CRISTALES DE OXALATO DE CALCIO EN ALGUNAS ESPECIES DEL TRIBE CARDUEAE (ASTERACEAE)

CRISTALES DE OXALATO DE CALCIO EN ALGUNAS ESPECIES DEL TRIBE CARDUEAE (ASTERACEAE)

Kartal, Ciler. (2016). Calcium oxalate crystals in some species of the Tribe Cardueae (Asteraceae). Botanical Sciences, 94(1), 107-119. https://dx.doi.org/10.17129/botsci.259

Los cristales de oxalato de calcio (CaOx) están ampliamente distribuidos en las plantas y se encuentran en más de 215 familias de plantas (Franceschi y Horner, 1980; Molano-Flores, 2001). Ocurren en diferentes tejidos vegetales, incluidas las hojas (Lersten y Horner, 2000; Horner et al., 2012), tallos (Meric, 2008, 2009a), raíces (Kausch y Horner, 1984; Dane et al., 2000; Horner et al., 2000) y semillas (Ilarslan et al., 2001). Los cristales de CaOx también se encuentran en los órganos forales, incluidos los ovarios (Dormer, 1961, 1962; Tilton y Horner, 1980; Meric, 2008, 2009 a, b), anteras (Horner, 1977; Meric, 2009a, b) y pétalos ( Meric, 2008, 2009 b). El único lugar donde no se han observado cristales es el polen (Tilton y Horner, 1980). Sin embargo, su importancia funcional sigue sin estar clara, aunque se les han atribuido varias funciones. Estas funciones incluyen la regulación del calcio en las células vegetales (Franceschi, 1989; Kostman y Franceschi, 2000; Volk et al., 2002), protección contra la herbivoría (Molano-Flores, 2001), desintoxicación de metales pesados ​​o ácido oxálico (Franceschi y Nakata, 2005), resistencia tisular y recolección y refección de luz (Franceschi y Horner, 1980; Kuo-Huang et al., 2007).

Las formas de los cristales de CaOx varían y se describen comúnmente como rafidas, drusas, estiloides, prismas y arena cristalina (Franceschi y Horner, 1980; Franceschi y Nakata, 2005). La distribución y las formas de estos cristales se han utilizado como caracteres taxonómicos para varias familias de plantas (Prychid y Rudall, 1999; Lersten y Horner, 2000, Horner et al., 2012). Prychid y Rudall (1999) informaron que hay tres tipos principales de cristales de CaOx en monocotiledóneas: rafidas, estiloides y drusas. Los estiloides son característicos de algunas familias de Asparagales, mientras que están completamente ausentes en Iridaceae. Los medicamentos son relativamente raros en las monocotiledóneas en comparación con las dicotiledóneas (Prychid y Rudall, 1999). Lersten y Horner (2000) determinaron seis macropatrones de cristal de CaOx principales en el género Prunus, y mostraron que los tipos y la distribución de CaOx

los cristales representan una característica sistemáticamente significativa entre

los cinco subgéneros.

Asteraceae Bercht. Y J. Presl. es una de las familias más grandes en el reino vegetal, con aproximadamente 23,000 especies. Está muy extendido con muchos géneros y especies, e incluye muchos cultivos y plantas ornamentales (Bremer, 1994).

La tribu Cardueae Cass. está compuesto por unos 74 géneros y 2.500 especies. Se divide en cinco subtribus: Echinopinae, Carlininae, Carduinae Centaureinae y Cardopatiinae (Susanna et al., 2006). Sin embargo, los problemas taxonómicos de esta tribu aún no se han resuelto. La tribu se distribuye principalmente en Eurasia, principalmente en el Mediterráneo y el sudoeste y Asia central. Las especies son generalmente robustas y

son a menudo hierbas espinosas (Davis, 1975).

Algunos estudios previos mostraron los cristales de CaOx en Asteraceae (Dormer, 1961, 1962; Horner, 1977; Meric y Dane, 2004; Meric, 2008, 2009a, b). Para los cristales, Dormer (1961, 1962) examinó los ovarios de algunos taxones de la tribu Cardueae. El autor determinó cristales prismáticos de diferentes longitudes en las células parenquimatosas de los ovarios (Dormer, 1961). Meric y Dane (2004) examinaron cristales de CaOx en los órganos forales de la especie Helianthus L. (Heliantheae). Meric (2008, 2009b) mostró varios cristales en algunas especies de la tribu Astereae. Meric (2009a) también observó cristales de CaOx en la tribu Inuleae.

Sin embargo, el tamaño y la ubicación de los cristales en las plantas pueden verse afectados por condiciones físicas, químicas y biológicas, como temperatura, luz, presión, pH, concentración de iones y herbivoría (Franceschi y Horner, 1980; Molano-Flores, 2001; Kuo-Huang et al., 2007), se considera que la formación de cristales dentro de la célula está bajo control genético y especies específicas (Kausch y Horner, 1982; Ilarslan et al., 2001; Horner et al., 2009). Por lo tanto, el tipo y la presencia o ausencia de cristales pueden representarse como un carácter taxonómico (Prychid y Rudall, 1999; Lersten y Horner, 2000; Horner et al., 2012). El presente estudio es parte de un proyecto en curso para estudiar los cristales de CaOx en Asteraceae. Este estudio tiene como objetivo proporcionar datos adicionales sobre la presencia, los tipos y las ubicaciones específicas de los cristales de CaOx para contribuir a la solución de los problemas taxonómicos de la tribu Cardueae.

