Revisión sistemática de Psidium (Myrtacea) en la región occidental de Venezuela
- Autores: Gisela Rivero
- Directores de la Tesis: Luis Miguel Martín Martín (dir. tes.), Antonio Flores-Moya (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2013
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José María Carrillo Becerril (presid.), Antoni J. Pujadas Salvà (secret.), Fernando Flores Gil (voc.)
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- Resumen
RESUMEN DE LA TESIS DOCTORAL DE: D. Gisela Rivero-Maldonado.
Revisión sistemática de Psidium (Myrtaceae) en la región occidental de Venezuela.
1. Introducción o motivación de la tesis La familia Myrtaceae incluye aproximadamente 133 géneros y más de 3800 especies (Wilson et al., 2001). Es una familia con considerables discordancias entre los autores en cuanto a circunscripción tanto de géneros como de especies, lo que ha dado base para la conducción de investigaciones relacionadas con tratamientos taxonómicos; sin embargo, la mayoría han sido realizados en grupos del paleotrópico, no dedicándose la debida atención a los taxa americanos (Lucas et al., 2005).
En Venezuela, las Mirtáceas ocupan el lugar número diecisiete en la lista de la flora vascular del país; existen 19 géneros, entre éstos Psidium con 13 especies ampliamente distribuidas en el territorio nacional (Hokche et al., 2008). En él se agrupan especies con gran importancia dentro del rubro frutícola, destacándose P. guajava L. (¿Guayabo¿, ¿Guayaba¿), la cual ha sido ampliamente dispersada a través de su cultivo en las zonas tropicales y subtropicales del mundo (Mc Vaugh, 1968). A partir del año 2000 la producción de guayabo en Venezuela disminuyó bruscamente debido a factores antagónicos principalmente de tipo biótico, lo cual ha demandado la conducción de investigaciones orientadas a la resolución de estos problemas, tales como la búsqueda y evaluación de nuevos recursos vegetales que puedan utilizarse en planes de mejoramiento genético. Esta necesidad se justifica basándose también en el enorme potencial que posee la especie en algunas regiones del país como lo es la zona occidental, que incluye estados productores de este rubro como el estado Zulia.
Aún cuando Psidium ostenta un importante lugar a nivel nacional y mundial dentro los rubros frutícolas, sus límites taxonómicos no han sido completamente dilucidados. Según Landrum y Sharp (1989) la definición del género ha sido una de las más difíciles dentro de las Mirtáceas, derivado de la existencia de tipos morfológicos muy semejantes entre sí, generándose con ello confusiones a nivel taxonómico.
Autores como Mc Vaugh (1968) consideraron en sus investigaciones lo anteriormente planteado, por lo cual diseñaron sus trabajos basándose en comparaciones de caracteres morfológicos; no obstante, algunos rasgos no fueron consistentes, por lo que la tarea de circunscribir a las especies fue ardua. Entre los inconvenientes derivados de los análisis morfológicos está la selección de las muestras, las cuales en su hábitat natural carecen en muchos casos de las estructuras reproductivas. Por otro lado, las características florales y vegetativas son muy uniformes en toda la familia, haciendo difícil su separación, así como también lo complicado que representa la observación de las características del embrión en material herborizado (Sánchez-Vindas, 1990).
En estas circunstancias surge la descripción anatómica como alternativa para contribuir a la identificación de especies vegetales (Fontenelle et al., 1994). En Mirtáceas estos análisis se han realizado desde décadas, tales como los de Metcalfe y Chalk (1950).
Así mismo, las evidencias quimio-taxonómicas se han aplicado para la delimitación de taxa afines y para esclarecer relaciones de parentesco. En el género Eugenia (Myrtaceae), se determinaron compuestos químicos volátiles para la consecución de dichos objetivos (Cole et al., 2007). De manera general, estudios de este tipo en Myrtaceae siguen siendo escasos, aún cuando se ha resaltado la importancia de los metabolitos secundarios, entre estos los flavonoides, como importantes marcadores químicos (Nahrstedt y Butterweck, 1997).
Los estudios basados en rasgos moleculares aportan datos fidedignos para dilucidar la identidad entre taxa muy relacionados, ello amerita la incorporación del mayor número posible de especies para lograr análisis filogenéticos o de cladística, a fin de establecer analogías y diferencias derivadas de este tipo de caracteres, proporcionando información confiable para entender las relaciones entre los mismos.
