Download BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA

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. Centro
Regional de Investigaciones Científicas y Transferencia Tecnológica (CRILAR),
CONICET. Entre Ríos y Mendoza, 5301 Anillaco, La Rioja, Argentina.
- Aranda-Rickert, Adriana. Ecología de la dispersión de semillas por hormigas en
Jatropha excisa Griseb. (Euphorbiaceae).
- Azevedo, H. 2006. Pinhão manso é lançado pelo presidente Lula como opção para
o biodiesel – Vegetal é de fácil cultivo. Hoje em Dia. Disponível em: http://
www.biodiesel.gov.br/docs/congresso. Acceso: 12 set. 2009.
- Carvalho, C.R. et al. 2008. Genome size, base composition and karyotype of Jatropha curcas L., an important biofuel plant. Plant Science, v. 174, : 613–617.
- Dehgan, B. 1984. Phylogenetic significance of interspecific hybridization in Jatropha
(Euphorbiaceae). Systematic Botany, v. 94, :467-478.
- Falasca Silvia y Ulberich Ana, 2008. Las especies del género Jatropha para
producir biodiesel en Argentina. Revista virtual de REDESMA.
- Federov, A.N.A. 1969. Chromosome numbers of flowering plants. Academy of
Sciences of the USSR, Leningrad.
- Fischer RC, Richter A, Hadacek F & Mayer V. 2008. Chemical differences between
seeds and elaiosomes indicate an adaptation to nutritional needs of ants. Oecologia
155:539-547.
- Font, Fabián. 2009. Situación de la Jatropha y Perspectivas, REDPA, Red de
Coordinación de Políticas Agropecuarias. UBA.
- IPCN 2009 Index to plant chromosome numbers. 2009. Disponivel em: <http://
mobot.mobot.org/W3T/Search/ipcn.html>. Acesso em: 14 out. 2009.
- Luo C.W. et al. 2007. Floral display and breeding system of Jatropha curcas L.
Forestry Studies in China, v. 9, n. 2, :114-119.
- Pastoriza, Adriana. 2001. Citogenética y polimorfismo enzimático e especies de
Lippia (Vervenacea) del noroeste argentino. Universidad Nacional de Tucumán
Facultad de Agronomía y Zootecnia.
35
Clérici et al.
BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 3 (1) :24-36. 2013
- Pizo MA & Oliveira PS. 2001. Size and lipid content of non-myrmecochorous
diaspores: effects on the interaction with litter foraging in the Atlantic rain forest of
Brazil. Plant Ecol. 157: 37-52.
- Salas, J.; Tello, A.; Zavaleta, L.; Villegas,M ; Slas I.; Fernandez, A. Vaisberg. 1994.
Cicatrization affect of Jatropha curcas (Angiospermae, Euphorbiaceae) latex on albino
mice.
Rev
Biol.
Tropical.
42:
323-326.
(B).
(Tesis
de
Eulalia
Peralta:
CARACTERIZACION BIOQUIMICA DE LAS PROTEINAS DE LA SEMILA DE
Jatropha curcas L.).
- Seed Science Research 2011, 21, 63-68, “Oil seed content and lipid profile of five
Euphorbiaceae species native to arid zones of Argentina with potencial as biodiesel
source.” Fracchia S, Aranda-Rickert A, Morzan L.
- Sirisomboom, P. et al. 2007. Physical and mechanical properties of Jatropha curcas
L. fruits, nuts and kernels. Biosystems and Engineering, v. 97, :201-207 (A)
- Soontornchainaksaeng,
P.;
Jenjittikul,
T.
2003.
Karyology
of
Jatropha
(Euphorbiaceae) in Thailand. Thai Forest Bulletin (Botany), v. 31, : 105-112.
- Souza, V.C.; Lorenzi, H. 2008. Botânica sistemática – Guia ilustrado para identificação das famílias de Fanerógamas nativas e exóticas no Brasil. Plantarum.
Sitios de Internet
- Instituto de Botánica Darwinion ISSN 2250/6365, Flora del Cono Sur: Catálogo de las
Plantas Vasculares J. excisa G.: Imagen 16
- Caracterización taxonómica y distribución geográfica de la especie Jatropha excisa.
http://www.ars-grin.gov/cgi-bin/npgs/html/taxon.pl?20694
- Distribución geográfica. http://www.floraargentina.edu.ar
- Ensayos de germinación. http://www.cocalo.com.ar/index-7.html
- Taxonomía Variedades/subespecies. http://www.sib.gov.ar/ficha/PLANTAE*jatropha*
excisa
36