UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACUL TAO DE CIENCIAS ESTUDIO EMBRIOLOGICO DE Opuntia tomentosa SALM-DYCK VAR. tomentosa SALM-DYCK (CACTACEAE). T l s QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: B p . 1 R E o s L E o G A N T A LWVIA HILDA FLORES RENTERIA MEXICO, D. F. FACUL-:-AD D · Cf~,: ... /AS SECCQ;.¡ E_: ':OLAR 200:.t UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. .. L M. EN C. ELENA DE OTEYZA DE OTEYZA Jefa de la División de Estudios Profesionales de la Facultad de Ciencias Presente Comunico a usted que hemos revisado el trabajo escrito: Estudio embriológico de· Opuntia tomentosa Salm-Dick var. tomentosa Salm~I)ick(Cactaceae). realizado por Lluvia Hilda Flores Renteria con número de cuenta 9434155:5, qulé~ cubri.ó los c~Újtos de Í~ carrera.ele Biología. - - - ,. • ' •• - ,~;.;-'"::~ ··- > - Dicho trabájo cuenta con nuestro vot~a~roti~tori~. Director de Tesis Propietario Propietario Propietario Suplente Suplente Biol. Cjtlali Yuri.rla NlÍñéi Mari el Dra. GÚadal~~¿ JuJith MArquez Guzmán c.,.:.::::::;~~~;;;;l!~~~~ ental de Biología iJ <' ''.i 1 Af". ¡; ¡; .·. ¡,: DEPART.~ 'dF'.\: ,~ l;)E ll!OI.O Dra. Guadalupe Judith Márquez Guzmán -<> Dra. Margarita Collazo Ortega -<> Dra. Sonia Vázquez Santana -<> M. en C. Silvia Espinosa Matias -<> M. en C. José Gonzalo Ricardo Wong -<> Biól. Citlali Yuriria Núñez Mariel -<> Biól. Jerónimo Reyes Santiago CONTENIDO Contenido ................................................................................... . Dedicatoria ................................................................................ . Agradecimientos ........................................................................... . Resumen .................................................................................... . Introducción ................................................................................ . Antecedentes .............................................................................. . -e- Posición taxonómica de Opuntia tomentosa .......................... . -> Descripción y distribución de Opuntia tomentosa ....................... . -e- Embriologla del género Opuntia ............................................. . Objetivos .................................................................................... . Material y Métodos ....................................................................... . Resultados ................................................................................. . -e- Desarrollo floral.. ................................................................. . -e- Desarrollo de la antera ................. ; ................................... . -> Desarrollo de óvulo .......................................................... . -> Fecundación .........................•.......................................... -e- Semilla ............................................ ; .............................. . ~ Poliembrionla ..........................• .. : ... ..•.•......................•...... -e- Cubierta seminal.. ..........•...........•............................•......... ~ Desarrollo de la cubierta funicular ..............•.......................... ~ Germinación ................•.................................................... Discusión ................................................................................... . Conclusiones ............................................................................... . Literatura consultada ................•..................................................... Apéndice ..................................•.................................................. 11 111 2 5 6 7 10 17 18 22 22 22 29 31 41 42 49 49 51 56 68 70 78 Dedico esta tesis a mi familia, especialmente a mis padres, César Flores Olmos y Yolanda Renteria Rodríguez, por haberme enseñado a admirar lo maravilloso de la vida, ya que sus enseñanzas son la fuerza principal para estudiar con tanta emoción los procesos biológicos que me rodean. AGRADECIMIENTOS ~ A la Directora de ésta Tesis, Biól. Citlali Yuriria Núñez Mañel por toda la enseñanza y el conocimiento que me ha transmitido, asl como, el entusiasmo y la dedicación puesta en la realización de este trabajo . .. : . 00 A la Biói),Y~dii'a''Olvera Carñllo por su colaboración en la colecta mate_ñal de Opuntia tomentosa en la localidad del Pedregal de San Ángel. .... :/ :.· .,, ···r·.~·, ·;rlt;· del ~ A la M:;en C.'Silvia Espinosa Mallas por su asesoria y su disposición para la captura de'fotomicrograflas del mateñal biológico estudiado en el presente trabajo. - · 00 Al lng. Rüdiger Block y Dra. Margañta Collazo Ortega por su colaboración en la traducción de textos útiles para la interpretación de la embriologia de la especie en estudio. I!.! Al Pas. de Biól. Ulises Yunuén Rosas López por todo el apoyo bñndado en la impresión de esta tesis. I!.! A la Sociedad Botánica de México A. C. por otorgarme mención honorifica en el certamen de carteles de tesis de licenciatura del XV Congreso Mexicano de Botánica, participando con el trabajo intitulado "Embñologia de Opuntia tomentosa Salm-Dick var. tomentosa Salm-Dick (Cactaceae)". I!.! A todas las personas que me han apoyado en la vida, tanto intelectualmente como emocionalmente, por compartir el deseo de soñar y ver el mundo con la sorpresa y a la vez con la sencillez con que acontece. RESUMEN El presente estudio describ~. el desarrollo de antera, óvulo y semilla en Opuntia tomentosa var. tomentosa, mismo·que se realizó con el fin de contribuir al conocimiento embriológico de la subfamilia Opuntioideae, de la familia Cactaceae. El desarrollo de la pared de la antera es tipo monocotiledóneo. Se observaron drusas en el endotecio y conectivo de la antera. La epidermis de la antera posee células papilosas. El polen es esferoidal y poliporado. La pared del grano de polen es semitectada, reticulada y sin espínulas. Se describe el origen de la cubierta funicular, la cual se forma desde la etapa de célula madre de las megasporas y envuelve totalmente al óvulo. Se forma una tríada lineal de megasporas donde la calazal es la funcional. El saco embrionario formado por antípodas, célula central, sínérgídas y ovocélula es de tipo Po/ygonum. El óvulo campilótropo, bitégmico, crasinucelado posee funículo circinótropo. El funículo puede tener falsa ramificación. Existen depósitos de taninos en endotegmen y exotesta. La fecundación es porógama. Las células del cigoto se dividen para formar un proembrión. El embrión cigótico pasa por las etapas globular, corazón, torpedo y cotiledonaria hasta llegar a formar el embrión maduro. Los embriones adventicios son de origen nucelar principalmente, aunque también se pueden desarrollar a partir del suspensor del embrión cigótico. Todos los embriones nucelares poseen suspensor. El embrión cigótico es el que alcanza la madurez mientras que los adventicios generalmente degeneran. Se observaron embriones con 4 cotiledones por fusión de un embrión adventicio con el cigótico. El endospermo nuclear se celulariza durante el desarrollo. La mayor parte de endospermo y perispermo es consumido por el embrión. Las semillas germinan asincrónicamente. Se observó la germinación de embriones adventicio y cigótico provenientes de la misma semilla. En la semilla madura las células de la cubierta funicular se lignifican. Dicha cubierta presenta drusas y tricomas. INTRODUCCIÓN La familia Cactaceae se distingue por la presencia de aréolas, así como, por caracteres anatómicos y fisiológicos, tales como la estructura crasa, la reducción de la lámina foliar, la hipertrofia del peciolo hasta su transformación en un poda.río o tubérculo, los patrones de espinas diversos y el metabolismo del .ácido crasuláceo (Arrecia, 1997; Gibson y Nobel, 1986). Las cactáceas también presentan modificaciones adaptativas al nivel de sus órganos reproductivos como son: el tamaño, forma y color de sus flores, el número de estructuras por vérticilo, la posición del ovario, etc. En general, es un grupo con amplia diversidad genética que se ha adaptado a ambientes xerófilos modificando considerablemente sus características (Gibson y Nobel, 1986). Cota y Wallace (1996) indican que la riqueza de especies, la complejidad taxonómica así .como la amplia distribución geográfica de las cactáceas se debe a diferentes eventos biológicos como: evolución convergente, hibridación, poliploidia,_ diferentes síndromes de polinización y aislamiento reproductivo, entre otras. Existen aproximadamente 2000 especies según Bravo-Hollis y Scheinvar (1995), las cuales se distribuyen en América, desde Canadá a una latitud de 56° hasta .el estrecho de Magallanes en el sur del continente (Bravo-Hollis, 1978). Las zonás áridas y semiáridas abarcan aproximadamente el 70% del territorio mexicano. La acción de un conjunto de factores, tales como la luz solar intensa, altas temperaturas y la baja o nula precipitación determinan la formación de modificaciones morfofisiológicas que permiten la adaptación de las cactáceas a la desecación (Rzedowski, 1959 en Granados y Castañeda, 1991 ). México es uno de los paises donde se encuentra el mayor número de taxa a nivel genérico y específico de la familia, a la vezque muestra u~ álto grado de endemismos (Arias, 1993). ,_.· ... · . Desde la.s épo(:as prehispánicas se clasificó a las cactáceas en dos grupos definidos: elde los nochtli o nopalli, especies con tallos articulados, -. .. . . discoid.es () apl~nados.y~el :de los cómitl, especies con tallos esferoides .