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I
DIVISIÓN DE CIENCIAS FORESTALES
ESTUDIO CARIOLÓGICO DE Pinus teocote SCHIEDE EX SCHLECHTENDAL & CHAMISSO.
Tesis Profesional
Que como requisito parcial
Para obtener el Titulo de:
Ingeniero Forestal
Presenta:
CESAR EMMANUEL BARRERA RAMÍREZ
Chapingo, Texcoco, Edo. de México. Enero de 2011
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO
II
La presente tesis titulada “Estudio cariológico de Pinus teocote Schiede ex Schlechtendal & Chamisso” fue realizada por el C. Cesar Emmanuel Barrera Ramírez, bajo la dirección del Dr. José Guadalupe Álvarez Moctezuma; ha sido asesorada, revisada y aprobada por el siguiente Comité Revisor y Jurado Examinador, como requisito parcial para obtener el título de:
INGENIERO FORESTAL
PRESIDENTE ___________________________________________
DR. JOSÉ GUADALUPE ÁLVAREZ MOCTEZUMA
SECRETARIO ___________________________________________
DRA. GEORGINA FLORES ESCOBAR
VOCAL ___________________________________________
M. C. ÁNGEL LEYVA OVALLE
SUPLENTE ___________________________________________
M.C. SILVIA EDITH GARCÍA DÍAZ
SUPLENTE ___________________________________________
M. C. RODOLFO CAMPOS BOLAÑOS
III
ÍNDICE GENERAL
Contenido Pág.
ÍNDICE DE CUADROS .................................................................................................. IV
ÍNDICE DE FIGURAS .................................................................................................... IV
RESUMEN ...................................................................................................................... V
SUMMARY ..................................................................................................................... VI
1. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 1
2. OBJETIVOS ............................................................................................................. 2
General .................................................................................................................. 2
Particular ............................................................................................................... 2
3. REVISIÓN DE LITERATURA ................................................................................... 3
3.1 Descripción de la especie .................................................................................. 3
3.1.1 Taxonomía ...................................................................................................... 3
3.1.2 Descripción botánica ....................................................................................... 4
3.1.3 Importancia ..................................................................................................... 6
3.1.4 Distribución natural ......................................................................................... 7
3.1.5 Marco ecológico .............................................................................................. 8
3.1.6 Cromosomas .................................................................................................. 8
3.1.7 Cromosomas somáticos ................................................................................ 10
3.1.8 Cromosomas homólogos .............................................................................. 10
3.1.9 Cariotipo e Idiograma ................................................................................... 10
3.1.10 Estudios cariológicos .................................................................................. 11
4. MATERIALES Y MÉTODOS .................................................................................. 13
5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN............................................................................... 16
5.1 Número cromosómico .......................................................................................... 16
5.2 Longitud de brazos .............................................................................................. 17
5.3 Idiograma ............................................................................................................. 17
5.4 Complemento haploide ........................................................................................ 17
5.5 Índice de asimetría intracromosomal ................................................................... 17
5.6 Índice centromérico ............................................................................................. 17
5.7 Relación L/C ........................................................................................................ 18
6. CONCLUSIONES .................................................................................................. 19
7. RECOMENDACIONES .......................................................................................... 19
8. LITERATURA CITADA ........................................................................................... 20
9. ANEXOS ................................................................................................................ 22
IV
ÍNDICE DE CUADROS
Contenido Pág.
Cuadro 1. Parámetros morfométricos del cariotipo de P. teocote. --------------------------- 18
Cuadro 2. Longitud de brazos (media aritmética ± desviación estándar) en cromosomas
de célula 1 en P. teocote. ------------------------------------------------------------------------------- 23
Cuadro 3. Longitud de brazos (media aritmética ± desviación estándar) en cromosomas
de célula 2 en P. teocote. ------------------------------------------------------------------------------- 24
Cuadro 4. Longitud de brazos (media aritmética ± desviación estándar) en cromosomas
de célula 3 en P. teocote. ------------------------------------------------------------------------------- 25
Cuadro 5. Longitud de brazos (media aritmética ± desviación estándar) en cromosomas
de célula 4 en P. teocote. ------------------------------------------------------------------------------- 26
Cuadro 6. Longitud de brazos (media aritmética ± desviación estándar) en cromosomas
de célula 5 en P. teocote. ------------------------------------------------------------------------------- 27
ÍNDICE DE FIGURAS
Contenido Pág.
Fig. 1. Cromosomas somáticos de Pinus teocote. A: Microfotografía original,
B: Microfotografía editada. ------------------------------------------------------------------------------ 16
Fig. 2. Cromosomas somáticos digitalizados de Pinus teocote. ------------------------------ 16
Fig. 3. Idiograma de célula 1, en Pinus teocote. -------------------------------------------------- 23
Fig. 4. Idiograma de célula 2, en Pinus teocote. -------------------------------------------------- 24
Fig. 5. Idiograma de célula 3, en Pinus teocote. -------------------------------------------------- 25
Fig. 6. Idiograma de célula 4, en Pinus teocote. -------------------------------------------------- 26
Fig. 7. Idiograma de célula 5, en Pinus teocote. -------------------------------------------------- 27
V
RESUMEN
El objetivo de esta investigación fue realizar un análisis cariológico de la especie Pinus
teocote Schiede ex Schlechtendal & Chamisso. Se analizaron yemas apicales en
crecimiento, las cuales recibieron un pretratamiento sumergiéndolas en una solución
saturada de paradiclorobenceno y posteriormente fueron fijadas en solución Carnoy. Se
empleó acetocarmín, para la tinción de cromosomas, y ácido acético para elaborar las
preparaciones, con la técnica de aplastado (Squash). El estudio cromosómico se
efectuó empleando un microscopio compuesto con aumentos de 600X y 1500X,
mediante la observación de células en metafase. El análisis cromosómico demostró
que Pinus teocote tiene un número cromosómico básico de 2n=2x=24, tal resultado
coincide con lo mencionado por varios autores sobre estudios cromosómicos de otras
especies del género Pinus. Se obtuvieron además datos como el complemento
haploide de 17.14 μm, el índice de asimetría intracromosomal (A1) 0.89 μm, estos
datos, exhiben valores intermedios entre las especies estudiadas de su género, Pinus
greggii (González, 2008) y Pinus chiapensis (Domínguez, 2010) los únicos hasta ahora,
por lo tanto la comparación es limitada. El estudio cariológico reveló que esta especie
presentó 6 cromosomas metacéntricos, 14 submetacéntricos y 4 acrocéntricos
(6m+14sm+4ac).
