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BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA Volumen 3, No. 1 Marzo de 2013 ISSN 1853-5216 CARACTERIZACIÓN MORFOLÓGICA Y CITOGENÉTICA DE Jatropha excisa, EN LA ECORREGIÓN CHACO SECO DE LA PROVINCIA DE CATAMARCA Stella Clérici; José Aranda; Pedro Martínez; Claudia Torchán y Fernando Baravalle. Cátedra de Genética. Departamento de Biología. Facultad de Ciencia Agrarias. Universidad Nacional de Catamarca. Avda. Belgrano y Mtro. Quiroga. C.P.4700. Catamarca. Argentina. E-mail: stellaclerici44@hotmail.com Recibido: 7/03/2013 Aceptado: 29/03/2013 ______________________________________ RESUMEN El noroeste Argentino posee una gran biodiversidad como resultado de la interacción de los diferentes microclimas, topografía, tipos de suelos y estructuras geológicas fundamentalmente. Lo que hace que sea un gran reservorio de especies con diferentes potencialidades, por lo cual este “banco de genes” es necesario estudiarlo y preservarlo. Las especies nativas como recursos naturales pueden constituir la base de las actividades productivas primarias y secundarias. La Higuerilla (Jatropha excisa), especie nativa que se encuentra en el Noroeste Argentino de la Provincia Fitogeográfica del Chaco, perteneciente al distrito Chaco Árido, en el piedemonte del Valle Central de la provincia de Catamarca. A través de este trabajo, se pretende determinar su presencia en el área de estudio, como así también evaluar y caracterizar su variabilidad genética. Considerando su importancia como biocombustibles, planta medicinal, como posible melífera y ornamental. En función de Universidad Nacional de Catamarca Secretaría de Ciencia y Tecnología ‐ Editorial Científica Universitaria ISSN: 1853-5216 Clérici et al. BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 3 (1) :24-36. 2013 la información lograda promover la conservación y utilización sostenible de la especie. PALABRAS CLAVES: Higuerilla; Jatropha excisa; Nativas; Variabilidad genética. MORPHOLOGICAL AND CYTOGENETIC CHARACTERIZATIÓN OF Jatropha excisa, IN THE ECOREGION CHACO DRY CATAMARCA PROVINCE. SUMMARY Argentine Northwest has a great biodiversity as a result of the interaction of different microclimates, topography, soil types and geological structures primarily. What makes a great reservoir of species with different potentials, so this "gene bank" is necessary to study and preserve it. Native species such as natural resources can form the basis of primary and secondary production activities. The Castor (Jatropha excisa), native species found in the North West Province Fitogeográfica Argentine Chaco Arid Chaco belonging to the district, in the foothills of the Central Valley in the province of Catamarca. Through this work is to determine their presence in the study area, as well as evaluate and characterize their genetic variability. Considering its importance as biofuels, medicinal plant and ornamental honey as possible. Based on the information obtained promote the conservation and sustainable use of the species. KEY WORDS: Castor, Jatropha excisa; Native; Genetic variability. ______________________________________ INTRODUCCIÓN La Jatropha excisa (higuerilla o higuerilla del zorro) es una especie nativa del Noroeste Argentino de la Provincia Fitogeográfica del Chaco y se encuentra en el distrito árido chaqueño de Catamarca, en donde actualmente crece en los piedemontes del Valle Central. Su nombre deriva del griego “latros” que significa doctor y “trofe” que significa alimento (Salas et al,. 1994). Pertenece a la Familia de las Euforbiáceas a la subfamilia: Crotonoideae, tribu: jatropheae con numerosas especies. Se caracteriza por su rusticidad, siendo poco susceptibles a plagas y enfermedades. 25 Clérici et al. BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 3 (1) :24-36. 2013 Es poco lo que se sabe en la provincia de esta especie nativa, por lo que se considera de importancia realizar estudios que conduzcan a un mayor conocimiento de la misma. No cuenta esta especie según revisiones, con una caracterización ni identificación genética en nuestro país. A través de este trabajo, en una primera etapa, por medio de estudios exomorfológicos y posteriormente citogenéticos y moleculares, se pretende lograr identificar, evaluar y caracterizar a la misma. La caracterización citogenética del género Jatropha ha demostrado que posee un número básico X=11 con variaciones de este número entre especies e híbridos. La mayoría de las especies presentan 2n= 2x =22 cromosomas, incluyendo J.curcas L. (Federov, 1969; Soontornchainaksaeng y Jenjittikul