Núm. 126 (2019)
Artículo de investigación

Viabilidad y germinación de polen en probables híbridos de Bursera (sección Bullockia; Burseraceae) en México

Yessica Rico
Instituto de Ecologia A.C
Biografía
Leticia Reyes Estanislao
Instituto Tecnológico Superior de Pátzcuaro
Biografía

Publicado 2018-12-13

Palabras clave

  • copales,
  • hybrid fertility,
  • hybrid zone,
  • in vitro germination,
  • staining method,
  • tropical dry forest
  • ...Más
    Menos
  • bosque tropical caducifolio,
  • copales,
  • fertilidad en híbridos,
  • germinación in vitro,
  • técnica de tinción,
  • zonas de hibridación
  • ...Más
    Menos

Resumen

Antecedentes y Objetivos: El género Bursera (~100 especies) tiene su centro de diversificación y endemismo en México. La hibridación interespecífica es un fenómeno común en Bursera en áreas donde coexisten especies relacionadas. La hibridación, por un lado, puede reforzar las barreras reproductivas, aumentar la variación genética, generar ecotipos novedosos y nuevos linajes y, por otro lado, puede conducir a una mala adaptación. Sin embargo, las consecuencias ecológicas y evolutivas de la hibridación natural dependen críticamente de la aptitud de los híbridos. En este estudio, dentro de una población de posibles híbridos en el bosque tropical seco de la región del Bajío en México y utilizando una aproximación de aptitud híbrida, investigamos la viabilidad del polen entre Bursera cuneata, B. bipinnata, y su respectivo híbrido hipotético.

Métodos: Utilizamos dos técnicas: una prueba de tinción de polen con cloruro de tetrazolio 1% y una prueba de germinación in vitro para observar la formación de tubos de polen. Se calcularon porcentajes de viabilidad para cada grupo; las pruebas estadísticas se realizaron con modelos lineales generales.

Resultados clave: Los resultados demuestran que el híbrido hipotético no es estéril y que presenta mayores tasas de germinación en comparación con las especies parentales.

Conclusiones: Nuestros resultados sugieren que el flujo genético entre las especies parentales y el híbrido hipotético es probable. Futuros estudios genéticos deben confirmar el origen genético y nivel de poliploidía de los híbridos y determinar si existe introgresión genética. Nuestro estudio demuestra que los híbridos de Bursera pueden ser fértiles, por lo que contribuye a comprender el papel de la hibridación y el aislamiento reproductivo en las especies mexicanas de Bursera.