Palabras clave: cariológico, pino, yema, squash, análisis cromosómico.
VI
SUMMARY
The objective of this research was making a karyological analysis of Pinus teocote
Schiede ex Schlechtendal & Chamisso. Apical buds growing was analyzed, which
received a pretreated by dipping in a saturated solution of paradichlorobenzene, and
then which was set at Carnoy solution. Carmin-acetic was used to stained and acetic
acid to elaborate the preparations, with the technique of Squash. The chromosomal
study was performed using a compound microscope with magnifying of 600X and
1500X, by the observation of those mitotic cells during metaphase. The chromosomal
analysis showed that Pinus teocote has a number of basic 2n = 24 = 2x, this argument
is true according to several authors on chromosomal studies of other species of the
Pinus genus. It also obtained data like the supplement haploid 19.85 μm, the index of
asymmetry intracromosomal (A1) 0.17 μm, this data, showed values intermediate for the
species studied of this genus, Pinus greggii (González, 2008) and Pinus chiapensis
(Domínguez, 2010) the only ones till today. The karyological study revealed that this
specie presented 6 metacentric chromosomes, 14 submetacentric, 4 acrocentric.
(6m+14sm+4ac).
Keywords: karyological, pine, bud, squash, chromosomal analysis.
1
1. INTRODUCCIÓN
México es un país donde las coníferas tienen mayor importancia en los bosques de
clima templado y frío (Cruz, 2004). Dentro de las coníferas, la familia que tiene mayor
distribución en el país es la de las pináceas por ello son de gran importancia en la Flora
Mexicana, tanto por su abundancia como por su interés económico.
Pinus teocote Schiede ex Schlechtendal & Chamisso es una especie que se distribuye
en 24 estados de la República Mexicana. Su distribución más importante se encuentra
en el centro del país. Debido a su amplia distribución la especie presenta muchas
variaciones en algunas características morfológicas como sus hojas y conos (Cruz,
2004).
En México los estudios e investigaciones se centran en el desarrollo de técnicas
silvícolas para la conservación y restauración, que tiendan a definir métodos para un
aprovechamiento sustentable, y así conservar el recurso forestal. Pero se deja de lado
los aspectos relacionados con la extinción de genes y pérdida de combinaciones de
genes, la reducción de la variabilidad genética dentro de las poblaciones, los estudios
cromosómicos, de hibridación e introgresión, y de mejoramiento genético, aspectos
citogenéticos que pueden contribuir a atacar el problema de la pérdida del recurso
forestal pero desde otro ángulo.
A pesar de la gran importancia que tienen las pináceas en el país los estudios
citogenéticos, especialmente el análisis cromosómico en los árboles, son escasos y
para algunas especies inexistentes. Por ello es fundamental realizar estudios
cromosómicos para especies tan importantes por su gran distribución en el país, como
Pinus teocote Schiede ex Schlechtendal & Chamisso.
El presente trabajo forma parte de una serie de estudios cariológicos de las coníferas
de mayor importancia de los bosques de clima templado y frío de México. Autores
como Cid (1965) realizó un estudio cariológico para Pinus montezumae y Pinus patula.
2
González (2008) lo realizó para Pinus greggii, Domínguez (2010) para Pinus
chiapensis. Además García (1990) enlista una serie de pinos a los que se estudió el
número cromosómico como: Pinus caribaea, P. radiata, P. maximartinezii,
P. cembroides, P. pseudostrobus, P. monophylla, P. oocarpa, P. ayacahuite,
P. leiophylla, P. lumholtzii, P. michoacana, P. jeffreyi, P. ponderosa, P. arizonica,
P. engelmanii, P. durangensis, P. hartwegii (García, 1990).
Los análisis cariológicos permiten determinar la diversidad taxonómica de la flora,
revelar sus centros de origen, rastrear sus respectivas trayectorias de migración y
pronosticar el comportamiento de las especie (Probatova, 1998); también saber cómo
prevenir y controlar una posible extinción de dicha especie.
2. OBJETIVOS
General
Estudiar el cariotipo de Pinus teocote Schiede ex Schlechtendal & Chamisso.
Particular
Determinar el número cromosómico.
Determinar la fórmula cromosómica.
Determinar la longitud de los brazos de los cromosomas.
Determinar el idiograma.
Determinar el complemento haploide.
Determinar el índice de asimetría intracromosomal.
3
Determinar el índice centromérico.
Determinar la relación L/C (brazo largo/ brazo corto).
3. REVISIÓN DE LITERATURA
3.1 Descripción de la especie
3.1.1 Taxonomía
Este pino se encuentra distribuido ampliamente en casi todo el país, trayendo como
consecuencia una gran variabilidad tanto en sus conos como en sus hojas. Martínez
(1948) menciona que algunas formas del Sur tienen semejanza con Pinus lawsonii y
algunas del Norte con Pinus arizonica.