de 2003; Carvalho et al, 2008; IPCN, 2009; Dahmer et al., 2009). En base a la información lograda se promoverá la conservación y la utilización sostenible de esta especie, siendo esto una herramienta fundamental para mejorar la productividad y la sostenibilidad de la biodiversidad de estos ambientes. Asimismo, estos recursos son indispensables como material de incorporación a los bancos de germoplasmas. Objetivo general Identificación, evaluación y caracterización del recurso genético nativo perteneciente al distrito Chaqueño Árido de la Provincia Fitogeográfica del Chaco en Catamarca, Argentina. Objetivos específicos Revisión bibliográfica de la especie nativa a estudiar. Recolección del material genético in situ, en función del ciclo biológico, para ser identificado, evaluado y caracterizado. Acondicionamiento de muestras para estudios citogenéticos posteriores. Acondicionamiento del material recolectado para herborizar. Difusión de resultados parciales a través de informes de avances. Características exomorfológicas En Jatropha excisa, las plantas adultas alcanzan una altura de hasta 1.5 m, y de diámetro de su canopia es de hasta 1.5m (Aranda Rickert, 2011); se caracteriza por ser una planta herbácea, de porte arbustivo, comúnmente con látex; hojas alternas, simples y penta-partidas. Las inflorescencias son apicales, presentan flores 26 Clérici et al. BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 3 (1) :24-36. 2013 hermafroditas y estaminadas, de color morado. El caudex es leñoso-suculento, con función de acumulación de reservas (Dehgan y Webster, 1979) (Figura 1). FIGURA 1: Características exomorfológicas de Jatropha excisa. (Fuente: Instituto de Botánica Darwinion). El fruto es un esquizocarpo de dehiscencia explosiva y está formado por tres carpelos, cada uno conteniendo una semilla (Figura 2B). La semilla tiene forma oblonga y posee una testa dura y variegada, con una coloración desde castaño rojiza a pardo oscura (Figura 2A). En la Familia Euphorbiaceae, el eleosoma se forma en la región micropilar del tegumento externo del óvulo, donde constituye la llamada carúncula. En J. excisa, la carúncula es carnosa, de color blanquecino, y se encuentra firmemente unida al cuerpo de la semilla (Aranda Rickert, 2011). 27 Clérici et al. BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 3 (1) :24-36. 2013 FIGURA 2: A. Vista de las semillas de J. excisa, donde puede apreciarse el eleosoma en su porción micropilar; B rama con frutos de J. excisa. Barras de escala: 10mm. (Aranda Rickert, 2011) La dispersión explosiva o balística es un tipo de autocoria en el que las semillas son dispersadas a través de la dehiscencia súbita del fruto. Otros mecanismos de dispersión de la semilla es por hormigas, vertebrados y el viento (Aranda-Rickert, 2011). La mirmecocoria o dispersión de semillas por hormigas es un mutualismo planta animal de distribución global e importancia ecológica (Beattie, 1985). Las semillas de las plantas mirmecócoras sensu stricto poseen un apéndice rico en lípidos, el eleosoma, que atrae a las hormigas que iniciarán el proceso de dispersión (van der Pijl, 1982; Handel & Beattie, 1990). La mirmecocoria es exitosa cuando las diásporas (semilla + eleosoma) son transportadas por las hormigas a sus hormigueros, donde el eleosoma es consumido y la semilla es descartada viable (Berg, 1975). Mientras que el transporte mediado por hormigas beneficia a las plantas mirmecócoras con las ventajas asociadas en general al movimiento espacial de los propágulos fuera del área de influencia de la planta materna (Howe & Smallwood 1982), la inhumación de las semillas en los hormigueros otorga una serie de ventajas distintivas. En un estudio previo se ha reportado que Pogonomyrmex cunicularius pencosensis Forel como la dispersora dominante de la planta mirmecócora nativa Jatropha excisa Griseb. (Euphorbiaceae) en el Noroeste de la Provincia de La Rioja (Aranda-Rickert & Fracchia, 2011). En cuadro 1 se muestra el estudio de dispersión de semillas de Jatropha excisa y otras especies nativas realizado por 10 colonias de hormigas. 28 Clérici et al. BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 3 (1) :24-36. 