(Granados y éastañeda, 1_991 ). S_chumann · ( 1898-1899) agrupó a la familia cactaceae en tres subfamilias: Pereskioideae, Opuntioideae y Cereoideae. Vaupel (1923) dividió a la familia en dos subfamilias: Malacospermae, que agrupa a Pereskioideae y Cactoideae, mismas que poseen una cubierta seminal "suave", y Sclerospermae que corresponde a la Opuntioideae, la cual tiene la cubierta de la semilla "dura". La más reciente clasificación de la familia . ' .. _·.·. Cactaceae desarrollada por el lnternational Cactaceae Systemics Group reconoce 4 subfamilias: Pereskioideae, Opuntioideae, Cact~id.~ae. •y Maihuenioideae (Anderson, 2001 ). ;'.~--~-· La subfamilia Opuntioideae, se distingue por la presenci~ de glóquidas, cubierta funicular y por los granos de polen de tipo poliporados (Barthlott, 1987; Stuppy y Huber, 1991 ). Está integrada por los géneros, Pereskiopsis, Quiabentia, Pferocactus, Tacinga y Opuntia (Barthlott y Hunt, 1993). Opuntia es uno de los géneros con mayor número de especies dentro de la familia (Anderson, 2001). De acuerdo con Bravo-Hollis (1978) esta subfamilia está representada en México por los géneros Pereskiopsis, Opuntia y Nopalea, aunque este último género es considerado por Barthlott y Hunt (1993) como sinónimo de Opuntia. Flores y Engleman (1976) resaltan que la información sobre la embriología d_e la. familia Cactaceae está fragmentada y es contradictoria en muchos de. los casos. De acuerdo con Núñez-Mariel et al. (2001) una revisión de la embriología de la familia Cactaceae debe sustentarse con el estudie; slstelTláti~~ "ci~ Ún conjunto de taxa de las diferentes subfamilias. Por lo tanto: el objetivo de este trabajo es describir el desarrollo de la antera, el óvulo y la semilla de O. tomentosa, con el fin de contribuir' a la caracterización embriológica de la subfamilia Opuntioideae. Dicho estudio . . . forma parte de un proyecto integral donde se estudian especies de las diferentes subfamilias ·para realizar la embriología de la fa.:rirn~Gact'aceae . .¡ ANTECEDENTES Miller (1754) atribuye a Joseph Pitton de Tourneford. el género Opuntia, pues en el año 1700 lo describió e ilustró su flor. y fruto, sin embargo, quien le da validez al publiearlo esMiller; P_Ues,.lo publica .IJn año después de que Linneo establece el código de nolTlenclatura.binomial. El género Opuntia Miller, 1754 tiene una aniplia'distribución en el . ' ...... . ·,:.--; , .. ·•·-·"". '. ! - . - ' . continente americano, lo podemos encontrar desde el ;:,ivel del' mar hasta ., • "·"' I;- ·.-'•' ·"·' ''•'"•• los 4500 msnm, así como en el norte de Canádá hasta' el 'sur de América (Barthlott y Hunt, 1993). Dada la plasticidad ge~¿ti~ que ~~esenta existe , . ., ,,_ -,·· ; una gran diversidad de especies en el gériero, el' cual cuenta con 160 especies según Gibson y Nobel, (1986), mientras que Anderson (2001) reporta 181 especies y 10 híbridos. El nombre· común que reciben las cactáceas del género Opuntia es "nopal" (Piña, 1977). Aproximadamente, 30 especies de Opuntia tienen alguna utilidad. Las espinas son utilizadas como agujas, las plantas secas como madera para fuego, vallas u obras talladas. A partir de los frutos se produce miel, mermelada, queso, pasta de frutas, bebidas alcohólicas o vino y la utilización del colorante de las frutas para colorear textiles (Ettelt, 1999). El consumo del nopal, como verdura es ampliamente requerido en la alimentación mexicana. Por otra parte, algunos nopales son utilizados para cultivar la grana cochinilla (nopalnocheztli), con el fin de extraer colorantes para teñir telas. Este es el caso de Opuntia tomentosa Salm-Dick o "nopal de San Gabriel" (Fig. 1 ), la cual es una especie con hábito arborescente, con artículos planos pubescentes, persistentes y con espinas blancas (Bravo-Hollis, 1978). Dicho aprovechamiento se encuentra regulado bajo una norma oficial mexicana (NOM-005-RECNAT-1997). Bravo~Hollis (1978) divide el género Opuntia en 5 subgéneros: Cylindropuntia, Grusonia, Corynopuntia, Opuntia y Stenopuntia. El .. Ver apéndice 1 para conocer sobre el origen del 1érmino nopal y Opu11tin 5 '" . .. -·- --- ----· ~ subgénero Opuntia, cuyas especies presentan tallos en forma de cladodio, hábito arbóreo, arbustivo o rastrero, flores hermafroditas, segmentos del perianto anchos y frutos generalmente jugosos, se encuentra distribuido en todo el Continente Americano, desde los litorales hasta las altiplanicies áridas del centro y norte del país, en donde forman extensas asociaciones. Este subgénero comprende numerosas especies agrupadas en 17 series. !l!l Posición taxonómica de O. tomentosa (Bravo-Hollis, 1978) Familia Subfamilia Género Subgénero Serie Especie Variedad Cactaceae A. L. Jussieu Opuntioideae Schumann Opuntia P. Miller Opuntia Tomentosae Britton y Rose Opuntia tomentosa Salm-Dyck tomentosa Fig. 1 Opuntia tomentosa var. tomentosa. Jardin Botánico del Instituto de Biologla. UNAM. 6 ~ Descripción y distribución de Opuntia tomentosa Salm-Dyck Plantas arborescentes que pueden medir de 3 a 8 m de alto, sus ramas se expanden en un área de 1 a 5 m de diámetro, los troncos tienen 1-1.6 m de largo y 30 cm de diámetro, los cladodios obovados poseen un abundante tomento aterciopelado que se puede palpar fácilmente, miden de 20 a 30 cm de largo, 7.5-12.5 cm de ancho y 2-3 cm de grueso; las aréolas generalmente miden 2 mm de diámetro, se encuentran distanciadas unas de otras por 2.5-3 cm, casi no poseen espinas. Las flores son anaranjadas, miden 4-5 cm de diámetro y. 5-6 cm· de' 1argo. El androceo está compuesto por estambres con filamentos verdes matizados con rosa, anteras blancas con matices rosas, pol~n'''am'a;ilJ6, estilo rojo obscuro, que mide aproximadamente 12 mm de la~9~'. 3;;~-~"de diámetro en la parte más gruesa, con 5 ó 6 estigmas blancé>s_ con matices rosas. El ovario en antesis llega a medir 3 cm de largo, forma un fruto rojo que se vuelve carnoso en etapas maduras, con tomento denso, es obovoide, mide de 3-4 cm de largo, con un diámetro de 2.5 cm aproximadamente. Las semillas son ligeramente cafés, orbiculadas, lisas, el cuerpo de ésta mide de 5 a 6 mm de diámetro y 1-1.5 de grueso; el embrión mide más o menos 1 mm de grueso (Bravo-Hollis, 1978; Benson, 1982). Fue descrita por Salm-Dick en 1822 de plantas cultivadas en Europa y procedentes de México, sin localidad tipo. Actualmente se reconocen los siguientes sinónimos (Hunt, 1999): Opuntia hernandezii A. P. De Candolle 1828 Opuntia oblongata Wendland 1837 Opuntia macdougaliana, ~o~e;1908 Opuntia icterica Griffiths}913 Opuntia sarca Griffiths ex Sc;hei.nvar 1981 7 Por su parte; B.Íitton : ~rigen serie Tomentosae donde incluyen · a Opuntia 't;;,mento;;~;. Opuntia tomentella, Opuntia spraguei, Opúntia · ril~yl ·y . Opuntia •• guila'ríchi, l~s ·cuales comparten características como el hábito · arborescente; los artículos planos .-· .. - .. . .--. - pubescentes, persistentes y espinas blancas. Opuntia tomentosa vive en suelos poco profundos con poca agua disponible. Se distribuye en México y Guatemala (Arias et al., 1997; Anderson, 2001 ). En México se puede encontrar en los estados de: México, Hidalgo, Querétaro, Guanajuato, San Luis Potosi, Jalisco, Michoacán, Puebla, Distrito Federal, Morelos, Guerrero y Oaxaca (Arias et al., inédito). Es abundante en el Valle de México (Bravo-Hollis, 1978). El tipo de vegetación en el que se encuentra es matorral xerófilo (Rzedowski, 1985). Bravo-Hollis (1978) reconoce dos variedades para Opuntia tomentosa: var. tomentosa y var. hernandezii (De Candolle) Bravo. Esta segunda variedad fue descrita por De Candolle en 1828 como O. hernandezii describiéndola como una planta erecta, con artículos gruesos, subrotundos, ovados, subinermes, con flores abiertas, estambres y estilo más cortos que los pétalos. Refiriéndose a esta especie menciona lo siguiente: "Esta especie fue dibujada y descrita, por Hernández bajo el nombre vulgar mexicano de nopalnocheztll' (Fig. 2). Su identificación se prestó a confusiones, pero por su hábito arbóreo, sus artículos grandes de más de 25 cm, gruesos y oblongos, carentes de espinas, Bravo-Hollis (1978) concluye que O. hernandezii pertenece a O. tomentosa. Las dos variedades comparten características morfológicas, así como geográficas y ecológicas, Rzedowski (1985) indica la presencia de la variedad tomentosa en un área que va de San Luis Potosi al Estado de México, en matorrales xerófilos, a una altitud de 2300-2600 msnm, a esta variedad se le conoce también con el nombre común de "nopal chamacuero" o "nopal de San Gabriel"; por otra parte la variedad herrerae se encuentra distribuida solo en el valle de México y a los alrededores de Tula, Hidalgo, también se ubica en matorrales xerófilos y pastizales, a una altitud de 2275-2800 msnm, se le conoce comúnmente como "nopal chamacuerito". Fig. 2 Nopalnocheztli. Las granulaciones de las ramas representan cochinillas, (tomado de Bravo-Hollis, 1978). <) ~ Embriologia del género Opuntia Los trabajos embriológicos sobre el género Opuntia han sido orientados, generalmente, al estudio de óvulo y semilla, de Jos cuales. el único que abarca de forma parcial Ja microsporogénesis y microgametogénesis, fue el realizado por Tiagi (1954) con O. di//enii. En esta especie Ja epidermis se encuentra constituida con células papilosas, mismas que llegan a ser fuertemente lignificadas, el · endotecio posee engrosamientos fibrosos, Ja capa media simple es efímera y el tapete glandular puede ser binucleado o polinucleado. Las microsporas se disponen de forma tetraédrica después de Ja meiosis. El grano de polen es tricelular al