Los pocos trabajos realizados en taxa de Mirtáceas americanas, incluyendo al género Psidium, catalogado como un grupo difícil de delimitar a nivel genérico, justifica la conducción de investigaciones donde se incorporen diversas fuentes de información para obtener un tratamiento taxonómico completo; los estudios de esta naturaleza demandan la inclusión del mayor número posible de taxa comparativos, a fin de obtener un análisis integral, ello depende de la disponibilidad de individuos en su hábitat natural y de especímenes en buen estado, en caso de recurrir a muestras herborizadas.
En el presente trabajo se seleccionó la región occidental de Venezuela por presentar un número significativo de especies del género Psidium, reportándose a P. guajava, P. guineense, P. salutare y P. sartorianum, distribuidas en diversos ambientes de los estados Mérida, Táchira, Trujillo y Zulia; igualmente, se incluyeron las especies: P. acutangulum, P. maribense y Calycolpus moritzianus (anteriormente P. caudatum) como taxa comparativos. La investigación presentó como objetivo general realizar una revisión sistemática de especies de Psidium presentes en Venezuela, con énfasis en las reportadas para el occidente del país, a través de la consecución de los siguientes objetivos específicos: 1. Seleccionar y describir caracteres morfológicos, anatómicos y fitoquímicos que permitan la separación o agrupación de las especies del género Psidium estudiadas.
2. Establecer el grado de similitud morfológica, anatómica y fitoquímica entre las especies de Psidium analizadas, a través de un análisis fenético.
3. Estimar las relaciones filogenéticas entre representantes del género Psidium y entre taxa afines a partir de datos moleculares.
4. Contribuir al tratamiento taxonómico del género Psidium en Venezuela, mediante la descripción de las especies estudiadas y la elaboración de una clave taxonómica.
2. Contenido de la investigación Se realizaron análisis morfológicos, anatómicos y fitoquímicos a las especies: P. guajava L., P. guineense Sw., P. salutare (Kunth) O. Berg. y P. sartorianum (O. Berg) Nied, reportadas para el occidente de Venezuela, y a P. acutangulum DC, P. maribense DC. y Calycolpus moritzianus (O. Berg) Burret, incorporadas al estudio como taxa relacionados. En la investigación también se llevó a cabo un análisis molecular para estimar las relaciones filogenéticas entre representantes del género Psidium y entre taxa afines.
Las muestras vegetales utilizadas en los diferentes análisis provinieron de ejemplares herborizados y de plantas recolectadas en diversas localidades de los estados Mérida, Táchira, Trujillo y Zulia, en viajes de campo realizados durante los años 2008 y 2009. Las exsiccatas revisadas pertenecen a las colecciones de los herbarios VEN (Herbario Nacional de Venezuela), MER (Herbario de la Facultad de Ciencias Forestales y Ambientales de la Universidad de Los Andes), MY (Herbario de la Facultad de Agronomía de la Universidad Central de Venezuela), y HERZU (Herbario de la Universidad del Zulia, Facultad de Agronomía ¿Omar Zambrano¿), de cuyas etiquetas se obtuvo información para planificar las salidas de campo, así como proporcionaron datos relacionados con la distribución geográfica y hábitat de las especies.
Para el estudio morfológico, primero en realizarse, se elaboró una matriz de datos correspondientes a nueve especies (en este caso se incluyó también a P. persoonii y P. densicomum, posteriormente reclasificadas a P. acutangulum); igualmente se incorporaron al análisis otros especímenes no identificados hasta nivel de especie (indeterminadas), ya que presentaban una o varias características que no correspondían con ninguna de las especies nominadas. Como variables se consideraron 15 características morfológicas (11 vegetativas y cuatro reproductivas), seleccionadas de una lista de 49 caracteres estudiados. La información se recolectó en una matriz de datos elaborada en Microsoft Windows Excel (2007). Se aplicó el procedimiento Cluster del programa estadístico SAS 9.1.3 (Análisis del conglomerado de la varianza mínima de Ward), con la finalidad de agrupar a las especies evaluadas con base a sus caracteres morfológicos.