2013 CUADRO 1: Cantidad de las especies de diásporas colectadas por 10 colonias de P. cunicularius pencosensis, durante enero y marzo de 2009. En negrita se muestra el porcentaje total correspondiente a cada categoría para ambas fechas de muestreo. Los resultados aquí presentados contribuyen a la búsqueda de rasgos comunes de las hormigas dispersoras dominantes de plantas mirmecócoras de diversos hábitats del mundo, con interesantes consecuencias en cuanto a la dinámica evolutiva de este tipo de mutualismo. En cuanto, a la importancia de las semillas, se destacan como productoras de aceites para biocombustibles y medicinales (Alvez, 2008; Souza y Lorenzi, 2008). Contenidos de Aceite y perfil lipídico de semillas y eleosomas En el cuadro 2 se presenta el contenido de aceites en la semillas que pueden ser empleadas para la obtención de aceite y de biocombustibles (expresado como porcentaje sobre el peso seco de la muestra) y el perfil de ácidos grasos (expresado como porcentaje sobre lípidos totales) de las semillas y eleosomas de J. excisa. Los datos muestran la media y desviación estándar (DE) de análisis realizados a partir de 29 Clérici et al. tres submuestras BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 3 (1) :24-36. 2013 diferentes. A modo de comparación se incluyen datos correspondientes a eleosomas y arilos de otras especies. CUADRO 2: Contenido de aceite y perfil lipídico en semillas y eleosomas de especies Euphorbiaceae nativas de las zonas áridas de Argentina y otras especies con potencial como fuente de biodiesel. (Fuente: *Seed Science Research, 2011; ** Pizo & Oliveira, 2001; ***Fischer et al. 2008). Eleosoma de J. excisa (media ± DE) * Semilla de J. excisa (media ± DE) * Eleosoma de Ricinus comunis (Euphorbiaceae) ** Arilo de Cabralea canjerana (Meliaceae) ** Eleosomas de 15 especies europeas (media ± EE) *** Aceite Total (%) 32.55 ± 1.56 38.72 ± 2.97 - Palmítico (%) (16:0) 23.61 ± 0.04 8.20 ± 0.44 25.05 - 24.27 20.35 ± 22.4 20 ± 2.7 Esteárico (%) (18:0) 18.94 ± 1.02 5.68 ± 0.14 11.87 2.01 2.5 ± 0.6 Oleico (%) (18:1) 37.71 ± 0.06 18.36 ± 0.66 35.96 43.3 41.5 ± 4.4 Linoleico (%) (18:2) 13.74 ± 0.07 66.49 ± 0.69 19.86 0.14 23.3 ± 2.7 Aptitudes industriales y agrícolas Existe información sobre sus posibles aplicaciones como insecticida de leve acción y como abono orgánico ya que posee entre un 3 y 4% en contenido de nitrógeno (Perry, 1980). La cualidad más notoria es su posible uso para la fabricación de biodiesel por el contenido de aceite de sus semillas. El aceite puede usarse como combustible para motores y lámparas. La planta entera, especialmente los frutos, pueden emplearse como combustible sólido y el aceite también como lubricante de motores (Wiesenhütter, 2003). La madera del tallo es usada como combustible leñoso, pero es de mala calidad (Wiesenhütter, 2003). De las observaciones a campo se deduce su posible uso como ornamental y como melífera (comunicación oral, Quiroga A.). MATERIAL Y MÉTODO Se realizó la revisión bibliográfica de Jatropha excisa. Se estableció el área de trabajo en la cual se realizaron observaciones in situ para determinar la presencia de 30 Clérici et al. BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 3 (1) :24-36. 2013 Jatropha excisa. Se recolectó material tomando flores, frutos y semillas para realizar los estudios citogenéticos y plantas completas para su herborización. El área de estudio pertenece a la Subunidad de Piedemonte Sur-Oeste del Valle Central de San Fernando del Valle de Catamarca, de coordenadas 28° 29’ 42,1’’ Latitud Sur, 65° 48’ 38’’ Longitud Oeste y a 576 msnm de altitud (Imagen 1). La identificación y determinación taxonómica fue realizada por investigadores de la Cátedra de Ecología Agraria de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Catamarca. IMAGEN 1: Punto de recolección de muestras. Fuente: Google maps RESULTADOS Y DISCUSIÓN Con este trabajo se procura concientizar sobre la importancia de las especies nativas, sus potenciales usos y fundamentalmente en rol como reservorio y patrimonio genético. Al implantar monocultivos industriales de otros orígenes del mundo estaríamos barriendo con esa variabilidad genética de los recursos locales y unificando características en nuestros territorios que no son esenciales para la adaptación a nuevos cambios imprevisibles del medio ambiente, si no más a satisfacer las necesidades de un mercado económicamente rentable. Esto convierte a las especies nativas en un patrimonio necesario de preversar. Jatropha excisa es una especie xerófila natural de la provincia fitogeográfica del Chaco y representa formas de vida características en ambiente de clima árido y semiárido propio de la provincia de Catamarca, las cuales contribuyen a mantener la 31 Clérici et al. BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 3 (1) :24-36. 