Perry (1991), lo clasifica de la siguiente manera:
Reino: Plantae
División: Spermatophyta
Subdivisión: Gymnospermae
Orden: Coniferales
Familia: Pinaceae
Género: Pinus
Subgénero: Diploxilon (Pinos duros)
Sección: Teocote
Especie: Pinus teocote Schl. et Cham.
4
Actualmente el nombre taxonómicamente correcto de la especie es Pinus teocote
Schiede ex Schlechtendal& Chamisso, por que el autor de la colecta fue Schiede, como
lo menciona Farjon y Styles (1997).
3.1.2 Descripción botánica
Árbol
La mayoría de los autores coincide con Martínez (1948), en que la altura va de 10 a 20
metros, aunque varía entre 8 a 25 m. y lo describen de tamaño medio.
Fuste
Farjon, Pérez de la Rosa y Styles (1997) mencionan que el tronco es recto y a veces
bifurcado y con un diámetro promedio de 75 centímetros. Esta especie ocasionalmente
emite retoños que lo asemejan al Pinus leiophylla (Martínez,1948).
Copa
La copa es amplia, redondeada e irregular (Martínez, 1948).
Perry (1991) menciona que cuando el árbol es joven, el follaje es denso por lo que
adopta una forma piramidal y cuando es maduro la copa es de forma redonda.
Corteza
Martínez (1948) la describe como de color grisáceo, por fuera y un poco anaranjado y
amarillento por dentro, delgada al principio y después áspera y rugosa, dividida en
grandes placas longitudinales.
Hojas
Martínez (1948), las describe en grupos de tres, por rareza dos o cuatro en algunos
fascículos, por lo general de 10 a 15 cm, fuertes y tiesas, anchas hasta cerca de dos
5
milímetros por excepción delgadas, de bordes aserrados, con dientecillos pequeños y
próximos; su color es verde brillante, comúnmente con tinte amarillento, con estomas
en las tres caras. Sus haces vasculares son dos, muy pocos separados, bien distintos y
rodeados de numerosas células de refuerzo; sus canales resiníferos son medios (por
excepción con uno interno) y en número que varía de dos a siete. Esta especie es muy
variable según el terreno, la altitud y otras condiciones del medio (Martínez, 1948).
Vainas
Las vainas son persistentes, de cinco a ocho milímetros en los fascículos adultos y de
diez a quince en los jóvenes, escamosas y de color castaño obscuro (Martínez, 1948).
Brotes epicórmicos
El brote epicórmico adventicio se presenta a menudo en esta especie, creciendo
alrededor del tronco (Martínez, 1948).
Ramas y ramillas
Farjon y Styles (1997) describen las ramas como de primer orden y las de orden
superior. Las de primer orden son delgadas, extendidas horizontalmente o torcidas de
abajo; las ramas de orden superior son delgadas, flexibles, ligeramente colgantes que
forman una copa abierta o densa con una forma piramidal o redondeada.
Conos
Los conos son ovoides u ovoide cónicos, rara vez subcilíndricos, de 4 hasta 7
centímetros de largo; simétricos o casi simétricos, comúnmente reflejados, en cortos
pedúnculos de 5 a 8 mm, pero a veces de 10 a 12 y en ocasiones subsésiles o sésiles.
Se encuentran por pares, pero a veces solitarios o en grupos de tres o cuatro; por lo
general son pronto caedizos; de color moreno algo lustroso, a veces con tinte ocre o
rojizo. Las escamas del cono son pequeñas, de 15 a 20 mm de largo por 8 a 10 de
6
ancho con apófisis aplanadas o ligeramente protuberantes, carinadas, con espinita
corta y comúnmente caediza (Martínez, 1948).
Semillas
Ovadas, ligeramente aplanadas de 3 a 5 mm de color gris a café obscuro, con el ala
articulada que detiene a la semilla con dos pequeñas uñas, de forma oblicua a ovado-
oblongo, de 12 a 18 x 6 a 8 mm, translúcida de color amarillento con un tinte oscuro
(Farjon y Styles, 1997).
Las semillas de Pinus teocote son las más pequeñas entre las especies mexicanas de
pinos y su tamaño oscila entre los 3 y 4 mm de largo, negruzca, con ala de unos 15 mm
x 5 mm (Martínez, 1948)
Madera
La madera es fuerte, dura, muy resinosa. La albura de color amarillo muy pálido y
duramen ligeramente más obscuro (Perry, 1991)
3.1.3 Importancia
La importancia de esta especie radica en gran medida en su distribución, ya que es en
casi todo el país. Por otro lado no se han hecho estudios en cuanto a su importancia
urbana, social o ecológica (Cruz, 2004).
Importancia económica
Tanto la madera como la trementina de este pino otorgan igual importancia a la
especie. Su madera de textura fina y de buena calidad se usa para aserrío, celulosa,
papel, cajas de empaque, pilotes para minas, durmientes y construcciones (Villaseñor
et al., 1962 citado por Cruz, 2004). También es usual en carbón, postes, morillos y
muebles del hogar.
7
Es una especie con resina de buena calidad, produce bastante y ha cobrado
importancia en la industria resinera. De su trementina se obtienen estimulantes
balsámicos medicinales. Se le ha estado usando en tableros contrachapados como
centros de triplay y tableros de partículas, así como muebles moldeados (Villaseñor et
al., 1962 citado por Cruz, 2004).
Se recomienda ampliamente en reforestaciones comerciales y posiblemente como
ornamental sea apreciado.