momento de ser liberado de Ja antera. Sin embargo, este autor no describe el tipo de desarrollo de Ja pared de Ja antera el cual se ha registrado como monocotiledóneo para otros miembros dentro de Ja familia Cactaceae, como es el caso de Hylocereus undatus {Castillo et al., 2000) Pachycereus militaris {Núñez-Mariel et al., 2001) y Pereskia lychnidiflora {Jiménez, 2002). Leuenberger (1976) describe las características del polen de diversos géneros y especies de la familia. Las descripciones generales sobre el grano de polen del género Opuntia puede medir de 135µm a 1 SOµm, son poliporado, el contorno de los poros es de forma poliédrica, Ja exina puede presentar espínulas, puncta y ser desde foveolada hasta reticulada, esta última característica está presente principalmente en algunas especies mexicanas. De acuerdo con Leins y Schwitalla (1988), dos principales formas de placentación pueden ser distinguidas en Ja familia Cactaceae. La placentación basal-Jaminal, encontrada en Pereskia, donde Ja placenta y Jos óvulos son formados a partir del septo; y Ja placentación hipantial, donde la placenta se forma en Ja pared del ovario ínfero, representada en 10 Sch/umbergera truncata. En Opuntia leucotn"chia los óvulos se forman distantes del septo, en el margen de> '1a . placenta, se originan bidireccionalmente con una fila a la derecha y otra a la izquierda del septo, en secuencia centrífuga, encontrándos~. e~:· la .fransición de placentación basal-lamina! a hipantial (Leins y Sch(.Vit~ií~.1.9~a). Respecto al desarrollo del óvulo· de': las especies estudiadas del género Opuntia, se han encontrado'difererl~ia~:eri cuanto al número de megasporas formadas. En. Opuntia a;;r~hna'c:~; Chopra (1957) observó una tríada lineal, por su parte, Archibald _(19;3S) :ri{~ri_C:ici~a ·'éi formación de una díada, donde la megaspora micropilar es la furiéional. Tiági (1954) observó tétradas y ocasionalmente triadas de megasporas ·:en . . Op.untia di/lenii al . ~\. ·. . igual que Maheshwari y Chopra (1955). Se ha discutido el tipo de desarrollo d~Í ~~~6·~~~rionario, Archibald (1939) encontró que el desarrollodel ~a·~6 ~,;,t:>rib~~~í~i'.'en O. aurantiaca es bispórico. Sin embargó, algunos trabajos~óstieni;;nq~eel saco embrionario es de tipo Polygonúm (Tiagi:r1954;'.Maheshwari y Chopra, 1955; Chopra, ' ·- . _->:e -_ •.. .,-·, •." ·. . • 1957). ':"·.·:; Neuman (1935) • reportó . la presencia de células alargadas que permanecen sin· dividirse de ·1a nucela en la región micropilar, que ofrecen un paso fácil para la entrada del tubo polínico al saco embrionario facilitando la fecundación. Dicho capuchón nucelar ha sido reportado en O. aurantiaca y O. di/lenii. Un espacio de aíre entre los tegumentos hacia la zona calazal fue documentado en l~s mismas especies (Archibald, 1939; Tiagi, 1954; Maheshwari y Chopra, 1955; Chopra, 1957). Existen imprecisiones en, la fo~r:1'1ª como se definen y describen ciertas estructuras. Es el caso de la descripción del tipo de óvulo dentro del género Opuntia. Diversos autoreshan· descrito al óvulo del género Opuntia como anátropo, campilótropo, anfítropo y circinótropo (Ganong, 1898; 11 Payer en Huber, 1929; Ar~hibald, 1939;' Tiagi, 1954; Mahesh~ari y Chopra, 1 955; Flores y Englemari.197s; Stúppy y Huber, • 1991 ). En Opufltia' aura;,tia2a y O. dillenii se ha observado la fusión de dos funículo~ en la ;pai:t~' bas;;I c.i:i;rc~ibald, 1939; Tiagi; 1954; . Maheshwari y Chopra, • 1 S5;S), 'élJñqu~'.Pay~r (1851 en Hub~r. 1929) reporta la presencia de nume'ros'O's Óvi.JÍos ~on un tronco común en o. vulgaris. Por su parte, D'Hubert (18~6<~n • .:iuber, 1929) reporta un funículo simple para Opuntia glaurophylla,,y·;.opuntia . salmiana. Buxbaum (1953) denominó falsa ramificación._i:i 16~· tun"ículos parcialmente fusionados en la base pero que poseen hac~s;t~sculares independientes; y ramificación verdadera en donde se' co~~~rt~n un funículo con un haz vascular y ambos se ramifican hacia el -épirié:;\ En O. dillenii ambos tipos de ramificación pueden ser encontrados~n unmismo individuo (Maheshwari y Chopra, 1955). . .·c., ·' ·,.··' La -r!'lgi_ón.\ientral del funículo de algunas cactáceas está cubierta por pelos corte';, ld~•cuélles están dirigidos hacia el micrópilo (Schnarf, 1931 ). Guig~ard . (1 B8S) >/! Schumann (1898-1899) sugirieron que estos "pelos - ' -. . -.. :- - ' . ·~· - ---· . ·- -- . . - . guía" sirven pár~.dirigir al tubo polínico hacia el micrópilo para facilitar la fecundación. Kapil y Prélkash (1969) llamaron a estos pelos como tejido de transmisión funicular. Estas estructuras han sido reportadas en O. dillenii (Maheshwari y Chopra, 1955). La mayor parte de los estudios embriológicos reportan ausencia de fecundación dentro del género Opuntia. Ganong (1898) observó en O. vulgaris tubos polínicos en la región micropilar pero no detectó la ovocélula debido a que degenera tempranamente. En el caso de O. aurantiaca además de la degeneración de todas las células del saco embrionario, incluyendo la célula central, no se observó la penetración de tubos polínicos (Archibald, 1939). Por otro lado, Maheshwari y Chopra (1955) también sostienen que en O. dillenii la fecundación no se realiza, debido a la degeneración temprana de la ovocélula. 12 ->.' .. En Opuntia ficus-indica tiene lugar un proceso sexuar que resulta en . ' -· ·-~-· . la formación de embrión y endospermo. No se ·observaron eml:>riones nucelares. El endospermo pasa de estadio nuclear,.a. ceJul~~ f<:>,rmando_ un tejido endospérmico bien desarrollado, que se mantiene .hasta el . pleno desarrollo de la semilla. En la semilla madura junfo:·con ~I e~do~permo existe un perispermo (Naumova y Yakovlev, 1978). En Opuntia elata (Naumova, 1978) a pesélrbe" Í~ ~~i~t~nci~· de tLJbos polinices en las cercanías al micrópilo nu~~'seob~~rvó fe~undación. De ' ' .. ,..,,-··· . •,' . ; .. ' las siete células del saco embrionario sólo:se.ma'rítien'e'una, la central;·las antípodas y el aparato del huevo degenera~\La\epip~ucciÓn·por semilla de esta especie se produce corÍ embriones•'nLJcelares' y endospermo apomíctico. Casos adicionales de polie1Tlt>ii6ní;a\ti~n ~ido. reportados en Opuntia tortispina y Opuntia rafinesquii (S;;hn~rf, 1S3~). . . Varios autores (Hull, 1895 en Archibald · 1939; Ganong, 1898; Archibald, 1939; Maheshwari y Chopra, 1955; Tiagi; 1970) han reportado poliembrionía en especies de Opuntia. Maheshwari (1950), Bhatnagar y Johri (1972) consideran la ausencia de suspensor, forma irregular y la posición lateral como características que distinguen a los embriones adventicios del cigótico. Sin embargo, Maheshwari y Chopra (1955) reportaron la presencia de suspensor en embriones adventicios en O. dillenii. Braun (1860 en Maheshwari y Chopra, 1955) reportó poliembrionía en Opuntia tortispina y sugirió que la presencia de cuatro cotiledones en plántulas de Opuntia glaucophylla pudiera deberse a la fusión de dos embriones. Fusión de embriones adventicios también fue reportada para O. vulgaris (Ganong, 1989) y O. dillenii (Maheshwari y Chopra, 1955). En Opuntia litoralis ocurre tanto la reproducción sexual como apomíctica. Sin embargo, la apomixis es la predominante, ésta puede ser por propagación vegetativa o por embriogénesis nucelar debido a la IJ estimulación del polen. La doble fecundación origina un embrión cigótico y un endospermo triplolde de tipo nuclear. También' hay forma~ión de embriones de origen nucelar qu~ compite~ con eÍ embrión · cigótico (Philbrick, 19~3) .. Ganong (1898) decribe el endospermo de Opuntia vulgaris como abundante y sin paredes, .el cual es tot~lment~ consumido al igual que el perispermo. De manera similar, Huber (1929) observó en algunas especies de Opuntia, que tanto endospermo como perispermo son consumidos por el embrión durante su desarrollo y sólo en la semilla madura se encuentran restos de perispermo. Maheshwari y Chopra (1955) tampoco observaron la formación de paredes celulares en el endospermo de O. dillenii y mencionan que éste es totalmente consumido por el embrión. En Opuntia aurantiaca . el endospermo no se forma, factor relacionado con la falta de fecundación en esta especie, por lo que los embriones adventicios obtienen las sustancias de reserva 'e{~ I~' m.ic~la· (Archibald, 1939). De acuerdo con Maheshwari y Chopra (19~s),(fj. 'cji_l/e_~ii presenta endospermo libre nuclear y nucela masiva en 1a{~efñi11a';/sin embargo, no tienen elementos para sostener que se realiza la triple füsión. · En la subfamilia Opuntioideae el desarrollo del endospermo es poco abundante y se consume durante el desarrollo del embrión (Flores, 1976). Archibald (1939) sugirió que algunas semillas de Opuntia aurantiaca eran estériles por varias razones, entre ellas, el desarrollo trunco de los embriones adventicios, sin embargo, las semillas viables se podían distinguir por contener un embrión adventicio maduro lleno de gránulos de proteínas. Imprecisiones en ciertos conceptos que corresponden a estructuras seminales. de Opuntia han sido motivo de debate. Uno de los trabajos embriológicos que aborda el estudio de la formación de la cubierta funicular en el género Opuntia, fue realizado por Johnson (1918 en Archibald, 1939) 14 quien sostiene ·que Ó. fulgida presenta unél, cubierta· prc:ite~tora ·que· se deriva del funículo y que rodea completám~nte, a íél :Si;mma, cérréndo~e , finalmente cerca del micrópilo. , .··::: '·. ·,. ~. ;/ .. :,.·: Descripciones ¡;¡1 respecto· hansug~~i~º •. 'ª' pres~~~i~}de,uniefrcer. ~~~~~~=~~jf ~~::~·t~~~i~~t~~~~t~3~2I:i endurecimiento, considerando a·. Ja • cub_ierta ; funicular.