2013 integridad, la estabilidad física y la alta biodiversidad de los ecosistemas ya nombrados. La genética brinda un apoyo muy rico a la taxonomía para no valerse tan solo de características exomorfológicas en sí, sino también de números de cromosomas de cada especie, y así reconocer las especiaciones en plantas, siendo la especiación hibrida muy conocida en el reino vegetal, como por ejemplo la especiación por poliploidía. Este aporte contribuye a la resolución del origen y evolución de distintos taxones, lo cual nos permitiría reconocer nuestra especie taxonómicamente y fundamentarlo con un apoyo genético. En el mapa 1, puede observarse la distribución geográfica aproximada de las especies de Jatropha encontradas naturalmente en Argentina. La de interés es la J. excisa (ex). De la misma, se podría inferir el área posible de ser cultivada en Argentina, fundamentalmente en el Noreste Argentino (NEA) y parte del Noroeste Argentino (NOA). Por ejemplo se observaron en las provincias de Catamarca, Córdoba, Corrientes, Formosa, La Rioja, Salta, Santiago del Estero, Santa Fe, San Juan, San Luis, Tucumán. MAPA 1: Distribución geográfica aproximada de las especies de Jatropha de la Argentina. (Fuente: Lic. Fabián Font. UBA). Su distribución en altura llega hasta los 500 msnm (Heller, 1996). Sobrevive y crece en tierras marginales y erosionadas, que ya no sirven para la actividad agrícola (Jones and Miller, 1992). Está adaptada a crecer en suelos salinos, arenosos y 32 Clérici et al. BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 3 (1) :24-36. 2013 rocosos. Las heladas de baja intensidad y duración corta son toleradas aunque pueden disminuir el rendimiento hasta un 25% (Kieffer, 1986). Del trabajo de campo se observó que esta especie crece preferentemente en los piedemonte para el caso del Valle de la provincia de Catamarca, tiene requerimientos hídricos bajos, se desarrolla naturalmente con tan sólo 400 a 500 mm anuales. En el cuadro 3, se aprecian todas las especies del género Jatropha que fueron reconocidas como autóctonas en la República Argentina y con distribución en América. CUADRO 3: Diferentes especies del género Jatropha autóctonas. (Fuente: Administración de Parques Nacionales, 2007; Font, 2003; ITIS, 2007 y Prado, 1993). Es común que las Euphorbiáceas presenten compuestos tóxicos en las semillas, hojas y/o frutos. Aunque no se han realizado análisis de toxicidad en J. excisa, en que sus hojas no sean consumidas por el ganado, y el uso popular de sus semillas como purgante (Ratera & Ratera 2007), hacen suponer que esta especie también sea tóxica para los vertebrados. Se podría considerar sus semillas o los restos de éstas al ser procesadas, para la alimentación ganadera previos a esto hacer una revisión y aplicación de un tratamiento de bajo costo para neutralizar esos compuestos químicos tóxicos. 33 Clérici et al. BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 3 (1) :24-36. 2013 Se estima que no son sensibles al fotoperiodo, si no más a la temperatura, lo cual determina la floración y fructificación. Desde el punto de vista ambiental cada arbusto puede contribuir a fijar 6 Kg. de CO2 disminución de las emisiones de gases contaminantes y 9 Kg. de O2, además de contribuir a la reforestación de zonas semiáridas y secas, y ayudar a incrementar la biodiversidad, evitar la erosión, restablecer el ciclo hídrico y formar suelos (Sotolongo Pérez et al, 2006). FOTOS 1 y 2: Ejemplares de Jatropha excisa en el Valle Central de Catamarca. CONCLUSIÓN Se identificó la especie morfológica y taxonómicamente y se determinó la presencia de Jatropha excisa en el Valle Central de Catamarca. Con este estudio se procura concientizar sobre la importancia de esta especie nativa, sus potenciales usos y su rol como reservorio y patrimonio genético. AGRADECIMIENTO A la Cátedra de Ecología Agraria de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Catamarca en la persona del Ingeniero Agrónomo Sr. Alejandro Quiroga por su apoyo incondicional y valioso aporte. 34 Clérici et al. BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 3 (1) :24-36. 2013 BIBLIOGRAFÍA - Alves, J.M.A. et al. 2008. Pinhão-Manso: Uma Alternativa para a Produção de Biodisel na agricultura familiar da Amazônia Brasileira. Agroambiente On-line, v.2, n. 1. - Andrada, B., Boggiatto, A.J., Auad, L.G. y Collado M. (1975). Estudios citogenéticos en el híbrido intergenético Euchlaena perennis Hitch. Por Zea mays L. I. Análisis mitótico en plantas de dos generaciones R.A.N.A 12 (3-4): 323-330. - Aranda Rickert, Adriana. 2011. La biología de Pogonomyrmex cunicularius pencosensis (Hymenoptera: Formicidae) en relación con su comportamiento como dispersora de semillas con eleosoma en el Noroeste semiárido argentino. 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