Estudio electroforético en cuatro especies del género Prosopis (Leguminosae) - Sociedad Argentina de Botánica

ISSN373

-

580X Bol.Soc. Argent. Bot.27(1-2V.43-48.1991

ESTUDIO

ELECTROFORETICO EN CUATRO ESPECIES

DEL

GENERO

PROSOPIS

(LEGUMINOSAE)

Por ALICIAD.BURGHARDT*yRAMONA. PALACIOS**

Summary Electrophoretic studyinfourspeciesof the genus Prosopis (Leguminosas). Seed proteinsof fourspeciesofProsopisL.(P.alba,P.nigra,P.hassleri and P. ruscifolia)werestudied by polyacrilamide gel electrophoresis. Atotal of 49 different bands were identified. No species displayed any caracterisfic and

constant“markers" bands and the polypeptidicpatternsshowed high homology. The resultswere treated numericallyby Cluster analysisand Minimum Spanningtreein ordertostudyspecies relationships.P. alba and P. hassleri were the species that showed highest protein similarity (in contrast with Burkart’s classification).P. nigrawas placed inaintermediateposition betweenP. ruscifoliaandP. alba. Therewasa manifest differentiation between P. hassleri andP. ruscifolia.The resultsfromprotein electrophoresis are,in generalagreementwith those obtained in other studies andsuggesttheimportanceto restatethe subdivi¬ sion,within section Algarobia, of the genus Prosopis.

INTRODUCCION

_Ruscifoliae

(Burkart, 1976). Estas son especies es¬ trechamente relacionadas según lo evidenciado

por

los estudiosmorfológicos(Burkart, 1976),cró¬

mente45 especiesdistribuidas en el sudoeste de _{mosómicos(Hunzikeretal., 1975,1977,Naranjoet} Asia, Africa y predominantemente en América aj 1984),_{de composición}acídica de aceites semi-(Burkart, 1976).EnlaRepública Argentina,existen _{nales(MadriftanPoloetal., 1976),cromatográficos}

representantesde 27especies

que

habitanla

mayo-

_{(tarman,1973, 1977, Cianinettoetal., 1975, 1976a}

ría del territorio continental,excepto elsur de la

_{y b/}

_Palacios

_y

_Bravo,

_1981/

_GiteIIiet

_aL/

_{1981/ 1984/}

Patagonia

y

la provincia de Misiones (Burkart,

1976,Hunzikeret al.,1986).

El género Prosopis L. cuenta con

aproximada-Naranjoet al., 1984) _{e isoenzimáticos (Saidman,} 1984, 1985); existiendo entre ellashibridación natu-Dado que los perfiles de proteínas seminales ra]_ena)gUnasáreas (Burkart, 1952;Palacios

y

Bra-obtenidos

por

electroforesisdemostraronseralta¬ menteestablesa nivelespecífico

y

seusaron con éxito en más de45géneros correspodientesa13 familias defanerógamas (Ladizinsky

y

Hymowitz,

1979),seencaróelpresenteestudio

para

caracteri¬ zar a un

grupo

deespeciespertenencientes a dos seriesde la sección Algarobia,

que

viven

simpátri-camenteen la provincia fitogeográfica chaqueña. MATERIALYMETODOS

Estas especies presentan algunos problemas

para

sudelimitacióndebidoa

que

noexistendisconti¬

nuidades morfológicas abruptas

y aparecen

fre- (fracciónacuosa)deejemplarescoleccionados

por

cuentemente formas transicionales (Hunziker et RamónA. Palacios(RAP)enlasprovinciasde Tu-cumán,Salta,SantiagodelEstero, Chaco

y

Formo-Las especies estudiadas son P.albaGriseb.

y

P. sa;OttoT.Solbrig(OTS)en Formosay Beryl Simp-nigra(Griseb.)Hieronymusde la serie Chilenses

y

son(BS)enSantiagodelEstero.Ladistribución de P.

_ruscifolia

Griseb.

y

P. hassleriHarms de laserie losejemplaresse detalla enlaFigura1.

A continuación se indica la procedencia

y

el númerodeherbariode losejemplaresestudiados, señalándose entreparéntesisel herbario dondese encuentrandepositados(utilizandolassiglas

pro¬

puestas

por

Holmgren

y

Keuken, 1974).Lasinicia¬ lescorrespondenalos colectores

ya

indicados.

vo,1974, 1981;Hunziker etal.,1975,1986;Naranjo

etal., 1984). Asimismo,estudiospreviosdeelectro¬ foresis de proteínasseminales, indican una

gran

similitud proteica entrealgunasde estasespecies (Burghardt

y

Palacios, 1981, 1984; _Burghardt, 1982).