•· conlo ~. un'••tercer. tegumento. Por su parte, Bregman y'soi:imarÍ (1SS3j reportan'que:én la• . ' " - .. - ... ·'. -·· :,. -- .· ' ·'" - ' subfamilia Opuntioideae el. carácter. circinótropo'. del óvÚlo se': debe a la ·.· formación de una estructura ·ariloide,;lá ~Jél(ciej~ ú~i~mente ·é11 micrópÍlo . -·-. - - . ' ,, ., ·' ·... - sin cubrir. Kapil y Vasil (1963) describe'l1 al arilo'fOmo un crec:imiento secundario del funículo el cual rodea al óvulo en ·etapas':C:er;;an'ás' a·~1a· postfecundación. Flores y Engleman (1976) re~~rtan: q~~:. I~ ~JbiEirta funicular de las espe~ies de Opuntioideae se de~~rro!ia ;~. pélrtir de un meristemo 1atera1 en ambos lados del funículo que/p~6~e¿ta Gna estructura ,_·-.,,.' ''.:\,,,•,· .. · aliforme. Produciéndose una cohesión lateral de.ésta:arrealizarse el giro y alargarse el funículo. Archibald (1939) propone qÚe elfunícÜIÓ de Opuntia aurantiaca se curva desde la aparición de los primordios de los tegumentos y conforme continúa el desarrollo del óvulo, el ápice de la nucela es obligado a dar un giro completo, de tal manera que cuando el saco embrionario se ha desarrollado totalmente, el óvulo vuelve a tener una posición anátropa y en cortes transversales se observa como los márgenes del funículo crecen lateralmente y se fusionan con la parte opuesta del mismo. Las células del funículo se lignifican, haciéndolo muy duro. El funículo de O. aurantiaca se cubre de mucílago formado por largas células mucilaginosas y pelos suaves provenientes de la epidermis funicular. Maheshwari y Chopra 15 ( 1955) capa' mas superficiál del funículo origina pubescencias qLJe fC>~ITlan párté de la pulpa d~i fruto madúro~ Segúno·HubE?rt (18S6 én HGber, 1929) el enrollarrtient~ del funículo :Er. ~~~( }~if~~f lf ~¡~:~B[~:~:~~~~~n~:~~~~ · ruptura en este ~itiC>::'.La,ge;;~f~~~fÓ~ \'i~vc/un'cisp:o~os meses (en cultivo). En condicíon~s natur~l~é~ ~,~,~~~e~~~i6 ~u'~ i~'~'s~:riillas pasen por el tracto digestivo de sus disp;,;rsore~p~;~ ~~d~~ g~~minar . • ·. -.-. __ .•• _,_-- ______ -_, - r ··z: _- .:..... __ . - 16 OBJETIVO GENERAL C-11!!.· Estudiar la embriologia de Opuntia tomentosa Salm-Dick, var. tomentosa Salm-Dick. OBJETIVOS PARTICULARES ::!!_1 Desarrollo de la antera. Realizar el estudio del desarrollo de la pared de la antera. 11 Estudiar los procesos de microsporogénesis y microgametogénesis. 111 Describir la micromorfología del grano de polen maduro. ~ Desarrollo del óvulo. Estudiar. los procesos de megasporogénesis y megagametogénesis. 11 Describir la anatomía y la morfología de los óvulos maduros. ~ Desarrollo de la semilla. Estudiar el desarrollo del embrión, endospermo, perispermo, cubierta seminaf y cubierta funicular. 11 Describir la micromorfología de la semilla madura. 111 Determinar el origen de la poliembrionía. IV Describir estructuralmente el tipo de germinación de las semillas 17 MATERIAL Y MÉTODOS J!! Sitio de estudio. El material de Opuntia tomentosa var. tomentosa en distintas etapas de desarrollo fue colectado en dos localidades. 1. La localidad del "Cerro del Elefante", ubicada dentro de la comunidad de Tlapacoya, Municipio de lxtapaluca, Estado de Mh~. S e encuentra en el Km 25 de la carretera libre a Puebla, al sureste de la Ciudad de México. En esta localidad se encontraron granos de polen y semillas de Opuntia considerados como subfósiles existentes en arcillas carbonosas del Pleistoceno, (González, 1974 en Bravo-Hollis, 1978). La vegetación del lugar está muy perturbada debido al incremento de la mancha urbana. 2. De igual manera se recolectaron ejemplares de la reserva ecológica del Pedregal de San Ángel al sur de la Ciudad de México, situada en la parte suroeste de la cuenca endorreica, que a su vez forma parte del Eje Neovolcánico transversal; con una superficie de 1.46 Km2 (Carrillo-Trueba, 1995). Se encuentra entre los 2250 a 3100 msnm. Las lavas del Pedregal son basaltos de olivino con microcristales de color gris oscuro. La vegetación actual corresponde a matorral xerófilo. Especies abundantes en las comunidades vegetales del Pedregal de San Ángel son: O. tomentosa, Senecio praecox, Eysenhardtia polystachya, Wigandia caracasana, Sedum oxypetalum, Dodonaea viscosa, etc. (Rzedowski, 1954). 18 ~ · Fijación; 0 EÍ materiar biolÓgico' en etapa de botón floral, flor en antesis; así 'como' fr~t~s/en diferentes etapas de desarrollo fueron fijados en FftACtbrm~ldehído"ácido acÉ!ticocetanol al 96%) directamente en e1 ca~po c/\9Gi1.;r ét~t.~ 1996). . . . 7iíl Des~idr~~~6i~n .. D~~p~és :~i lav~r las muestras en agua corriente por d9s tiaras. s~ deshi(jrat.~ron.:~6ri.et.ari~le¡s graduales 30°/~. 50%, 70%, 85%, 96% y 106% cLói:le2:~t .;;} {9{ía). :" : ·~:::~:J:~~:~:~~~iJ~,r~Jl::s:;~;~~·~ ;s ~~s~~'. posteriormen'te a xilol-pa~apiast:2:1, 1:1 y 1:2, manteniéndolas 12 h en cada rrie~Cla, a una temperatura de 56 ºC. Las muestras se infiltraron co!"' paraplast puro por 24 h. Este material se incluyó en bloques para obtener cortes de 5-8 micrómetros de grosor y se tiñeron con safranina (metilcelosolve) y verde rápido (López et al., 1998). ~ Técnicas histoquímicas. Se utilizaron cortes desparafinados y deshidratados adicionándoles diferentes reactivos: Ácido Peryódico + Reactivo de Schiff (APS). Tiñe polisacáridos insolubles de color rosa intenso (Curtís, 1986). Azul Negro de Naftol. Tiñe de azul las proteínas (López et al., 1998). APS+Azul Negro de Naftol. Tiñe polisacáridos insolubles y proteínas (modificado de Clark, 1981 ). Rojo O de aceite. Se tiñen lípídos y cutículas (Curtís, 1986). ~· ,,.. Lugol. Detecta almidón, tiñerid.o ·cie morado o café oscuro (López et al., ,~>' 1998). ·:.• .• •· ':, .. Flouroglicina-écido clorhid~ic6;;,l:iiie Ía lignina de rojo violáceo (Aguilar et al., 1996). ~ ·-. '~~'· · :,.-.~< _.,: °-'-': V~iniluri:a~HC1.: Tifi~ 1~·~, taninos· de rojo (modificado de Waterman y Mole, 1994),. 19 I!!.! Inclusión en LR White. Las · r:n~esfr~s deshidratadas en etanoles graduales se pasaron a una m'ezcl~ .c:le'resina con etanol (LR White- OH) en una proporción 1: 1, de~p~é~ :en LR \Nhite-OH 2: 1. Por último en LR White puro dos cambios ciJ 1 h_oril yotr6 cambio de 24 h a 4 ºC. La inclusión de las muestras se reaÍiza en cápsulas B.een. La resina se polimeriza a una temperatun,?·d~} 5~0 e·;' sé realizaron cortes con cuchillas de vidrio a un grosor de ui'i' ~iC::rÓmetro 'en el ultramicrotomo y se tiñeron con azulde toh.iidin'á pa'.ra's~ '6bservación con microscopía óptica. I!!.! Inclusión en JB-4. El material se deshidrató en etanoles graduales. Preinclusión. Las muestras se impregnaron en ··una mezcla del componente A de JB-4 más el catalizador. La. inclusión se realizó con una mezcla de componente A de JB-4 + cataliza~or + componente B de JB-4. Las muestras contenidas en la mezcla se. colocaron en moldes planos y se polimerizaron dentro de una cámara de vacio a temperatura ambiente en ausencia de oxígeno., De igual manera se cortaron las muestras con cuchillas de vidrio a un grosor de 2 micrómetros y se tiñeron con azul .de toluidina (López et al., 1998). li!! Germir1ación. Las semillas en etapa madura fueron colocadas en ácido sulfúrico (H2S04) concentrado durante 30 min con el objeto de escarificarlas. Se enjuagaron con agua destilada. Se desinfectaron con una sol de Tween 80 3 gotas/50 mi de agua destilada por 30 min, después, se pasaron a una sol de microdyn 3 gotas/50 mi de agua destilada por 15 min, posteriormente se cambiaron a OH 70% por 2 min y en hipoclorito de sodio al 20% por 15 min. Se realizaron 3 enjuagas con agua destilada estéril y se sembraron en agua-agar 1 % a pH 5. 7. Por último se incubaron en una cámara de ambiente controlado a 24-26 ºC, con fotoperiodo de 16/8 h. 20 !!!! Microscopia electrónica de barrido' (MEB);'' Las , muestras de diferentes etapas de óvUlo y se'milla,> así como· losgrÍ;inos de polen maduros fijados en FAA se deshldr~taron ~~ et~nl:il~s graduales y se desecaron a punto critico con CÓ2 , ~e;co16éé3ron Y.ori~ntaron en un porta muestras metálicos; fijadas c::on ~in,taco~ductiva, cubriéndolos con una fina capa de oro para su obsei'\lación'en''el micróscopio electrónico de barrido .. se capt~rªv~?,i6to;,?i~f9g~~fi~t~ iit;;Q,: 'j :-~ Fotomicroscopia:r t~'s'Jr~~ar~¿¡~~~~-6i'.Jt~riíci~~ ~ ~a-aTr ~'e 1c:>s la epidermis, el endotecio, la capá m,edia Y 'el tapete. En está etapa el tapete es el estrato que posee las cé1L:i1as ~és;grandes, con mayor· de~sid.~d :en ~·9( . ~itoplasma y pued~ teh~r ~ci~·:,•()f'~á~inúcleos. La capa ~edi~' éofnie~~~ ~ ClbliÍerarse. El endbt~6ici'~1~~~·~~~~tGsai '(Fig. 4). Lo~ depósitos en el conectivo se mantiene~.· Las células madres de las microsporas se rodean por una pared de calosa antes de entrar en meiosis, para este momento la capa media es casi imperceptible (Fig. 5). La citocinesis es simultánea y origina una tétrada de microsporas de tipo tetraédrica, la cual continúa rodeada por la pared de calosa (Fig. 6). Más adelante, se degrada la calosa y cada microspora queda independiente. En dicha etapa, el tapete, de tipo glandular, comienza su actividad secretora. Cuando se separan las microsporas, los granos de polen son unicelulares, presentan numerosas vacuolas y una delgada pared de exina, la cual se engruesa por la actividad del tapete (Fig. 7). Conforme avanza el desarrollo de los granos de polen, disminuye el número de vacuolas y aumenta la densidad del citoplasma presentando granos de almidón. Las células del tapete continúan virtiendo su contenido en los lóculos de la antera, el endotecio adquiere engrosamientos celulósicos, así como una mayor cantidad de drusas (Fig. 8). Las células rectangulares de la epidermis se obliteran en el lado de la pared celular anticlinal (Fig. 9). El grano de polen se divide mitóticamente, producto de la división se originan dos células que corresponden a la célula vegetativa y célula generatriz. La última célula, se divide nuevamente para formar dos células espermáticas. 