Por último, se elaboró una clave con las características morfológicas útiles para identificar las especies y se describieron las mismas. Se seleccionaron 11 caracteres vegetativos y 17 reproductivos, por ser los que presentaban datos más completos y en donde se observó una mayor variabilidad de los mismos. En algunos casos, para uniformizar y complementar las descripciones de las especies, se tomó información de fuentes bibliográficas.
Para el análisis anatómico, las muestras frescas se fijaron en una solución de formaldehido, ácido acético glacial y etanol (FAA) (90:5:5) para su posterior procesamiento. Las plantas herborizadas se sometieron previamente a un ablandamiento mediante hidratación en agua a temperatura de ebullición por 1 ó 2 min. Se obtuvieron cortes transversales de la lámina foliar e impresiones de la epidermis. De todas las secciones histológicas se tomaron microfotografías y se digitalizaron las imágenes con el software Image Pro-Plus (1999) para la evaluación de las variables cualitativas y cuantitativas. En el caso de las variables cuantitativas se empleó el programa Image Tool® (Wilcox et. al., 2002), para realizar las mediciones, calibrando previamente con el objetivo del microscopio con el que se tomó la fotografía de la sección histológica.
La información se recolectó en una matriz de datos, la cual incluía los valores de los diversos caracteres anatómicos y sus diversos estados. Se midieron 33 variables entre cualitativas y cuantitativas. Los resultados se procesaron mediante el procedimiento Cluster y Análisis de Componentes Principales (ACP); a las variables cualitativas se les aplicó un Análisis de Frecuencia.
En el análisis fitoquímico las hojas de las especies analizadas se sometieron a una hidrólisis ácida siguiendo el procedimiento descrito por Vargas-Alvarez, et. al. (2006). La separación cromatográfica de los flavonoides miricetina, luteonina, quercetina, apigenina y kaempferol, se realizó mediante cromatografía líquida de alta resolución en fase reversa, empleando una columna de C18 (Zorbax) de 4,6mm x 250mm x 5µm y como fase móvil KH2PO4/ACN (66,7:33,3%v/v) a 1,0 mL.min-1. La detección se realizó en la región UV-visible a 280 nm. Se obtuvieron tiempos de retención menores a los 30 min: miricetina (9 min), luteonina (16 min), quercetina (18 min), apigenina (24 min) y kaempferol (29 min). La cuantificación de los flavonoides se realizó por estándar externo, considerando el área de pico como parámetro analítico.
La información obtenida se reunió en una matriz de datos y posteriormente se analizó a través de técnicas multivariadas, aplicando los procedimientos Cluster y ACP.
En el análisis fenético se integraron todos los caracteres evaluados de forma individual en los capítulos previos, con el objetivo principal de determinar el grado de similitud morfológica, anatómica y fitoquímica entre especies de Psidium y de estas con Calycolpus moritzianus, permitiendo establecer algunos límites taxonómicos entre las mismas. Se incluyeron 44 individuos de las especies Psidium acutangulum, P. guajava, P. guineense, P. maribense, P. salutare, P. sartorianum, y C. moritzianus, analizándose 49 variables correspondientes a 15 morfológicas, 29 anatómicas y 5 fitoquímicas. Los datos se procesaron mediante el análisis Cluster y Análisis de Componentes Principales; para las variables cualitativas se utilizó un Análisis de Frecuencia.
Para estimar las relaciones filogenéticas entre representantes del género Psidium y taxa hermanos a partir de secuencias moleculares, se recolectaron hojas de P. guineense, P. guajava, P. friedrichsthalianum y Calycolpus moritzianus localizadas en Mérida, Táchira, Trujillo y Zulia, y de ejemplares herborizados de P. acutangulum, a las cuales se les amplificó la región ITS del genoma nuclear (espaciadores ITS-4 e ITS-5) y la región trnH-psbA, del genoma plastidial mediante la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR). Adicionalmente, se incorporaron al análisis P. cattleianum y P. cinereum. Como grupo externo se incluyó a Blepharocalix salicifolius, Calyptranthes lanceolata, Campomanesia pubescens, Eugenia sulcata, Luma chequen, Marlierea eugeniopsoides, Myrceugenia planipes y Pimenta dioica, cuyas secuencias moleculares se extrajeron de GenBank. Se aplicó un Análisis de Parsimonia con el programa PAUP (Phylogenetic Analysis Using Parsimony), analizando las secuencias individualmente y combinándolas.