Importancia ecológica
Zamora Martínez (1994) menciona que Pinus teocote es una de las especies que
coexiste con mayor frecuencia con el hongo blanco de ocote.
El tipo de vegetación en donde se desarrolla el hongo blanco de ocote corresponde a
bosques de pino-encino y encino-pino, estos últimos son los más frecuentes,
constituidos por Pinus teocote, Quercus laurina, Q. rugosa, Q. crasifolia y Quercus sp.;
también coexiste con Pinus rudis, P. leiophylla y P. patula. Las fructificaciones del
hongo blanco de ocote crecen siempre asociadas a las especies de Pinus antes
mencionadas, con quienes establecen una relación de ayuda mutua, conocida como
micorriza, la cual es determinante para el crecimiento tanto del hongo como del árbol.
3.1.4 Distribución natural
Pinus teocote es una de las especies ampliamente distribuidas en la República
Mexicana, más abundante en la parte central. Abarca desde el sur de Chihuahua, hacia
el sur de México, pasando por la Sierra Madre Occidental llegando hasta Chiapas. En
la Sierra Madre Oriental abarca desde el sur de Coahuila y Nuevo León, hacia Hidalgo,
México y Puebla (Perry, 1991).
Los lugares en donde se ha reportado o colectado la especie son numerosos y abarcan
24 estados: Aguascalientes, Coahuila, Chiapas, Chihuahua, Distrito Federal, Durango,
Guanajuato, Guerrero, Hidalgo, Jalisco, México, Michoacán, Morelos, Nayarit, Nuevo
8
León, Oaxaca, Puebla, Querétaro, San Luis Potosí, Sinaloa, Tamaulipas, Tlaxcala,
Veracruz y Zacatecas (Farjon y Styles, 1997).
3.1.5 Marco ecológico
Según Farjon y Styles (1997), Pinus teocote se presenta en varios hábitats, la mayoría
en bosques bastante abiertos o en bosques en asociación con Quercus spp. en sitios
relativamente secos con suelos poco profundos. Aunque en Chiapas, crece en un
bosque de hoja ancha, dominado por Liquidambar y Styrax.
Pinus teocote se encuentra asociado con un sinnúmero de especies del género Pinus y
Quercus; sus asociados principales en la Región Central son Pinus montezumae, P.
ayacahuite, P. leiophylla, P. pseudostrobus, P. douglasiana, P. herrerai y P. lawsonii,
además de Abies, Alnus y Quercus. Las asociaciones del Sureste son más numerosas
con otras latifoliadas y coníferas del estado de Chiapas, como Abies guatemalensis,
Pinus tenuifolia y Pinus oocarpa variedad ochoterenai.
Según Perry (1991), Pinus teocote crece sobre un amplio rango de condiciones por lo
que es difícil citar un hábitat típico de la especie. Su rango altitudinal se encuentra entre
1 000 a 3 000 msnm. En la parte Sur de su distribución, generalmente crece en lugares
gravosos o pedregosos y secos, por lo que su desarrollo es más pobre. En la parte
Norte que abarca Durango y en Nuevo León, existen grupos de árboles con una muy
buena forma, ya que normalmente crecen en condiciones de humedad y drenaje que
son excelentes. En las partes más altas ocurren heladas y nevadas en los meses de
invierno sin embargo, esta especie soporta muy bajas temperaturas.
3.1.6 Cromosomas
Todas las células vivas, están constituidas por membrana, citoplasma y núcleo. Desde
el punto de vista genético, el núcleo es de especial interés, ya que contiene a los
9
cromosomas, que son los portadores de la información genética y los encargados de
transmitir esta información a las otras células.
El cromosoma es una larga estructura filiforme compuesta, químicamente, por ácido
desoxirribonucleico (ADN), que es la fuente de información genética, y una cubierta de
proteínas (Zobel y Talbert, 1988).
Una característica importante de los cromosomas es su región especializada en la cual
parecen estar concentradas sus reacciones, llamada centrómero. Las porciones de los
cromosomas a cada lado del centrómero se llaman brazos. Estos son iguales o
desiguales en longitud dependiendo de la posición del centrómero. (Sharp, 1943).
Pueden ser: a) acrocéntrico, que tienen uno de sus brazos muy pequeño; b)
submetacéntricos que tienen brazos desiguales y la mayoría de las veces en forma de
“L” o “J”; c) metacéntricos, cromosomas que tienen ambos brazos iguales o casi iguales
muchas veces en forma de “V” (Robertis, 1960); d) telocéntricos, es decir, aquellos con
centrómero terminal, estos últimos han sido observados en animales pero parecen ser
muy raros en plantas (Sharp, 1943).
En metafase y especialmente en anafase los cromosomas tienden a curvearse en el
centrómero (Sharp, 1943).
Tienen la facultad de teñirse debido a la cromatina. La afinidad de la cromatina por los
colorantes básicos es debida al ácido timonucleico que, por sus radicales del ácido
fosfórico, le comunica sus propiedades ácidas (Font, 1970).
De los cromosomas depende el desarrollo, crecimiento, evolución y los fenómenos
hereditarios permiten diferenciar a distintos grupos taxonómicos y también establecer
relaciones filogenéticas y evolutivas (García, 1990).
10
3.1.7 Cromosomas somáticos
La morfología general de los cromosomas somáticos se pone de manifiesto mejor en la
metafase y anafase de la mitosis. Los cromosomas pueden diferir mucho de tamaño en
diferentes organismos y tejidos y, en algún grado, en plantas que crecen en soluciones
nutritivas distintas. La fijación a menudo afecta su tamaño. Casi todos los cromosomas
en anafase tienen una longitud entre 1 y 20 micras. Los anfibios y plantas liliáceas
presentan los cromosomas con mayor longitud (Sharp, 1943).