23 Al final del desarrollo'de la'antera,.fa:p~rec:I queda constituida por dos capas: la epidermis con céiulas-~ap.iÍ6sa5y ei endotecio el cual posee engrosamientos celülósico~ y clru~as::L_a'par~d de la aritera pre~enta una zona del endotecio ll~m'ada E!s'tomio qi_ii';; forma la linea de dehiscencia que permite la libera6ió~ ~~I pol~n r:ri~dÚro (Fig. 1 Ó). •·· · . . . '; ; ·-, ·, • '" ·,·; ,_' ': , • 1 • • ' '. • '. ,·~·· ·, ' •• El grano de poÍeri ma'c:luro es triceÍular (Fig:.11 ¡'; de forma esferoidal, poliporado, ~emitect~do} reÚculado (Fig. 12). . _Durante la preantesis de las flores, la ~nt€lí-a'\ibera los:granos·de polen por. dehiscencia longitudinal. Lás anteiral; son bilobuladas, tetrasporangiadas y dorsifijas (Fig. 13); Fig. 1. Corte transversal de microsporangio. Se muestran las capas parietales interna (PI) y externa (PE). Célula csporógena (CE) 25X. Fig. 3. Corte transversal de microsporangio. Conectivo (C), protodcrmis (PR), división (flecha) de la capa parietal secundaria interna 25X. 25 Fig. 2. Corte transversal de antera tetraesporangiada. Protodermis (PR), tejido conectivo (TC), células esporógcnas en el centro del microsporangio (CE), drusas (flecha) l 2.5X. Fig. 4. Corte transversal de microsporangio. La pared de la antera se encuentra constituida por 4 capas: epidermis (EP), endotecio (EN), capa media (CM) y tapete (TA). En el lóculo se encuentra una célula madre de microsporas (CI) rodeada por calosa. Drusas (flechas) 25X Fig. 5. Corte transversal de microsporangio. Célula nladrc de 111icrospon1s (CI) en mclafitsc. tapete (TA), capa media obliterada (CM), endotccio (EN), epidermis (El') 25X. Fig. 7. Corte transversal de microsporangio. Se observa epidermis (El'), endotccio (EN), restos de tapete (TA). Gmno de polen uninuelcado (flecha), con citoplasma denso y algunas vacuolas 25X. 26 Fig. 6. Tétmda de microsporas de tipo tctrac..'s er-i pare~; formando dos filas sobre la pared de cada carpelo, er;contrá~do~e I~~ ~IJe preiéntan mayor· grado de desarrollo en la zona más cerca;,~ a la b~se d~lovario (Fig. 14). Dentro de los primordios ~~ ~vul~~ una célula hipodérmica se diferencia en célula arquesporial cori ur-i_cie;,:so contenido citoplásmico y un núcleo muy evidente (Fig. -Ís).:e~ta célula se divide periclinalmente y origina una célula madre de la~ megasporas y una célula parietal que queda por debajo de la epid~r~is, la cual se divide varias veces adicionando células a la nucela. . .. A partir de las· céluÍa~:basales del primordio de óvulo se origina el . ' .. ' funículo, el cual tien_e· un crecimiento diferencial, debido a que presenta mayor número de.divi~io;,es anticlinales hacia la región dorsal (Fig. 16). Rodea;,do·:~· l:nucela emerge el primordio del tegumento interno antes que ;el'.pririlordio del. tegumento externo (Fig. 1 i).;A l~~v~:i: que se diferencian los tegUmeritos, el funículo circunda élr pri~ordio de óvulo. Durante este proceso, en la base de la regiÓn ~entral del ·funículo emergen pequeños tricomas (Fig .. 18): · . · /'<·;·;' Jo;' ~.-:·.·- .. ':?· Los ó\/Ülo~presentan un crecimi7ntO ;'3sihcrÓnico, donde los óvulos que se desarr~llan_·p~l~~;o'~8riT~~'.f~S~d¡;W~~C:ú~ntran hacia la base del ovario i0t~r~·{f¡Q~~~~1--~)··~· .. :~ (·; ._,~·.tt:·. · '~i··, .~ p::, . ., :;- ·.:.-::··"--.... ·._, ,,,,_. - ·-,; ·.:; .. ': ·."';,· __ :_~ ,t:_:/.:·::'=--, En etapa /de;-~1S1a ~:~~ci~~~de,. l~s irnegasporas la nucela y los tegumentos estén-~IJbiertC>siotaÍmente por el funículo circundante (Figs. 20 y 21). 29 El funículo sigue · girando' sobre . El crecimiento ~ife'ren~ial· del funículÓ y de, los t~gurnentos,'origina la curvatura de la nu~elii'''rn~si~~·desde et~pas muy te~p~~n~·~ Ú;,ig:;~S); ; -La: cé1J1~ ;:;{~cii~ ci~ 1as>ml3g~sporas aú;,,eílta ·.su t~maño ántés de entrar. en' ¡,,E;fbsis:;' ;13~ {~~t~ · 0o~~nto em~rge de la regiÓ~ ~entrél1 el tegumento externo '(Fig.26) '··' . ' \·~ ... :·.:'-,:·,: -:- ~-·'';_f',-·_,-~';'· La céh.Íla.irlad~é.de Ías megasporas.se rodea de calosa y entra en .. -... ,,, ... · ., .. -. ' '· .. - . - . méiosis. l.cis tegurri'limtc:ís c'aritinÚa~ biestratificados, excepto en la región micropilar'd~ncie'son plurié~traÜficadós, ~mbos rodean totalmente .a la nucel,;: El rnidrÓpilo está f~rn:.ado'p6r,~I tegumento interno (Fig. 26). Alguno~ de los. Óvulo~ q~~ s~,d~~~rrollan ·dentro del ovario ínfero y unilocular (Fig. :27), pueden' prese~Í~~'.f~nículos fusio"nados o. de .acuerdo con la clasificación de Bu,¡b~um (1953),.¿ollfalsa rél~ÍÍ!CéJción(Fig; 213) .. Paralelamente, el funículo desarrolla' tricÓrri;;J~ al.o '(íii'rg~ de la región ventral del mismo (Fig. 29). Éste crece· simultáneamente como una cubierta que cubre en su totalidad al óvulo (Fig. 30). El resultado de la división meiótica de la célula madre de las megasporas es una triada de megasporas dispuestas de forma lineal, debido a que la célula micropilar de la díada suprime su división, mientras que la célula calazal de la díada se divide normalmente. La tríada lineal de megasporas tiene modificaciones durante el desarrollo. De las tres células en disposición lineal, las dos megasporas cercanas al micrópilo degeneran quedando funcional, únicamente, la megaspora calazal (Fig. 31 ). El núcleo de ésta última megaspora se divide mitóticamente varias veces y origina un saco embrionario octanucleado. Durante la megagametogénesis, las células de la nucela continúan proliferando dentro 30 de un óvulo curvo que sitúa a la cálaza cercana . a· la región micropilar. El óvulo maduro es campilótropo, bitégn'.'ico y crasinuceÍad? {Fig: :32). El haz vascular. se extiende· a través del ·funícufo Y. llega hasta la cálaza. El funículo del óvulo'inaduro forma un.canal y presenta tricomas en la región ventral {Fig>33). En ,esta etapa se encuentra totalmente formada la cubierta funicular;·e1 Óv~IÓ es~é unido a la placenta por la parte libre del funículo que no fc:Írin~ i~ cubierta funicular {Fig. 34), quedando un orificio que permite la e~trada de los ~ubos p()Íini~Ós: . El megagametofüo presenta 3 célu,l~s_anÚpodas efímeras en la zona calazal. En la célula central se er:icuentra.una'.gran ciintidad de granos de almidón {Fig. 35); Las sinérgidas. S-é{n'i·más '.:e~identes en etapas subsecuentes {Fig. 36), asi cc:Ím6 Ío~nÚ61e dclin1itados por protodcrrnis {PR). en posición subepidérmica se encuentra la célula arqucsporial (flecha). 25X. Fig. 17. Primordios de óvulo. Se observa el surgimiento de los tt:gunicntos interno (TI) y externo (TE). Nuccla (NU). El funículo (FU) es curvo y ramificado, MEB 350X. 33 Fig. 18. Óvulo con funículo (FU) circun'riÓn maduro posee dos cotiledones, sin embargo, se encontraron· embriones con cuatro cotiledones posiblemente del surgimiento~del embrión con origen del suspensor o como resultado de fa fusión del embrión cigótico y un adventicio (Fig. 60). 42 La mayoría de los degeneran tempranamente. Aunque algunas veces uno o dos .embriones en etapa globular, corazón y rara ~ez ~torpedo' pern_i.3n~cen en la semilla madura siendo fuertemente presionados . por' el. crecimiento . del embrión maduro (Fig. 61). Fig. 42. Corte transversal de semilla. Funículo (FU). tricomas (flecha), nucela (NU), saco embrionario {SE), hipostasa (l-11). 2.SX. Fig. 44. Corte transversal de s..::milla. Se aprecia el cigoto (C} hacia el micrópilo. Exotcsta (EX) y cndotcgmcn (ED) con taninos, 12.SX 44 Fig. 43. Corte transversal Je sc111illa. Se aprL-cia el cigoto (C) y rL-stos del tubo polínico {flecha). Endotegmcn con taninos (ED). 12.SX Fig. 45. Corte transversal de semilla. Se observa el proembrión (PR) conformado por dos células, 12.SX. Fig. 46. Corte longitudinal de semilla joven. Núcleos primarios del endospermo (flechas), nuccla (NU), 25X. Fig. 48. Corte transvt.."rsul d~ semilla. El procmbrión (PR) conformado por seis células. Nuccla (NU), 12.SX. 45 Fig. 47. Corte transversal de semilla. Se observa el procmbrión (PR) conformado por tr< .. -s células y n.-stos del tubo polinico (TP), 12.SX. \.. . :~ --.1.-· . . '~ ;.._ Fig. 49. Corte de embrión cigótico (EC) en etapa globular con suspcnsor (SU) y embrión nucclar (ENU) en etapa columnar. Embriones derivados del suspcnsor (ES), 25X. Fig. 50. Corte longitudinal de semilla con polic1nhrionía. Cubierta funicular (CF). cubierta seminal (CS), perispcrmo (l'E). Endospermo (E). En1brio11cs torpedo y globulares (lkcha), 3.2X. ig. 52. Corte longitudinal de scrnilla con embrión igótico (EC) en etapa cotikxfunárea JOVcn. ndospcrmo (E), perispermo (PE), cubierta seminal :::S) y cubierta funicular (CF). 3.2 X. Fig. 51. suspcnsor torpedo. 200X. Embrión (flecha) Cotiledón cigótico con en etapa de (CO). MEB Fig. 53. Corte longitudinal de semilla con embrión (EC) en etapa cotilt:donárca, MEB 35X. 46 g. 54. Corte longitudinal de semilla con embrión gótico maduro (EC). Pcrispcrmo (PE). cubierta minal (CS) y cubierta funicular (CF). 3.2X. . 56. Corte longitudinal de embrión cigótico duro. Cotiledón (CO). hipocótilo (111). radícula \). Resto de perispermo (PE). 3.2X. Fig. 55. Embrión cigótico maduro con los cotiledones (CO) curvos. Hipocótilo (HI). radícula (RA). MEB SOX. 47 E Fig. 57. Corte longitudinal de semilla. Se observa el endospermo (E) y perispermo (PE) persistente en la semilla madura. Embrión (EM), cutícula (CU), 25X. ; ··.