Citas

  1. Abbott, R., D. Albach, S. Ansell, J. W. Arntzen, S. J. E. Baird, N. Bierne, J. Boughman, A. Brelsford, C. A. Buerkle, R. Buggs, R. K. Butlin, U. Dieckmann, F. Eroukhmanoff, A. Grill, S. H. Cahan, J. S. Hermansen, G. Hewitt, A. G. Hudson, C. Jiggins, J. Jones, B. Keller, T. Marczewski, J. Mallet, P. Martinez-Rodriguez, M. Möst, S. Mullen, R. Nichols, A. W. Nolte, C. Parisod, K. Pfennig, A. M. Rice, M. G. Ritchie, B. Seifert, C. M. Smadja, R. Stelkens, J. M. Szymura, R. Väinölä, J. B. W. Wolf and D. Zinner. 2013. Hybridization and speciation. Journal of Evolutionary Biology 26(2): 229-246. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1420-9101.2012.02599.x
  2. Abdelgadir, H. A., S. D. Johnson and J. Van Staden. 2012. Pollen viability, pollen germination and pollen tube growth in the biofuel seed crop Jatropha curcas (Euphorbiaceae). South African Journal of Botany 79: 132-139. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sajb.2011.10.005
  3. Alix, K., P. R. Gérard, T. Schwarzacher and J. S. (Pat) Heslop-Harrison. 2017. Polyploidy and interspecific hybridization: partners for adaptation, speciation and evolution in plants. Annals of Botany 120(2): 183-194. DOI: https://doi.org/10.1093/aob/mcx079
  4. Baack, E., M. C. Melo, L. H. Rieseberg and D. Ortiz-Barrientos. 2015. The origins of reproductive isolation in plants. New Phytologist 207(4): 968-984. DOI: https://doi.org/10.1111/nph.13424
  5. Barker, M. S., N. Arrigo, A. E. Baniaga, Z. Li and D. A. Levin. 2016. On the relative abundance of autopolyploids and allopolyploids. New Phytologist 210(2): 391-398. DOI: https://doi.org/10.1111/nph.1369
  6. Birchler, J. A., H. Yao and S. Chudalayandi. 2006. Unraveling the genetic basis of hybrid vigor. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 103(35): 12957-12958. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0605627103
  7. Bonfil-Sanders, C., I. Cajero-Lázaro and R. Y. Evans. 2008. Germinación de semillas de seis especies de Bursera del centro de México. Agrociencia 42(7): 827-834.
  8. Bures, P., P. Smarda, O. Rotreklova, M. Oberreiter, M. Buresova, A. Knoll, K. Fajmon and J. Smerda. 2010. Pollen viability and natural hybridization of Central European species of Cirsium. Preslia 82(4): 391-422.
  9. Campbell, D. R., R. Alarcon and C. A. Wu. 2003. Reproductive isolation and hybrid pollen disadvantage in Ipomopsis. Journal of Evolutionary Biology 16(3): 536-540. DOI: https://doi.org/10.1046/j.1420-9101.2003.00538.x
  10. Cortes-Palomec, A. C. 1998. Biología reproductiva de Bursera medranoana Rzedowski & Ortiz (Burseraceae). Una especie de origen híbrido. Tesis de licenciatura. Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autonoma de México. México, D.F., México. 59 pp.
  11. De Almeida-Vieira, F., V. Appolinario, C. Gouvea-Fajardo and D. De-Carvalho. 2010. Reproductive biology of Protium spruceanum (Burseraceae), a dominant dioecious tree in vegetation corridors in Southeastern Brazil. Revista Brasileira de Botânica 33(4): 711-715. DOI: https://dx.doi.org/10.1590/S0100-84042010000400018
  12. Franssen, A. S., D. Z. Skinner, K. Al-Khatib and M. J. Horak. 2001. Pollen morphological differences in Amaranthus species and interspecific hybrids. Weed Science 49(6): 732-737. DOI: https://doi.org/10.1614/0043-1745(2001)049[0732:PMDIAS]2.0.CO;2
  13. García, L., M. Rivero and F. Droppelmann. 2015. Descripción morfológica y viabilidad del polen de Nothofagus nervosa (Nothofagaceae). BOSQUE 36(3): 487-496. DOI: https://dx.doi.org/10.4067/S0717-92002015000300015
  14. Hernández-Oria, J. G. 2007. Desaparición del bosque seco en el Bajío mexicano: implicaciones del ensamblaje de especies y grupos funcionales en la dinámica de una vegetación amenazada. Zonas Áridas 11(1): 13-31 DOI: https://dx.doi.org/10.21704/za.v11i1.201