La longitud individual de los cromosomas metafásicos puede variar desde menos de
una micra hasta más de 30. Sin embargo los tamaños más frecuentes son de 3 a 5 μm.
(Swanson et al, 1968 citado por García, 1990).
3.1.8 Cromosomas homólogos
Tienen un origen elemental común y afectan el mismo grupo de reacciones en la vida
del organismo. Como una regla general, los cromosomas del complemento en una
célula somática, pueden ocupar cualquier posición relativa en el núcleo o en la figura
mitótica, prescindiendo de sus homologías (Sharp, 1943).
3.1.9 Cariotipo e Idiograma
Las características morfológicas de los cromosomas son constantes a través de las
innumerables generaciones celulares y cada especie puede quedar perfectamente
caracterizada mediante su cariotipo; siendo éste la representación de la formula
cromosómica (Williams, 1963).
Las características del cariotipo son constantes para las especies y pueden utilizarse,
al igual que la morfología externa, para su clasificación taxonómica (García, 1990).
11
Idiograma: cada cromosoma es representado por una línea o barra en la que se indica
la posición relativa del centrómero, la localización del satélite y otras marcas citológicas
(si existen).
3.1.10 Estudios cariológicos
Menciona Cid (1965) que se han realizado varios trabajos de análisis del cariotipo
durante la mitosis, y sobre todo se han establecido los números cromosómicos,
describiéndose en algunos casos la morfología cromosómica y los idiogramas
correspondientes, pero la inmensa mayoría realizado fuera de este país.
Se han realizado diferentes estudios cariológicos en diferentes especies de plantas y
animales principalmente a la flora Europea y en animales marinos. Se han utilizado los
estudios de números cromosómicos de las especies para indagar en los problemas
taxonómicos de las mismas (Probatova, 1998).
Cid (1965) en su revisión bibliográfica encontró datos como los de Sax y Sax (1933)
que reportan los números cromosómicos 2n=24 en 14 especies de pino, ninguna
mexicana. También encontró a autores como Mehra y Khoshoo (1956) donde llevan a
cabo un estudio citológico determinando la morfología y el número cromosómico en
varias especies: Pinus canariensis, P. caribaea, P. gerardiana, P. pinaster, P. khasya y
P. roxburghii por mencionar algunas, tampoco se encuentran especies mexicanas. En
ellos se observa que el número cromosómico en este género es muy estable.
Cid (1965) realizó un estudio cariólogico de Pinus montezumae y Pinus patula. En
2006, Ramos realizó un análisis cariológico de Quercus tomentella encontrando que el
número cromosómico somático es 2n= 24. Hernández (2006) lo realizó para Quercus
laurina obteniendo el mismo resultado.
González (2008) realizó un estudio cariológico de Pinus greggii Engelm. encontrando
que el número cromosómico básico es de 2n=2x=24, de los cuales hay seis
12
cromosomas metacéntricos, once submetacéntricos y siete acrocéntricos. Domínguez
(2010) de igual manera encuentra el mismo número cromosómico básico, en un
análisis cariológico en P. chiapensis en el cual se obtuvo una formula cariológica de
diez cromosomas metacéntricos, doce submetacéntricos y dos acrocéntricos
Las especies de árboles difieren ampliamente en el número de cromosomas presentes
en sus núcleos. Por ejemplo, todos los miembros normales del género Pinus tienen 24
cromosomas, mientras que la secuoia (Sequoia sempervirens) tiene el número
excepcional de 66 cromosomas en sus células vegetativas (Zobel y Talbert, 1988).
Cruz (2004) en un estudio sobre el estado del conocimiento de P. teocote menciona
que estudios sobre variación natural, estudios cromosómicos, hibridación e
introgresión, propagación vegetativa y mejoramiento genético para esta especie son
inexistentes; señala también que en aspectos de Genética solo existen algunos
estudios sobre ensayos de procedencias con semillas del estado de Veracruz.
13
4. MATERIALES Y MÉTODOS
Los materiales utilizados fueron:
Aguja de disección
Cajas petri
Cubreobjetos
Navajas
Portaobjetos
Acetocarmín
Ácido acético glacial
Acido clorhídrico
Agua destilada
Alcohol etílico absoluto
Cloroformo
Paradiclorobenceno
Lámpara de alcohol
Microscopio estereoscópico
Microscopio de campo claro
Mortero con pistilo
Vasos de precipitados
Papel absorbente
Pinzas
Guantes
Tapa bocas
Plántulas de Pinus teocote
Para realizar el estudio cariológico se utilizaron plántulas de Pinus teocote Schiede ex
Schlechtendal & Chamisso provenientes del vivero de la Universidad Autónoma del
Estado de Hidalgo, ubicada en Tulancingo, Hidalgo.
El análisis cariológico se llevó a cabo en el Laboratorio de Genética Forestal de la
División de Ciencias Forestales, de la Universidad Autónoma Chapingo.
Para obtener las muestras y realizar el análisis citológico de los cromosomas
somáticos, se utilizaron yemas que presentaban buen vigor, de 8 diferentes plántulas.
Se utilizaron las yemas debido a que tienen alta actividad mitótica por tener tejido
somático en crecimiento activo (García, 1977).
Las yemas recibieron un pretratamiento, el cual consistió en sumergirlas en una
solución saturada de paradiclorobenceno durante 2 horas, para incrementar la
14
frecuencia de células en división mitótica y acortar los cromosomas facilitando su
estudio.