-~ ~. : . •. . · ·..: Í•, ~ /_ í·, - •. Fig. 58. Corte longitudinal de embrión nucdar (ENU) en ,y,"' <, . ',_,~··: ,-;·, ,,·: {::::.:'' - ::·, Post~ri(;r~en,t~f h~~ia la etapa _efe célula madre de. las megasporas el funicu16.'.s'~-~~P¡~~1 ~ ~it~'ríder h~cia la parte lateral del óvúlo, por• ambas :~rns~ 'Í=I flJ~Í6;J1~ se fusiona en las caras lateral~s, de ta.I m§lnéra · que cubre ~n su totalidad al.óvulo dejando un orificio por cibnde_se;~~~dú~~ . : .- '.:·~> .·. - - \ . :·.· .. '::.:.·.-·-•;.:.;:."_ >···-:· _:-. .. · el tubo polinice durante la fecundación. En cortes transversales de ·óvulo, dentro de la etapa de.célula madre de la megasporas}~~bb~!~rv'a' c¿mo el ~ ' " .. ·'·' ·. ,,:~ _.,_., --~~:"'' : .. ,. funículo envuelve las caras laterales del óvulo, . dejando hacía su interior, al . . • ' ·. ' ', ..• f~ - " tegumento externo, el cual hace contacto con, el tegumeiító- interno (Fig. 22). Así, el funículo no sólo es circundante;;'sino 'también envolvente, :::~~:;;~:e;:>~•-'¿::~t~\ª d~ et 1u1af~~c1fff fí~~~~~~a~poras la cubierta _ Otra ~t~c~Jfi~~i~/rri~e~!~~~t@JG~~\;~f iini~ular es que algunas celulas contienen ·_depósitcls'de oxalato;_deicillcio en forma de drusas (Fig. 62 >· . / .·;··· .·- ·.i .!:~,Y~!~L~i .' .· La envoltura o.cubierta funicÚlar'.és plÚriestratificada. Más adelante, los tri~omas ~itu.;¡do~''en: e'r sur~ (j~ 1~ región ventral del funículo, los cuales al pare'cer 'guían al tubo polínico hacia el micrópilo funcionando como obturador, se colapsan después de la fecundación, de tal manera que durante el desarrollo de la semilla el estrato más interno de la cubierta funicular se adosa con la exotesta (Figs. 63 y 64). Las células de la cubierta funicular, después de la fecundación, comienzan a engrosar sus paredes y forman dos capas, cada una con varios estratos que quedan divididas por el haz vascular. Las células de 50 cada capa se distinguen por su ac:Omodo: de forma paralela al haz vascular del funículo (hacia el exterior de la semilla) o de forma perpendicular (hacia el interior de la semilla). Estél dis~osición de las células le brinda ma~or resistencia mecánica a la semÚla (Figs~ 63 y 67). La cubierta funicúlarestá compuesta por esclereidas ca~ ii?iedes muy gruesas y lúmenes reducido~ . (Fig. 68). En. la parte _externa de la cubierta funicular existen células· que. no engruesan . sus paredes celulares;;.-iÍJcluyenc:iO' 1éls ~élulas epídérm'ica~ de. - • ·.··• '"'', ·:--· - .. ·- ··-.,• •. ..,. -. \""CC ·.·• .,,.' .- dicha región. La epidermis dorsal '!el funí_cuio pÓsee tric()ffi,as Únicelul~res que se extienden al contacto con e¡¡ ag~él;: ;.rJientréls 'qú1{E!f11a s~milla sE!ea se pegan a la cubierta funicular (Fig. SS).' .· 9. Germinación La germinación de las semillas cultivadas in. vitro se lleva a cabo por la fractura de la cubierta funicular. La apertura es inopercúlada: La región de apertura es una zona débil que se formá~n · 1a ·parte dorsal /lateral cercana al micrópilo (Figs. 70 y 71 ). La cubierta funicular y la cubierta seminal comparten este mismo punto débil. Los tiempos de germinación varían notablemente de entre pocas semanas a meses. Varias semillas germinaron formando una plántula de origen cigótico (Fig. 72). Adicionalmente, se una plántula por semilla. separadas (Fig. 73). observó la germinación esporádica de más de Estas plántulas podían estar unidas del tallo o 51 ...... Fig. 62. Corte longitudinal de funículo donde se observan drusa~ (flechas), 25X. Fig. 63. Corte longitudinal de semilla donde se observa la cubierta funicular (CF) con haz vascular (HV). La cubierta seminal (CS) con taninos en exotcsta (EX} y endotegmcn (EG}, 25X. CF es 52 Fig. 64. Corte longitudinal de semilla mostrando los tricomas (T) de la cubierta funicular (CF}. Cubierta seminal (CS) con taninos en exotesta (EX) y cndotegmcn (EG), 25X. CF es 53 Fig. 69. Semilla madura mostrando los largos tricomas (r) que provk"Tlcn de la cuhicrta funicular. 2.5X. Fig. 70. Semilla madura germinando. Se observa parte de la radícula (RA). 3.2X. Fig. 71. Semilla madura donde se muestra la apertura (A) durante la germinación. 3.2X. 54 Fig. 72. Plántula de origen cigótico. J .6X SS Fig. 73. Plántulas de origen cigótico y adventicio sin fusionarse. l .6X. DISCUSIÓN Antera La microsporogénesis en O. tomentosa, concuerda en lo general, con la descripción para la familia, lá citocinesis es simultánea y origina tétradas tetraédricas (Davis, _1966; Tiagi, 1970; Johri et al., 1992). De acuerdo con Davis (1966), ·Tiagi (1970) y Johri et al. (1992) en la familia Cactaceae, la antera es 0tetrasporangiada con epidermis persi'stente, endotecio con engrosarni~iitos'c~lulósicos, una capa media 6fí~erá y tapete de tipo gla;,du,lar, •· , bi~ucleado a multinucle~do. Algunas características no han sidci'~n'ipliamente reportadas como-,s6n el ,tlpo de desarrollo de la pared dé' la 'antera, el cuál es monoc6tile~Ó~~~ e;, las especies: Hylocereus ¡;nd~t'(i;,• (Castillo et al., 2000),. Páctiy~~~~'Us ;;,ilitaris (Núñez-Mariel et al.; 2001) X·. Pereskia lychnidiflora . cj{rhé~ez, 2002). Núñez-Mariel et al. (2001 )'.y Jiménez (2002) han reportado drusas en el conectivo, O. toment~s~ tá¡:;,¡bién posee estas estructuras . •• - •••• - ., < La epidermis·~l:\~·ant~~a de O. tomentosa posee células papilosas también presente_s.-~_rcf: .~iltenii (Tiagi, 1954). Está característica no se encuentra. reportadá «~ri--'ni;,gún otro género, por lo que podría tener valor taxonómico. u;,~·-~~~de'rí~Ú~ novedosa encontrada en o. tomentosa fue .. ·.--.... ~:-:; __ . ..,,-;:;.::-·G':~~-~,~-~~,<- ):·: :·. la presencia ~e d~ü~~s ~-~- ~\. endotecio. , -···- .-·~:;;: . 1939; Tiagi, 1954; Maheshwari y Chopra, 1955; Flores y E~~1Eirl1~~; 1976; Stuppy y Huber, 1991 ). Sin embargo, de acuerdo con t.as d~Í.~i_ci<:lnes de los tipos de óvulos de Maheshwari (1950) y Rutishauser (1969) el de la especie en estudio es campilótropo, debido a que la nucela se curva sin afectar al saco embrionario en el óvulo maduro. Sin embargo, después de la fecundación el saco embrionario aumenta en' tamaño extendiéndose a lo largo de la nucela, por lo que adopta su forma curva, brindándole al embrión una área mayor para crecer. Archibald (1939) considera que el tipo de óvulo en O. aurantiaca es circinótropo debido al giro del funículo alrededor del óvulo, sin embargo, Flores y Engleman (1976) hacen notar la diferencia entre el tipo de óvulo, el cual lo consideran anfitropo para la familia, mientras que el -- __ -__ ' , - funículo de tipo circundante le da el carácter circinótropó. Por lo que el término circinótropo .. describe al funículo circundante, mientras que el término campílótropo lo considero útil para denominar al tipo de óvulo de O. tomentosa, indepe~é:tí~ntemente de las características que presente el funículo. Buxbaum (1953) describió dos tipos de ramificación del funículo, llamando falsa ramificación a óvulos que por fusión de sus funículos comparten un eje común pero con haces vasculares independientes y ramificación verdadera donde dos o más óvulos que surgen con un funículo y un solo haz vascular común. Huber (1929) reportó funículos ramificados dentro del género Opuntia, por su parte, Maheshwari y Chopra (1955) observaron ambos tipos de ramificación dentro de O. dillenii. En O. tomentosa se presentan pocos casos de falsa ramificación o mejor dicho fusión de dos funículos, debido a que tos primordios de óvulo se 5!1 desarrollan- en filas de pares muy cercanos, provocando que por falta de espacio lleguen ~fusiC>n~r~e dosóvulos vecinos. Kapil yv~iil·(1~S3),: asi como, Bhojwani y Bhatnagar (1978) mencionan :q~'e; ·E!1 obt~~ador es cualquier estructura asociada a la conducc:;ión del . tÚbo poi Íni'có, por lo· que puede desarrollarse tanto de la placenta como del funículo. La cubierta interna del funículo de algunas cactáceas está cubierta por pelos cortos, los cuales están dirigidos hacia el micrópilo (Schnarf, 1931; Maheshwari y Chopra, 1955). Guignard (1886) y Schumann (1898-1899) sugirieron que estos "pelos guia" sirven para dirigir al tubo polinice hacia el micrópilo. Kapil y Prakash (1969) llamaron tejido de transmisión funicular a estos tricomas. En O. tomentosa estos tricomas se forman desde etapas tempranas pero se hacen más evidentes durante la antesis ya que es el momento en el que los tubos polinices crecen a través de ellos, por lo que se puede considerar al canal de tricomas como obturador. Después de la fecundación los tricomas se obliteran y la región ventral del funículo se adhiere a la cubierta seminal. Ganong (1898), Archibald (1939), Maheshwari y Chopra (1955) y Naumova (1978) han sugerido la ausencia de fecundación en especies del género Opuntia, debido a la degeneración temprana de la ovocélula, aunque observaron tubos polinices cerca del micrópilo, excepto en O. aurantiaca. Por otro lado, Philbrick (1963) reporta tanto reproducción sexual como semillas apomicticas en O. litoralis, en tanto que Naumova y Yakovlev (1978) han reportado únicamente reproducción sexual en O. ficus-indica. En O. tomentosa, además de que la ovocélula permanece viable durante la polinización, se observaron tubos polinices atravesando los micrópilos por lo que consideramos que existe fecundación la cual es de tipo porógama, formándose un cigoto producto de la reproducción sexual. 59 Semilla El cigoto de Opuntia tomentosa posee un núcleo conspicuo, y permanece en estado unicelular hasta después que el núcleo primario del endospermo se divide ·en forma similar a como lo señalan Kozlowski y Gunn (1972), Archibald\(j93~).