Serealizó electroforesisdeproteínasseminales

al.,1975).

*Laboratorio de Genética.

'*_{Laboratorio de Plantas Vasculares.}

* **_{Depto. de Ciencias Biológicas. Facultad deCienciasExactas}

yNaturales. Universidad deBuenosAires.2‘pabellón,4*piso. Ciudad Universitaria. 1428BuenosAires,Argentina.

62°

60°

58°

56°

54°

52°

BOLIVIA

/

nr

\

—r

<

P. ruscifolia

22°

-¥ÿ p. _alba

•

P. hassleri

P. nigra

P

ARA

G

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24°

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30°

100 200 300 400Km

Í

_/

2

/

Fig.1.

—

Distribución de losejemplaresestudiados.

Prosopis

_ruscifolia

Griseb.:ARGENTINA.Prov.Formosa: RAP554,321,332,478, 539,540, 550,307, 334,811,813,814, 815, 816(BAFC).OTS4266(GH). Prov.de Santiagodel Estero: BS1037-1, 1037-4,1037-5(GH),RAP511, 513, 516, 518,519,520, 521, 571, 572, 573, 576, 577,667, 668,669, 671, 829, 835, 836, 837, 838, 842, 945, 946,947 (BAFC).Proz>. Chaco: RAP489, 498, 526, 527,530,533, 534,536,538 (BAFC).Prov. Tucumdn: RAP661, 662,663, 664, 839,840, 841(BAFQ.Prov.Salta:RAP926,937,938(BAFC).Eltotal deindividuos analizadosfuede155.

ProsopisalbaGriseb.:ARGENTINA. Prov. Formosa: RAP 314,323, 329, 330, 464,548(BAFC);OTS4238y4247(GH). Prov. SantiagodelEstero: RAP512, 522,818(BAFC);OTS-BS 4273(GH).Prov.Chaco: RAP 496, 523, 529, 580,920, 922, 923(BAFC);OTS-BS4281(GH).Prov. Santa Fe: RAP677 (BAFC).Totaldeindividuos estudiados: 64.

ProsopishassleriHarms: ARGENTINA. Prov. Formosa: RAP311,316,320,322, 462, 480, 556,557,558,560,561,563, 683,684, 708, 796, 802, 805, 807(BAFC).El totaldeindivi¬ duosanalizadosfue de63.

Prosopis nigra (Griseb.) Hieronymus: ARGENTINA. Prov. Formosa: RAP465,473,487(BAFC);OTS4255, 4267 (GH)._{Prov. Santiago}delEstero: RAP578, 830(BAFC).Prov. Chaco:RAP499, 524, 525, 528, 353(BAFC).Totalde indivi¬ duos:50.

closeencontradoautocompatibilidadparcial enP.

torquata (Simpsonetal., 1977),se

supone

quelas especiesaquí estudiadasson predominantemente alógamas,

por

lo cualse consideraron semillasdi¬ ferentescomoindividuos genotípicamente distin¬ tos.

Entodos loscasos se estudió un númeromayor de individuosque aquéllos quefueronaprovecha¬ bles

para

elanálisis.

Técnicas

_{electroforéticas}

La electroforesis fue realizada en placas hori¬ zontales degel,al 7%, de poliacrilamidaen

agua

.

destilada, utilizando como catalizadoresTMED

y

persulfatodeamonio.El gelseequilibróen "buf¬ fer"LactatodeAluminio 0,05M+urea 3Mduran¬ te 48horas. Lasmuestrasa analizarse realizaron •moliendo semillas (una

_por

muestra)en mortero deporcelana; seguidode tres extraccionescon0,5 mi de "buffer"Lactatode Aluminio0,05M+urea 3M. El extracto obtenido se liofilizó,guardándose en desecador a 0- C.

Se realizó la corrida electroforética utilizando como "buffer"decorridaLactatodeAluminio0,05 M, duranteaproximadamentecinco horas,con un voltajede 20

_V/cm.

Dadoquealgunas especies de lasección Algaro-bia (P. velutina, P. chilensis

y

P.flexuosa) serían autoincompatibles (Simpson,1977),asícomo tam¬ bién loesP.nigra(Palacios

_y

_Bravo,1981)

_y

A.D. Burghardt y R. A.Palacios,Prosopis

Losgelessecolorearonensoluciónde Amido-black al0,2%en Metanol-Agua-Acidoacético 5:5:1

y

fueron decolorados enAgua-Metanol-Acidoacé¬ tico10:4:1.

Tabla 2.

