII Región de Chile con marcadas diferencias en el cariotipo (Baeza et al., datos no publicados).

AGRADECIMIENTOS

El primer autor agradece a la Fundación Alexander von Humboldt (Georg Forster Stipendium), al Proyecto DIUC Nº 204.111.036-1.0, al proyecto Fundación Andes Nº C-14055 y al Departamento de Botánica de la Universidad de Concepción por las facilidades otorgadas.

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Recibido: 21.09.06, Aceptado: 12.10.06