~bs'~,Vó ,que el embrión maduro de O. aurantiaca posee gránulos de· proteínas. En o. tomentosa se observó una gran cantidad de proteínasdeniro.del embrión maduro. Maheshwari y Chopra, (1955) no observaron la triple fusión en Opuntia dillenii, sin embargo, reportaron un endospermo de tipo nuclear que no presentó la formación de paredes celulares. Por su parte, Davis (1966) señala que el endospermo dentro del género Opuntia difícilmente llega a ser celular antes de ser digerido por el embrión. En O. tomentosa el endospermo se celulariza sólo hacia la región micropilar rodeando al embrión globular, pero comienza a ser consumido por el embrión, durante su desarrollo, antes de que termine la formación de paredes celulares. Ganong (1898), Huber (1929), Maheshwari y Chopra (1955), afirman que el endospermo es totalmente consumido durante el desarrollo del embrión, a diferencia de" Flore'~·; y Engleman (1976) quienes mencionan que el endospernio d~ ¡.;;'fcirrima Cactaceae consta de una o dos capas celulares dependien~oc~e;1~ ci'specie y se localiza: a) alrededor de la radícula; b) sobre 1éJ r~.dícJI~ yeÍhipocótilo; oc) en la radícula, el hipocótilo y parte de los cotíledónés:en el.•lado ventral de la nucela. El endospermo de O. ... . - ,_ --, ~ . - . tomentósa_é:JerÍiro 'de la semilla madura, queda reducido a un estrato celular que rodea' .fa ·~~dícula, el hipocótilo y parte de los cotiledones como en el tipo c' de. la clasificación de Flores y Engleman. Aunque Flores (1976), considera que las especies que estudió de la subfamilia Opuntioideae presentan la posición del endospermo de tipo b. En O. ficus-indica tiene lugar un proceso sexual que resulta en la formación de embrión y (,() endospermo. El endospermo pasa de estadio nuclear a celular formando un tejido endospérmico bien desarrollado, que se mantiene hasta el pleno desarrollo de la semilla. En la semilla madura junto con el endospermo existe un perispermo (Naumova y Yakovlev, 1978). En O. aurantiaca el endospermo no se forma y los embriones nucelares son totalmente dependientes del perispermo (Archibald, 1939). Flores y Engleman (1976) reportan un perispermo formado por grandes células nucelares llenas de almidón, situadas en la región calazal, que en Pereskioideae y Opuntioideae es mucho más abundante con relación a Cactoideae. En la especie en estudio el perispermo sólo se· sitúa .hacia la cálaza, en la parte ' . ' . ~. ; . -. ' cóncava de la semilla madura, adcjuirierldó la f0rma de una cuña. La hipostasa es un grupo de células con contenido citoplásmico escaso, presentes entre el saco embrionario y el haz vascular del funículo, las cuales engruesan sus paredes por lignificación, pueden contener depósitos de taninos (Johri, 1984). Van Tieghem (1901) acuñó el término y sugirió la función de delimitar el crecimiento del saco embrionario. De acuerdo con Johansen (1928 en Bhojwani y Bhatnagar, 1981) la hipostasa estabiliza el balance hídrico de las semillas que se encuentran en largas temporadas de latencia durante estaciones calientes y secas. En O. tomentosa, después de la fecundación, se depositan taninos en la cálaza, creando una barrera probablemente contra la desecación de la semilla, pero esta ha sido poco estudiada dentro de la familia Cactaceae. Poliembrionia En muchas especies de la familia Cactaceae las semillas forman múltiples embriones a partir de la nucela, estos se desarrollan poco después que el embrión cigótico. De acuerdo a Maheshwari y Sachar (1963) la formación de varios embriones adventicios dentro de un saco 61 embrionario corresponde al tipo de poliembrionía verdadera, tal y como sucede en O. tomentosa. La poliembríonia es un.fenómeno común dentro del género Opuntia (Ganong, 1898; Schnarf, 1931; Maheshwari y Chopra, 1955; Naumova, 1978). También ha sido documentada en especies de los géneros Mammillaria (Tiagi, 1956 en Maheshwari y Sachar, 1963) y Pereskia (Tiagi, 1967). En O. tomentosa encontramos una gran cantidad de semillas con embriones adventicios originados de la nucela. Maheshwari (1950), Bhatnagar y Johri (1972) consideran que la ausencia de suspensor, la forma irregular y la posición lateral son caracteristicas que distinguen a los embriones adventicios del cigótico. Sin embargo, Tiagi (1956 en Maheshwari y Sachar, 1963) reportó la presencia de suspensor en embriones adventicios en M. tenuis. Un caso similar fue reportado en O. dillenii (Maheshwari y Chopra, 1955), de igual manera sucede en O. tomentosa donde todos los embriones adventicios poseen suspensor, sumado a ello, pueden adquirir formas bien definidas desde embrión globular, corazón y torpedo. Siendo los más abundantes en etapa globular, incluso en la semilla madura. En algunos taxa la poliembrionía de tipo cigótica puede estar mezclada con embrionía sinergidal y adventicia como en Strebu/us taxoides, lo cual hace dificil la identificación del origen de los embriones (Narayanan, 1968 en Czapik e lzmailow, 2001 ). La mayor parte de la poliembrionia encontrada en O. tomentosa es de origen nucelar, aunque algunas veces se encuentra mezclada con embriones adicionales que se originan a partir del suspensor del embrión cigótico. Maheshwari y Chopra (1955) reportaron embriones adventicios en O. dillenii y la presencia de endospermo pero no observaron fecundación. De acuerdo a Esen y Soost (1977 en Raghavan, 1986), la polinización y la fecundación no son esenciales para la iniciación de embriones nucelares en óvulos de ciertos cultivos de Citrus sinensis y Citrus reticulata, pero su 62 subsecuente desarrollo es claramente dependiente de la doble fecundación y formación del endospermo. La embriogénesis nucelar se presenta simultáneamente con embriogénesis cigótica en estas especies. La célula embriogénica de la nucela es fácilmente distinguible de las otras células de la nucela por su gran tamaño y denso citoplasma. En una semilla madura de estas especies es usual encontrar varios embriones adventicios compitiendo unos con otros, así como con el embrión cigótico, por los recursos limitados de la semilla para completar su desarrollo. Aunque los embriones nucelares inician su desarrollo en algunas plantas sin el estimulo.de la polinización o fecundación su crecimier;tc:> es dependiente de la formación de endospermo (Hakansson, 1953). P~~ btro lado, Bhatnagar y Johri (1972) sugieren que Ja formación de endospermo es normal en plantas con embriones adventicios. Maheshwari y Chopra (1955) reportan en O. dillenii la formación de endospermo de tipo nuclear por estimulación del tubo polínico. En O. tomentosa, se sugiere la formación de endospermo como producto de Ja triple fusión, pues aunque ésta no fue observada, consideramos que desde el punto de vista estructural, no existe ningún impedimento para se lleve a cabo, puesto que los sacos embrionarios de las flores en antesis presentan una célula central con dos núcleos polares y además se observaron tubos polínicos en el micrópilo. En O. elata (Naumova, 1978) a pesar de la existencia de tubos polínicos en las cercanías al micrópilo nunca se observó fecundación. De las siete células del saco embrionario sólo se mantiene una, la central; las antípodas· y el aparato del huevo degeneran. De acuerdo con el autor, la reproducción por semilla de esta especie se produce por formación de ésta con embriones nucelares y endospermo apomíctico. Casos adicionales de poliembrionía han sido reportados en O. tortispina y O. rafinesquii (Schnarf, 1931). 63 Cereus jamacariJ (Kapil y Prakash; 1969) presenta pÓliembrionia del suspensor masivo p.ero estos no persisten enla madurez .. De igual manera, O. tomentosa presenta embriones desarrollados «:Jel s~spensor del embrión • ~ ! cigótico, aunados a los embriones de tipo nuclear:· Sin embargo, ambos tipos. de. ernbriones se mantienen en la· madurez e incluso si la semilla germina se órigina más de una plántula de O. tomentosa . . Ganong (1898), Maheshwari y Chopra (1955) reportaron tricotiledonia en O. vu/garis y O. dillenii debido a que varios embriones nucelares se desarrollan juntos, se puede originar la fusión de éstos, pero, generalmente sólo uno de ellos llega a estado maduro. En O. tomentosa se observó tetracoliledonia, por unión del embrión cigótico y un adventicio. Ganong (1898) realizó pruebas de germinación donde encontró un alto porcentaje de embriones fusionados; el número de plántulas que emergían de una semilla podían ser de una, dos o tres. En O. tomentosa la germinación es asincrónica, sin embargo, se observó que de una semilla se podía originar una plántula o algunas veces dos, en este último caso podían estar fusionadas en tallo o raíz o permanecer separadas. En las figuras sobre poliembrionía de O. vulgaris (Ganong, 1898) se observan estos dos casos, sin embargo, el autor no los describe con detalle en el texto. Olvera (com. pers.), realizó pruebas de germinación con O. tomentosa y observó una proporción alta de plántulas con cuatro cotiledones. Cubierta funicular De acuerdo con Kapil y Vasil (1963) el funículo generalmente es una estructura corta de células parenquimatosas atravesadas por un haz vascular el cual se extiende desde la placenta hasta la cálaza. Sin embargo, en las especies de la subfamilia Opuntioideae el funículo rodea al óvulo y da la apariencia de un tercer tegumento (Archibald, 1939; Maheshwari, 1955). No obstante, las descripciones del desarrollo de la cubierta funicular son escasas e incompletas. Flores y Engleman (1976) estudiaron la morfología de las semillas en cuatro especies de la subfamilia