Concluido este tratamiento, se depositaron las yemas en un frasco con fijador Carnoy
con cloroformo 6:1:3 (v:v:v) de alcohol etílico absoluto, ácido acético glacial y
cloroformo (García, 1977), por un periodo de 15 minutos. Los fijadores “matan” a los
tejidos preservando ciertas estructuras con un mínimo de alteraciones, facilitando las
observaciones sobre morfología, número y/o asociación de cromosomas (García,
1977).
En seguida se colocó la yema en una caja de petri y utilizando el microscopio de campo
claro, se realizó el aislamiento del meristemo, con extremo cuidado se eliminaron las
acículas con una navaja hasta llegar a éste.
Posteriormente se realizó la hidrólisis, colocando el meristemo en un portaobjetos. Se
le agregó una gota de Acido clorhídrico (HCl 5N) y se dejó ahí por 8 minutos a
temperatura ambiente.
Después se utilizó papel absorbente para eliminar el acido clorhídrico y se lavó,
agregando una gota de agua destilada y secando nuevamente. El lavado se realizó 2
veces.
Para la tinción de los cromosomas, a fin de que sean más visibles en el microscopio, se
colocó una gota de acetocarmín sobre el meristemo y se pasó por fuego directo en la
lámpara de alcohol al 70%, evitando la ebullición para impedir la carbonización del
meristemo.
Una vez que secó el acetocarmín se retiró de la lámpara de alcohol y se le agregó una
gota de ácido acético al 45%, se colocó un cubreobjetos sobre la muestra y sobre una
superficie dura y lisa se realizó el aplastamiento (Squash), que consistió en ejercer
presión sobre la muestra, con la goma de un lápiz. Esto permite separar las células
15
individualmente, de manera que estás se puedan separar sin ser dañadas y facilitar la
clara observación de cromosomas (García, 1977).
Las preparaciones se observaron en el microscopio compuesto utilizando aumentos
600X y 1500X para ubicar células en metafase, tomarle fotografías para realizar el
conteo cromosómico y hacer las mediciones necesarias. Se realizaron en total 24
muestras de 8 diferentes plantas. Las fotografías fueron tomadas con una cámara
Canon de 7.1 megapíxeles.
Se evaluaron las fotografías a fin de elegir las mejores 5, y realizar el conteo de los
cromosomas, en diferentes células. Las fotografías se editaron en el programa Adobe
Photoshop para tener una mejor visualización de los cromosomas y digitalizarlos.
Posteriormente se utilizó el programa AutoCad 2000 para realizar las mediciones
necesarias y después procesar esos datos en hojas de cálculo del paquete Excel. Las
mediciones se realizaron en 5 diferentes células para obtener así resultados más
exactos y confiables. Se determinó la longitud de brazos, complemento haploide, índice
centromérico y el índice de asimetría intracromosomal. Para este último se utilizó la
siguiente formula (Romero, 1986):
Donde: A1 = Índice de asimetría intracromosomal, se extiende de cero a uno.
bi = Longitud media para brazos cortos en cada par de cromosoma homólogo o grupo.
Bi = Longitud media para brazos largos en cada par de cromosoma homólogo o grupo.
n = Número de pares de cromosomas homólogos.
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5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
5.1 Número cromosómico
Se encontró que para Pinus teocote Schiede ex Schlechtendal & Chamisso el número
cromosómico somático es de 2n=24, (Fig. 1 y 2), observado en metafase mitótica.
Además, dicho resultado confirmó que el número cromosómico básico para este
género es x=12, esto concuerda con Sax y Sax (1933), Mehra y Khoshoo (1956), Cid
(1965), González (2008), Domínguez (2010).
A B
Cromosoma Fig. 1. Cromosomas somáticos de Pinus teocote. A: Microfotografía original, B: Microfotografía editada.
Fig. 2. Cromosomas somáticos digitalizados de Pinus teocote.
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5.2 Longitud de brazos
Los cromosomas de P. teocote tuvieron una longitud que varió en un rango de 0.73 μm
a 2.93 μm. Mientras que para P. greggii varió de 0.36 μm a 1.43 μm (González, 2008)
y para P. chiapensis varió de 0.92 μm a 2.36 μm (Domínguez, 2010). Por lo tanto, P.
teocote exhibe un rango de longitud cromosómica intermedia entre las especies de su
género. La longitud del brazo corto de P. teocote se encuentra entre 0.34 y 1.37; para
el brazo largo la longitud osciló entre 0.38 y 1.56 μm.
5.3 Idiograma
A partir de las longitudes de los brazos de los cromosomas se graficó el Idiograma de
P. teocote. Como las mediciones se realizaron en 5 células diferentes, se desarrolló un
Idiograma para cada una (ver anexos) y a partir de los ideogramas, se generó la
fórmula cariológica.
5.4 Complemento haploide
Se obtuvo un valor de 17.85 μm para el complemento haploide de P. teocote (Cuadro
1). González (2008), reporta para P. greggii una longitud de 17.14 μm; y Domínguez
(2010) obtiene un valor de 19.85 μm para P. chiapensis. Los estudios cariológicos del
género Pinus realizados antes de los mencionados, no calculaban mas parámetros,
solo proporcionaban el número cromosómico.
5.5 Índice de asimetría intracromosomal
Para P. teocote se obtuvo un índice de asimetría intracromosomal (A1) de 0.15 μm
(Cuadro 1). Los valores de A1, para esta especie, osciló entre de 0.13 μm a 0.17 μm.
En los estudios realizados anteriormente se encontró que para P. greggii González
(2008) se obtuvo un A1 de 0.89 μm; y 0.17 μm para P. chiapensis (Domínguez, 2010).