  15. Hernández-Téllez, I. J. 2015. Viabilidad y germinación de diez especies del género Bursera. Tesis de licenciatura. Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México. México, D.F., México. 72 pp.
  16. Hossain, M. M., H. Inden and T. Asahira. 1990. Pollen morphology of interspecific hybrids of Brassica oleracea and B. campestris. HORTSCIENCE 25(1): 109-111.
  17. Ilgin, M., F. Ergenoglu and S. Caglar. 2007. Viability, germination and amount of pollen in selected caprifig types. Pakistan Journal of Botany 39(1): 9-14.
  18. Karlsdóttir, L., M. Hallsdóttir, A. T. Thórsson and K. Anamthawat-Jónsson. 2008. Characteristics of pollen from natural triploid Betula hybrids. Grana 47(1): 52-59. DOI: https://doi.org/10.1080/00173130801927498
  19. La Porta, N. and G. Roselli. 1991. Relationship between pollen germination in vitro and fluorochromatic reaction in cherry clone F12/1 (Prunus avium L.) and some of its mutants. Journal Horticultural Science and Biotechnology 66(2): 171-175. DOI: https://doi.org/10.1080/00221589.1991.11516141
  20. Lazarević, M., S. Siljak-Yakovlev, P. Lazarević, B. Stevanović and V. Stevanović. 2013. Pollen and seed morphology of resurrection plants from the genus Ramonda (Gesneriaceae): relationship with ploidy level and relevance to their ecology and identification. Turkish Journal of Botany 37(5): 872-885. DOI: https://doi.org/10.3906/bot-1209-58
  21. Leila-Soares, T., O. De Nunes Jesus, J. Almeida Dos Santos-Serejo and E. De Jorge Oliveira. 2013. In vitro pollen germination and pollen viability in passion fruit (Passiflora spp.). Revista Brasileira de Fruticultura 35(4): 1116-1126. DOI: https://dx.doi.org/10.1590/S0100-29452013000400023
  22. Lenth, R. V. 2016. Least-Squares Means: The R Package lsmeans. Journal of Statistical Software 69(1): 1-33. DOI: https://doi.org/10.18637/jss.v069.i01
  23. Lowry, D. B., J. L. Modliszewski, K. M. Wright, C. A. Wu and J. H. Willis. 2008. The strength and genetic basis of reproductive isolating barriers in flowering plants. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series B, Biological Sciences 363(1506): 3009-3021. DOI: https://doi.org/10.1098/rstb.2008.0064
  24. Marques, I., G. N. Feliner, M. Ameíia, M.-L. Louçaõ and J. F. Aguilar. 2011. Fitness in Narcissus hybrids: low fertility is overcome by early hybrid vigour, absence of exogenous selection and high bulb propagation. Journal of Ecology 99(6): 1508-1519. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2745.2011.01876.x
  25. McVaugh, R. and J. Rzedowski. 1965. Synopsis of the genus Bursera L in western Mexico, with notes on the material of Bursera collected by Sessé and Mociño. Kew Bulletin 18(2): 317-346. DOI: https://doi.org/10.2307/4109252
  26. Miranda, F. and E. Hernández-X. 1963. Los tipos de vegetación en México y su clasificación. Boletín de la Sociedad Botánica de México 28: 29-179. DOI: https://dx.doi.org/10.17129/botsci.1084
  27. Norton, J. D. 1966. Testing of plum pollen viability with tetrazolium salts. Proceedings of the American Society for Horticultural Science 89: 132-134.
  28. Nybom, H. 1985. Pollen viability assessments in blackberries (Rubus subgen. Rubus). Plant Systematics and Evolution 150(3): 281-290. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00984202
  29. Osabe, K., T. Kawanabe, T. Sasaki, R. Ishikawa, K. Okazaki, E. S. Dennis, T. Kazama and R. Fujimoto. 2012. Multiple mechanisms and challenges for the application of allopolyploidy in plants. International Journal of Molecular Sciences 13(7): 8696-8721. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms13078696