Opuntioideae (Pereskiopsis velutina. Nopatea auberi, O. ficus-indica y O. imbricata), las cuales poseen funículos muy desarrollados que además de circundar envuelven el rudimento seminal desde etapas muy tempranas. Según estos autores, el crecimiento lateral del funículo proyecta una estructura aliforme en ambos lados del rudimento; al girar el óvulo sobre sí y extenderse los márgenes funiculares, tiene lugar la cohesión entre partes opuestas del funículo. El arilo se origina del funículo y rodea al óvulo más o menos después de la fecundación (Bhojwani y Bhatnagar, 1981 ). Leuenberger (1984) menciona que la cubierta de la semilla (testa) de los cactos éstá formada por el tegumento externo del óvulo, misma que en Opuntioideae se encuentra cubierta por un arilo, el cual forma una dura capa alrededor de la semilla. Flores y Engleman (1976) mencionan que la cubierta funicular de la subfamilia Opuntioideae, es mal llamada arilo o tercer tegumento por: Archibald (1939), Buxbaum (1953), Maheshwari y Chopra (1955) y Bregman y Bouman (1983), debido a que es una cubierta de desarrollo diferente al arilo dado que no se origina del crecimiento secundario del funículo. En el presente . trabajo se ha descrito claramente la formación temprana de la cubierta funicular de O. tomentosa, donde el funículo es el que envuelve en su totalidad al óvulo y no es una prolongación posterior del mismo. Por lo tanto, no es ni arilo ni un tercer tegumento, sino el funículo mismo crece rápidamente y desde etapas tempranas del desarrollo, envuelve al óvulo completamente formando la cubierta funicular. El término de cubierta funicular o envoltura funicular fue acuñado por Flores y Engleman (1976), no obstante, en su estudio se detalla poco el desarrollo de esta estructura, enfocándose al estudio de la variación anatómica y morfológica de óvulos y semillas maduros. 65 Por otra parte, Flores y Engleman (1976) mencionan la formación de una estructura aliforme para algunas especies de la subfamilia Opuntioideae. En O. tomentosa los márgenes del funículo al girar sobre el óvulo se unen lateralmente desde la etapa de célula madre de las megasporas sin formar una estructura alada. D'Hubert (1896 en Hul:Íer, 1929) reportó diferente intensidad del enrollamiento dei.furiÍbu16 sobre el óvulo de algunas especies del género Opuntia, SI cual-~~;~. C>:to~e,jtosa es de una vuelta. Sin embargo, si se sigue el des~r~CÍllo d~I Óvulo. ~n etapas tempranas se notará que el giro es de una vuel_t¡,;'y' media para esta especie, por lo que el micrópilo queda orientado haci~ 1a' pl.;centa. Flores y Engleman (1976) describen los óvulos de las especies de Opuntioideae con numerosas papilas ventrales y dorsales. La envoltura funicular es pluriestratificada. Las células de la envoltura funicular presentan tres posiciones básicas respecto al plano de corte (medio longitudinal): perpendicular, inclinada y paralela al mismo. Las células contiguas al haz vascular se orientan en la misma dirección que éste. Esta misma disposición de células ocurre en O. tomentosa. En O. dillenii, (Maheshwari y Chopra, 1955), P. velutina, N. auberi, O. ficus-indica y O. imbricata (Flores y Engleman, 1976) las células de la cubierta funicular se esclerotizan. El endurecimiento de los tejidos se efectúa de la parte ventral del funículo hacía el exterior sin alcanzar al haz vascular formando una masa de fibras entrecruzadas, muchas de las cuales contienen cristales. Las capas celulares que se encuentran por encima del haz vascular, permanecen parenquimatosas (Flores y Engleman, 1976). En O. tomentosa los estratos de esclereidas son numerosos, algunas células poseen drusas, las capas celulares externas permanecen sin esclerotizarse. De acuerdo con Maheshwari y Chopra (1955) y Flores y Engleman (1976) estas células están involucradas en la formación de la pulpa del fruto. Se coincide con Flores y Engleman (1976) 66 en que la cubierta funicular parece re~;~~e~tarúna ·adé'lptación ecolÓ.gica, ya que su estructura sugiere la función de protecció;, ·c~nir~ la é'lbrasión del_ suelo y la desecación. ' . ' . Las semillas germinadas. in, vitro· cié i. Opun_tia • to171entosa poseen apertura inoperculada, de acU~/Í:l~\co_ri • 1a;'. cla_sifieé:lci~'.m'..cie Bregman y Bouman ( 1983); no_ obstante,_ la cjescripción 'é:ie la, cubierta funicular, tomada como arilo por, ~stéi~ ,~~to~~s:'i,esf insor~_8cta; acÍernás estos autores consideran,, qu~ eri ia;;;~í'i'i;rri'foa: Óp~ntioldeae. la'' cubierta' funicular cubre • • • • '. ,-. ,.·· - -~ .... -,· '"/- •••• ~ ••• •• -- ••• _,_ - ' - ' ·-' , ~ < totalmente . a la_ semillél dejando al micrópilo. descubierto. En O. tomentosa la cubierta funicular envuelve col11pletamente a la semilla incluyendo el micrópilo. En O. tomentosa la cubierta funicular y seminal comparten el mismo punto débil localizado en la parte dorsal y lateral cercana al micrópilo. Por su parte, Bregman y Bouman (1983), indican que la subfamilia Opuntioideae carece de aberturas dorsales debido al arilo. La germinación de las semillas de Opuntia tomentosa fue a diferente tiempo, incluso con diferencia de meses. 67 CONCLUSIONES 1 . El desarrollo de la pared de la antera es de tipo monocotiledóneo. La capa media es efímera. El tapete es secretor. El endotecio es fibroso. La epidermis de la antera es persistente y papilosa. 2. Las tétradas de microsporas sán tetraédricas._ 3. Los granos de polen son es[e:ro_idales,. semitectados, reticulados y poliporados. · · < ·; 4. Los óvulos son crasil'lu~Í~d6~. : c:ampilótropos, bitégmicos y endóstomos. · ·gr ,;;'.'' L :: ..... ·. . . 5. El funículo forma una cubierta 'que':ciréllnda y_ envuelve al óvulo ·- ·;:, ·. desde la etapa de células madreSde"las·megasporas. 6. Los óvulos maduros presentan tri~~rri~~ ·~Úe s~ distribuyen a lo largo de la parte ventral del funículo; d~~d~-,:1;,:¡ placenta hasta llegar al micrópilo. 7. El saco embrionario de los óvulos· maduros está formado por ovocélula, dos sinérgidas y una célula central con dos núcleos polares. Las antípodas son efímeras. Las sinérgidas degeneran después de la antesis. 8. Las siguientes características demuestran la existencia de reproducción sexual en O. tomentosa: La presencia de ovocélula durante la antesis. La penetración de tubos polinicos en el micrópilo. La formación de un cigoto y su posterior desarrollo a través de las etapas de proembrión columnar, embrión globular, corazón, torpedo y cotiledonaria, hasta alcanzar la madurez. 9. Los embriones adventicios pueden originarse por la proliferación de las células del suspensor o de la nucela. 1 O. Los embriones de origen nucelar presentan suspensor y su desarrollo incluye las etapas globular, corazón y torpedo. La mayoría no llega a la madurez. 611 11. Los embriones policotiledonarios son producto de la fusión del embrión cigótico con uno adventicio. 12. El embrión cigótico completa su desarrollo antes que los embriones adventicios. 13. El desarrollo del endospermo es de tipo nuclear. 14. En la semilla madura, el endospermo y el perispermo están sumamente reducidos. Las reservas alimenticias se encuentran en los embriones. 15. La exotesta y el endotegmen presentan taninos. La principal capa mecánica de la semilla es la exotesta. 16. Las células de la cubierta funicular se orientan en tres direcciones de forma intercalar. La mayoría de las células se esclerotizan y algunas presentan drusas en el lumen. Los estratos celulares más cercanos a la superficie no se lignifican. La epidermis presenta tricomas que se extienden al contacto con el agua. 17. La germinación de las semillas es de tipo inoperculada. Es posible la germinación de dos plántulas de la misma semilla, libres o fusionadas. 69 LITERATURA CITADA Aguilar, M., Coutiño B. y P. Salinas. 1996. Manual general de Técnicas Histológicas y Citoquímicas. Las prensas de Ciencias. UNAM. 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El primer gobernador de Santo Domingo, Oviedo describió el cirio con frutos rojos (pitahaya) y un cardo (tuna) con higos sabrosos. Esa primera generación de exploradores y conquistadores utilizó como expresión general para cactus la palabra Diste! (en español Cardón), así el nombre común para todas las cerioideae fue la palabra Cirio o Cereus, y el nombre para todas las opuntias -la planta y el fruto- fue tuna o higo". Es· una consecuencia de la historia del descubrimiento, que los españoles conocieron primero el término tuna del Caribe, y no el mexicano nochtli 6 el brasileño jamacarú. Sólo por esa causa el nombre de tuna se impuso en toda Latinoamérica y los otros nombres se olvidaron (Friedrich, 1976). En Europa, al contrario, donde la Opuntia ficus-indica fue importada, plantada y propagada desde el siglo XVI, fue tan evidente la comparación de los frutos de la tuna con los ya conocidos higos que el nombre de "higos indígenas" comenzó a ser popular en otros idiomas. Además entre los 711 - r- -•---•-.--,--,- • ·.-., eruditos la palabra d~l latín .~fic&s indica" fue la expresión más utilizada (Friedrich, 1976). Es curiCÍ~o ~¿e el ·p;frlier nombre de una opuntia fue "ficus indica". Dicho nombre fue rechaz~clo her Linneo ya que una relación con el . : : ~ .. ~ . " higo no fue apropiada (Ettelt, 1999) .. La importancia que. el. géna:rg; Opuntia tiene para México se ve reflejada en uno de los simboios;p.iitrlos, ya que el escudo de la capital mexicana posee un aguil~ 1u6h~n~o ~on una serpiente posadas sobre una opuntia. El escudo recuerda una antigua leyenda azteca (Ettelt, 1999). Escudo de la capital Mexicana. Tomado de Bravo-Hollls, 1978.