5.6 Índice centromérico
El índice centromérico (IC) calculado para P. teocote fue de 45.86 (± 0.38) μm (Cuadro
1). Lo cual indica que el valor del IC se encuentra dentro del rango de 45.48 a 46.24,
para esta especie. Este dato solo lo podemos comparar con Domínguez (2010), ya que
18
ha sido el único calculado hasta ahora para alguna especie del género Pinus, y obtuvo
un valor de 44.93 (± 0.30) μm para P. chiapensis.
5.7 Relación L/C
La relación entre el brazo largo y el brazo corto (L/C), en los cromosomas, para
P. teocote es de 1.20 μm (Cuadro 1), los valores para esta especie están dentro del
rango que va de 1.18 a 1.22 μm . Domínguez (2010) encontró que para P. chiapensis
es de 1.25 μm (± 0.02).
Cuadro 1. Parámetros morfométricos del cariotipo de P. teocote. (media aritmética ± desviación estándar).
Complemento haploide (μm)
A1 (μm) IC (μm) (L/C) (μm)
17.85 μm (± 4.13) 0.15 (± 0.02) 45.86 (± 0.38) 1.20 (± 0.02)
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6. CONCLUSIONES
Este análisis cariológico indica que P. teocote es una especie diploide, con número
básico de x=12, un complemento haploide de 17.85 μm., un índice de asimetría
intracromosomal de 0.15 μm., un índice centromérico de 45.86 μm., y un cariotipo de 6
cromosomas metacéntricos, 14 submetacéntricos y 4 acrocéntricos. (6m+14sm+4ac).
Realizar estudios cariológicos es de suma importancia para ayudar a llevar a cabo un
análisis taxonómico completo y aclara ciertas discrepancias sobre alguna especie; por
ejemplo en los últimos 50 años se ha tenido controversia sobre Pinus teocote ya que se
le adjudicaban 2 formas la forma macrocarpa y la forma quiquefoliata, hoy en día se
concluye que esta especie no tiene variedades ni formas, sin embargo no se habían
realizado análisis cariológicos sobre la especie. El realizar estudios cariológicos de
ejemplares de varios estados del país podría terminar de aclarar la situación de esta
especie. De esta manera se podría ver el número y morfología de los cromosomas para
el estudio de parentesco o verificar si existe algún tipo de variación genética o
citogenética que examine su papel en la distribución y evolución de la especie.
7. RECOMENDACIONES
Realizar el estudio cariológico para ejemplares del norte y sur del país, ya que autores
como Martínez (1948) mencionan que arboles del sur tienen semejanza con Pinus
lawsonii y algunas del norte con Pinus arizonica.
Buscar otros métodos más efectivos y exactos para la observación de cromosomas,
como podría ser el uso de microscopios de barrido (microscopios electrónicos).
Realizar estudios más precisos y específicos, como el bandeo cromosómico para
reafirmar los resultados de esta investigación.
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8. LITERATURA CITADA
CID, V., R. 1965. Estudio cariológico en Pinus montezumae Lamb y Pinus patula
Schl. Et Cham. Tesis de Licenciatura. Universidad Nacional Autónoma de
México. Facultad de Ciencias. 23 p.
CRUZ, J., J. 2004. Estado del conocimiento de Pinus teocote Schiede ex
Schlechtendal & Chamisso. Tesis de Licenciatura. División de Ciencias
Forestales. Universidad Autónoma Chapingo. 327 p.
DOMÍNGUEZ, S., A. 2010. Estudio cariológico de Pinus chiapensis (Martínez)
Andresen. Tesis de Licenciatura. División de Ciencias Forestales. Universidad
Autónoma Chapingo. 25 p.
FARJON, A.; STYLES, B. T. 1997. Pinus. Flora Neotropica. Monograph 75. The New
York Botanical Garden. New York, U.S.A. pp. 180-184.
FONT, Q. P. 1970. Diccionario de Botánica. Editorial Labor. España. 1244 p.
GARCÍA, V., A. 1977. Manual de Técnicas de Citogenética. Colegio de
Postgraduados. México. 118 p.
GARCÍA, V., A. 1990. Técnicas y Procedimientos de Citogenética Vegetal. Colegio
de Postgraduados. 3era edición. México. 143 p.
GONZÁLEZ, G., C. 2008. Estudio Cariológico de Pinus greggii Engelm. Tesis de
Licenciatura. División de Ciencias Forestales. Universidad Autónoma Chapingo.
22 p.
HERNÁNDEZ, S., M. 1984. Manual de Laboratorio: Citología y Citogenética.
Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Saltillo, Coahuila, México. 92 p.
21
HERNÁNDEZ, V., C. 2006. Estudio Cariológico de Quercus laurina Humb. & Bonpl.
Tesis de Licenciatura. División de Ciencias Forestales. Universidad Autónoma
Chapingo. 12 p.
MARTÍNEZ, M. 1948. Los Pinos Mexicanos. 2da edición. Ediciones Botas. México.
361 p.
PERRY, J. P. Jr. 1991. The Pines of Mexico and Central America. Timber Press.
Portland, Oregon. USA. 231 p.
PROBATOVA, N. Institute of Biology and Soil Science, F. E. Branch, Russian Academy
of Sciences. http://www.fegi.ru/prim/plant/flora14.htm (02-12-10)
RAMOS, M., A. 2006. Estudio Cariológico de Quercus tomentella. Tesis de TSU.
Universidad Tecnológica de Tecámac. DICIFO-UACH. 52 p.
ROBERTIS, E.,D. 1960. Citología General. Librería El ateneo.4ta ed.604 p.
SHARP, L. 1943. Fundamentals of cytology. McGraw-Hill. 1st ed. New York. USA.
326 p.