Materiales y métodos

Se recolectaron plantas de hábitats naturales en Edirne (Turquía). Cada taxón se identificó utilizando los criterios de clasificación en la Flora de Turquía y las Islas del Egeo Oriental (Vol. 5) (Davis, 1975). Las muestras de cupones se depositaron en EDTU (Herbario de la Facultad de Ciencias, Universidad de Trakya, Edirne, Turquía). Los taxones examinados fueron: Arctium menos Bernh., Carduus candicans Waldst. & Kit., C. nutans L., C. pycnocephalus L., Cirsium arvense (L.) Scop., C. creticum d'Urv., C. vulgare (Savi) Ten., Jurinea consanguinea DC., Silybum marianum ( L.) Gaertn., Tyrimnus leucographus Cass., Y Xeranthemum annuum L. pertenecientes a la subtribu Carduinae y Carthamus dentatus Vahl., C. lanatus L., Centaurea cyanus L., C. diffusa Lam., C. iberica Trevir ex Spreng ., C. salonitana Vis. Y C. solstitialis L. pertenecientes a la subtribu Centaureinae.

Para microscopía óptica, los materiales se fijaron en etanol y ácido acético glacial (3: 1 v / v) a temperatura ambiente durante la noche y se cambiaron a etanol al 70%. Las secciones manuales se hicieron con tallos fijos y hojas. Las corolas, los estambres, los ovarios y los estilos se diseccionaron de los forets bajo un microscopio estereoscópico. Las muestras se trataron con Clorox al 2,5% (hipoclorito de sodio) durante 4 h. Después de una serie graduada de etanol, las muestras se infiltraron con series de xileno (Merck, 108661), se montaron en Entellan (Merck, 107961) en portaobjetos y se cubrieron con cubreobjetos (Ilarslan et al., 2001). En los tejidos eliminados, los cristales se examinaron con microcopias de luz de campo brillante.

Las imágenes seleccionadas se capturaron con una cámara digital Olympus (C-5060 Wide Zoom) y se procesaron en PhotoShop 7.0 (Adobe, San José, California).

Las mediciones de los cristales se llevaron a cabo utilizando Image-Pro Plus, versión 5.1 (Media Cybernetics, Silver Spring, MD). Para el análisis, se midieron los diámetros de los drusos y las longitudes de los estiloides y los cristales prismáticos. Cien cristales para cada tejido y cada tipo de cristal se midieron a partir de diez regiones elegidas al azar. Se calcularon los promedios y las desviaciones estándar de los datos.

Los datos numéricos se establecieron de acuerdo con 14 caracteres, incluida la ausencia / presencia, el tipo y la medición de los cristales en la especie (Tabla 1). Las similitudes entre las especies se calcularon mediante el índice de similitud de Bray-Curtis y los valores de similitud se analizaron mediante el análisis del Clúster Bray-Curtis (enlace único). BioDiversity Pro versión 2.0 (McAleece et al., 1997) obtuvo un dendrograma.

La determinación histoquímica de los cristales de CaOx se realizó mediante el procedimiento de Yasue (1969) en los tejidos eliminados. Las muestras despejadas se sumergieron en AgNO3 acuoso al 5% (Merck) durante 15 minutos, y se enjuagaron completamente en agua destilada. Las muestras se tiñeron con ácido rubeánico saturado (ditiooxamida, Sigma) en etanol al 70% durante 1 minuto. Las muestras de control se trataron con ácido acético al 5%, ácido clorhídrico al 10%, ácido nítrico al 3% o ácido sulfúrico al 4% (Molano-Flores, 2001).

Resultados

Los cristales de CaOx se examinaron en 18 especies de la tribu Cardueae utilizando microscopía de campo brillante. Se observaron fácilmente ya que la técnica de limpieza eliminó todo el citoplasma, excepto las paredes celulares y los cristales. Los cristales de CaOx mostraron un patrón diferente en los tejidos y órganos de las especies investigadas. Sus morfologías, mediciones de cristales y distribuciones en tejidos de las 18 especies se muestran en la Tabla 2.

Subtribe Carduinae

Arctium minus. No había cristales presentes en la estructura primaria del tallo de A. minus, mientras que se observaron cristales prismáticos en las células del parénquima de médula del tallo secundario (Figura 1A). La frecuencia de estos cristales en el tejido fue de aproximadamente 10%. No se encontró cristal en las hojas. Estiloides estaban presentes en las células de la corola (Figura 1B). Los estiloides también se observaron en la capa endotelial de la antera y en las células de estilo. En las células de ovario, se observaron prismáticos (Figura 1C). Estos cristales eran cortos y multifacéticos. No se encontraron cristales en el filamento.

Carduus candicans. Se observaron estiloides en las células de la corola, mientras que no se encontraron cristales en los tejidos del tallo y las hojas. Los estiloides también estaban presentes en el tejido conectivo de la antera y en el filamento. Los prismáticos estaban presentes en las células de ovario (Figura 1D), mientras que no se encontraron cristales en las células de estilo.

Carduus nutans. Se observaron prismáticos en el parénquima de la médula del tallo (Figura 1E), mientras que no se encontraron cristales en la hoja o en la corteza y las células epidérmicas del tallo. Los estiloides estaban presentes en las células de la corola y en el tejido conectivo de la antera. También se observaron estiloides en el filamento. Si bien no había cristales presentes en las células de estilo, se observaron grandes prismáticos en las células de ovario (Figura 1F).

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