Finalmente, en el último capítulo se realizó el tratamiento taxonómico de Psidium para el occidente de Venezuela donde se describieron a las especies de este género distribuidas en esta región del país: P. guajava L., P. guineense Sw., P. salutare (Kunth) O. Berg. y P. sartorianum (O. Berg) Nied., así como también de algunos taxa relacionados (P. acutangulum DC, P. maribense DC. y Calycolpus moritzianus (O. Berg) Burret), incorporados en este estudio; se consideraron los caracteres morfológicos, anatómicos y fitoquímicos, determinados en los capítulos correspondientes de la tesis, complementados con datos de distribución geográfica, hábitat, usos e ilustraciones de todas las especies estudiadas. Con base a estas características se realizó una clave dicotómica artificial para facilitar la identificación de los taxa.
3. Resultados y conclusión 1. En el análisis morfológico se pudo evidenciar la existencia de características útiles, principalmente de aspecto vegetativo, que permitieron agrupar o separar a las especies: Psidium acutangulum, P. densicomun, P. persoonii, P. guajava, P. guineense, P. maribense, P. salutare, P. sartorianum y Calycolpus moritzianus, pudiéndose determinar el grado de afinidad morfológica entre las mismas. Con la información recabada se elaboró una clave taxonómica y la descripción de dichas especies.
2. Mediante análisis numéricos se seleccionaron las características anatómicas del mesófilo y de la epidermis foliar más determinantes en la agrupación de las especies Psidium acutangulum, P. guajava, P. guineense, P. maribense, P. salutare, P. sartorianum y Calycolpus moritzianus, contribuyendo a su distinción. Los datos suministrados por el estudio anatómico se emplearon para la descripción de los taxa mencionados.
3. Los flavonoides que permitieron agrupar a las especies de Psidium y a Calycolpus moritzianus fueron principalmente: kaempferol, luteonina y miricetina, dicho arreglo varió considerando la presencia y concentración de los mismos.
4. En el análisis fenético aplicado a las especies del género Psidium y a Calycolpus moritzianus, se integraron todos los caracteres de naturaleza morfológica, anatómica y fitoquímica analizados previamente, con la finalidad de seleccionar los más importantes en la determinación de similitud entre las mismas. Estos fueron: la longitud y ancho de la hoja, longitud del pedicelo, tamaño de los sépalos, grosor de la pared de las células epidérmicas, ancho de estomas, longitud de tricomas, grosor del parénquima empalizada, grosor del parénquima esponjoso, grosor del mesófilo y la concentración de los flavonoides miricetina, luteonina y kaempferol. Como resultado se determinó el agrupamiento de la especie P. guineense con P. sartorianum, P. acutangulum y P. maribense con P. guajava, y P. salutare con Calycolpus moritzianus. Aunque en menor proporción, en todas estas asociaciones las especies P. guajava y P. guineense estuvieron presentes, permitiéndose inferir entre otros aspectos la gran afinidad que poseen y la variabilidad que pudo surgir producto del origen geográfico. Se recomienda en futuras investigaciones dilucidar este resultado.
5. Con el estudio filogenético, mediante caracteres moleculares se determinó que las especies de Psidium evaluadas representaron un clado monofilético; adicionalmente, se constató el grado de evolución que posee este género de las Mirtáceas al compararlo con los taxa incorporados al análisis como grupo externo.
6. En el tratamiento taxonómico realizado se describió a Psidium y a las especies del género reportadas para el occidente de Venezuela, a saber: P. guajava, P. guineense, P. salutare y P. sartorianum, así como a P. acutangulum y P. maribense distribuidas en otros estados del país; igualmente, se caracterizó a la especie Calycolpus moritzianus integrada al estudio como especie comparativa. Para la descripción se consideraron los caracteres morfológicos, anatómicos y fitoquímicos analizados en los capítulos previos; también se incluyeron datos relacionados con la distribución geográfica, hábitat y usos de las especies. Por último, se elaboró una clave taxonómica donde se incluyeron los aspectos estudiados.
Estos hallazgos pueden ser considerados en el diseño de programas de selección y mejoramiento genético de especies promisorias con fines agronómicos, considerando el alto potencial frutícola que poseen las especies del género Psidium estudiadas.
4. Bibliografía En el siguiente listado se presentan las referencias bibliográficas más importantes que apoyaron la investigación:
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