WILLIAMS, W. 1963. Principios de Genética y Mejora de Plantas. Editorial Acribia
Zaragoza. España. 527 p.
ZOBEL, B. Y TALBERT, J. 1988. Técnicas de Mejoramiento Genético de Árboles
Forestales. Editorial Limusa. México, D.F. 545 p.
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9. ANEXOS
23
Cuadro 2. Longitud de brazos (media aritmética ± desviación estándar) en cromosomas de célula 1 en P. teocote.
Cromosoma (par homólogo)
Brazo corto (μm)
Brazo largo (μm)
1 0.48 (± 0.03) 0.55 (± 0.06)
2 0.60 (± 0.05) 0.77 (± 0.03)
3 0.34 (± 0.01) 0.40 (± 0.03)
4 0.43 (± 0.10) 0.44 (± 0.09)
5 0.42(± 0.004) 0.58 (± 0.10)
6 0.73 (± 0.10) 0.83 (± 0.02)
7 0.51 (± 0.15) 0.59 (± 0.05)
8 0.49 (± 0.01) 0.50 (± 0.02)
9 0.57 (± 0.02) 0.75 (± 0.11)
10 0.43 (± 0.04) 0.58 (± 0.18)
11 0.77 (± 0.06) 0.93 (± 0.05)
12 0.57 (± 0.05) 0.70 (± 0.10)
Fig. 3. Idiograma de célula 1, en Pinus teocote.
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Cuadro 3. Longitud de brazos (media aritmética ± desviación estándar) en cromosomas de célula 2 en P. teocote.
Cromosoma (par homólogo)
Brazo corto (μm)
Brazo largo (μm)
1 0.50 (± 0.12) 0.64 (± 0.05)
2 0.68 (± 0.01) 0.76 (± 0.06)
3 0.58 (± 0.001) 0.68 (± 0.04)
4 0.36 (± 0.07) 0.44 (± 0.03)
5 0.58 (± 0.08) 0.71 (± 0.01)
6 0.75 (± 0.04) 0.95 (± 0.01)
7 0.51 (± 0.22) 0.62 (± 0.06)
8 0.78 (± 0.11) 0.84 (± 0.10)
9 0.35 (± 0.01) 0.38 (± 0.01)
10 0.73 (± 0.15) 0.94 (± 0.20)
11 0.40 (± 0.13) 0.45 (± 0.06)
12 0.62 (± 0.03) 0.67 (± 0.12)
Fig. 4. Idiograma de célula 2, en Pinus teocote.
25
Cuadro 4. Longitud de brazos (media aritmética ± desviación estándar) en cromosomas de célula 3 en P. teocote.
Cromosoma (par homólogo)
Brazo corto (μm)
Brazo largo (μm)
1 0.90 (± 0.02) 1.01 (± 0.12)
2 0.97 (± 0.10) 1.07 (± 0.10)
3 0.85 (± 0.06) 0.90 (± 0.04)
4 0.70 (± 0.07) 0.77 (± 0.02)
5 0.70 (± 0.10) 1.00 (± 0.19)
6 1.05 (± 0.15) 1.20 (± 0.01)
7 1.04 (± 0.09) 1.17 (± 0.04)
8 0.92 (± 0.02) 1.04 (± 0.10)
9 0.86 (± 0.01) 1.54 (± 0.14)
10 0.70 (± 0.05) 0.74 (± 0.05)
11 0.87 (± 0.04) 0.94 (± 0.19)
12 0.78 (± 0.004) 0.98 (± 0.11)
Fig. 5. Idiograma de célula 3, en Pinus teocote.
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Cuadro 5. Longitud de brazos (media aritmética ± desviación estándar) en cromosomas de célula 4 en P. teocote.
Cromosoma (par homólogo)
Brazo corto (μm)
Brazo largo (μm)
1 0.62 (± 0.04) 0.78 (± 0.06)
2 0.73 (± 0.05) 0.80 (± 0.02)
3 1.11 (± 0.12) 1.26 (± 0.13)
4 0.63 (± 0.03) 0.73 (± 0.09)
5 0.65 (± 0.04) 0.83 (± 0.14)
6 0.69 (± 0.11) 0.83 (± 0.14)
7 1.04 (± 0.15) 1.06 (± 0.06)
8 1.37 (± 0.12) 1.56 (± 0.30)
9 0.70 (± 0.04) 0.97 (± 0.00)
10 0.78 (± 0.06) 0.81 (± 0.05)
11 0.85 (± 0.16) 0.90 (± 0.14)
12 1.03 (± 0.11) 1.17 (± 0.09)
Fig. 6. Idiograma de célula 4, en Pinus teocote.
27
Cuadro 6. Longitud de brazos (media aritmética ± desviación estándar) en cromosomas de célula 5 en P. teocote.
Cromosoma (par homólogo)
Brazo corto (μm)
Brazo largo (μm)
1 0.98 (± 0.08) 1.13 (± 0.05)
2 0.66 (± 0.12) 0.76 (± 0.10)
3 0.63 (± 0.02) 0.72 (± 0.10)
4 0.49 (± 0.08) 0.54 (± 0.02)
5 0.42 (± 0.05) 0.52 (± 0.10)
6 0.56 (± 0.07) 0.67 (± 0.07)
7 0.72 (± 0.12) 0.77 (± 0.11)
8 0.55 (± 0.04) 0.82 (± 0.04)
9 0.56 (± 0.02) 0.61 (± 0.07)
10 0.62 (± 0.07) 0.73 (± 0.05)
11 0.47 (± 0.003) 0.53 (± 0.04)
12 0.51 (± 0.003) 0.78 (± 0.38)
Fig. 7. Idiograma de célula 5, en Pinus teocote.
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