  30. Pérez-Navarro, J. J. 2001. El género Bursera Jacq. ex L. (Burseraceae) en la Península de Baja California. Tesis de maestría. Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste, S.C. La Paz, Baja California, México. 110 pp.
  31. Pfennig, K. S., A. L. Kelly and A. A. Pierce. 2016. Hybridization as a facilitator of species range expansion. Proceedings Biological Sciences 283(1839): 20161329 DOI: https://doi.org/10.1098/rspb.2016.1329
  32. Quesada, M., E. J. Fuchs and J. A. Lobo. 2001. Pollen load size, reproductive success, and progeny kinship of naturally pollinated flowers of the tropical dry forest tree Pachira quinata (Bombacaceae). American Journal of Botany 88(11): 2113-2118. DOI: https://doi.org/10.2307/3558436
  33. R Core Team. 2018. R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria.
  34. Ramos-Ordoñez, M. and M. Arizmendi. 2011. Parthenocarpy, attractiveness and seed predation by birds in Bursera morelensis. Journal of Arid Environments 75(9): 757-762. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2011.04.013
  35. Rzedowski, J. and E. Ortiz. 1988. Estudios quimiotaxonómicos de Bursera (Burseraceae). II. Una especie nueva de origen hibrido de la Barranca de Tolantongo, estado de Hidalgo. Acta Botanica Mexicana 1: 11-19. DOI: https://doi.org/10.21829/abm1.1988.559
  36. Rzedowski, J. and F. Guevara-Féfer. 1992. Burseraceae. Flora del Bajío y de regiones adyacentes 3: 1-46.
  37. Rzedowski, J. and H. Kruse. 1979. Algunas tendencias evolutivas en Bursera (Burseraceae). Taxon 28(1-3): 103-116. DOI: https://doi.org/10.2307/1219565
  38. Scorza, R. and W. B. Sherman. 1995. Peaches. In: Janik, J. and J. N. Moore (eds.). Fruit breeding. John & Sons. New York, USA. Pp. 325-440.
  39. Sulusoglu, M. and A. Cavusoglu. 2014. In vitro pollen viability and pollen germination in cherry laurel (Prunus laurocerasus L.). The Scientific World Journal 2014: 657123. DOI: https://dx.doi.org/10.1155/2014/657123
  40. Todesco, M., M. A. Pascual, G. L. Owens, K. L. Ostevik, B. T. Moyers, S. Hübner, S. M. Heredia, M. A. Hahn, C. Caseys, D. G. Bock and L. H. Rieseberg. 2016. Hybridization and extinction. Evolutionary Applications 9(7): 892-908. DOI: https://doi.org/10.1111/eva.12367
  41. Toledo-Manzur, C. A. 1982. El género Bursera (Burseraceae) en el estado de Guerrero (Mexico). Tesis de licenciatura. Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de Mexico. México, D.F., México. 364 pp.
  42. Weeks, A. and B. B. Simpson. 2004. Molecular genetic evidence for interspecific hybridization among endemic Hispaniolan Bursera (Burseraceae). American Journal of Botany 91(6): 976-984. DOI: https://doi.org/10.3732/ajb.91.6.976
  43. Whitham, T., P. Morrow and B. Potts. 1991. Conservation of hybrid plants. Science 254(5033): 779-780. DOI: https://doi.org/10.1126/science.254.5033.779-b
  44. Widmer, A., C. Lexer and S. Cozzolino. 2009. Evolution of reproductive isolation in plants. Heredity 102(1): 31-38. DOI: https://doi.org/10.1038/hdy.2008.69
  45. Wrońska-Pilarek, D., J. Bocianowski and A. M. Jagodziński. 2013. Comparison of pollen grain morphological features of selected species of the genus Crataegus (Rosaceae) and their spontaneous hybrids. Botanical Journal of the Linnean Society 172(4): 555-571. DOI: https://doi.org/10.1111/boj.12033
  46. Wrońska-Pilarek, D., W. Danielewicz, J. Bocianowski, T. Maliński and M. Janyszek. 2016. Comparative Pollen Morphological Analysis and Its Systematic Implications on Three European Oak (Quercus L., Fagaceae) Species and their spontaneous hybrids. PloS ONE 11(8): e0161762. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0161762
  47. Xie, Y., X. Zhu, Y. Ma, J. Zhao, L. Li and Q. Li. 2017. Natural hybridization and reproductive isolation between two Primula species. Journal of Integrative Plant Biology 59(8): 526-530. DOI: https://doi.org/10.1111/jipb.12546