—

Matrizdedistancias(DistanciasTaxonómicas

Promedio)

P.ruscifolia P.nigra P.alba P. liasslcri P. ruscifolia

P.nigra P.alba P.hassleri

0,000 0,168 0,173 0,168

Técnicas numéricas _0,000

0,169 0,000

0,183 0,135 0,000

Lascuatroespeciesde Prosopis estudiadas cons¬ tituyeronotras tantas unidades taxonómicas

ope¬

rativas (OTU). El totalde caracteres considerados fue de49,representandocadauno,una banda poli-peptídica. Los estados posibles de cada carácter fueronsus respectivasfrecuenciasen lasespecies estudiadas.

Apartirde lamatrizbásicade datossecalcula¬ ronlaDistancia Taxonómica Promedio

y

laDistan¬ ciaManhattan(Sneath

y

Sokal,1973)_paracadapar posibledeOTU, obteniéndosedos matricesde dis¬ tancia.

Para_

analizar la afinidadexistenteentrelas OTU, se realizaron análisis de agrupamientos

("Cluster") mediante la aplicación de distintos Tambiénse calculó el coeficiente decongruencia métodos (Sneath

_y

Sokal,1973)sobre la base de entrelosfenogramasobtenidos.Con elmismoob¬ ambas matrices. Se calculóladistorsiónintroduci- jeto

y

a partir de la matrizdeDistancias Manhat-dadurante el

proceso

deagrupamiento mediante tan, se confeccionó un Arbol de Valor Mínimo el coeficiente de correlación cofenético(r)desarro- (Prim, 1957)

que

es también una formade análisis liado

por

SokalyRohlf(1962)._Susvaloresoscilan de agrupamientosrepresentadopor undiagrama generalmenteentre 0,6

y

0,9,siendo loscercanoso enelcual,la suma de la totalidaddelas distancias mayores de0,8indicadoresdeescasa distorsión, esmínima.

Tabla 3.

—

Matrizdedistancias(Distancias Manhattan)

P.ruscifolia P. nigra P.alba P.hassleri P.ruscifolia

P. nigra P.alba P.hassleri

0,00

5,97 0,00

6,01 5,35 0,00

6,47 4,35 0,00 6,10

Tabla 1.

—

Matriz Básica de datos.Frecuenciasdecadabanda observadasencada unade lasespecies.

NUMERO DE

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

BANDA 1 2 3 4 5 6 7

ESPECIE

P. alba

P. hassleri P. ni'gra

P. ruscifolia

0,20 0,36 1,00 0,00 0,00 0,06 1,00 0,04 0,01 0,74 0,48 0,03 0,15 1,00 0,01 0,00 0,60

0,06 0,41 1,00 0,00 0,00 0,10 1,00 0,00 0,02 0,81 0,48 0,10 0,10 1,00 0,00 0,03 0,63

0,06 0,33 1,00 0,00 0,00 0,04 1,00 0,06 0,09 0,63 0,63 0,04 0,23 1,00 0,00 0,08 0,78

0,31 0,50 1,00 0,004 0,02 0',03 1,00 0,03

_JD.33

0,79 0,46 0,12 0,32 1,00 0,06 0,06 0,86

BANDA 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

ESPECIE

P. alba

P. hassleri P. nigra P. ruscifolia

0,82 0,00 0,32 0,50 0,46 0,31 0,51 0,73 0,00 0,00 0,00 0,49 0,29 0,71 0,98 1,00 0,44

0,75 0,00 0,33 0,57 0,44 0,38 0,40 0,62 0,38 0,02 0,27 0,29 0,43 0,51 1,00 1,00 0,60

0,74 0,12 0,71 0,90 0,19 0,09 0,08 0,73 0,00 0,01 0,10 0,06 0,79 0,54 1,00 1,00 0,40‘

0,89 0,02 0,55 0,77 0,38 0,09 0,27 0,68 0,20 0,00 0,15 0,13 0,82 0,83 0,99 1,00 0,65

BANDA 35 36 37 38 39 40 41 42 '43- 44 45 46 47 48 49

ESPECIE

P. alba P. hassleri

P. nigra

P. ruscifolia

0,50 0,35 0,33 0,02 0,29 0,23 0,51 0,36 0,16 0,05 0,39 0,00 0,08 0,00 0,40

0,62 0,56 0,22 0,11 0,22 0,43 0,51 0,48 0,51 0,02 0,24 0,00 0,51 0,06 0,38

0,70 0,33 0,16 0,07 0,21 0,13 0,37 0,3¿ 0,23 0,01 0,44 0,00 0,03 0,23 0,51

0,29 0,44 0,56 0,02 0,30 0,16 0,71 0,75 0,42 0,02 0,50 0,04 0,30 0,04 0,42

RESULTADOS 0,2 0,15 0,10

El total de bandas encontrado fue de 49. Las mismas fueronnumeradasde acuerdoa su movili¬ dad catódica,comenzando

por

la demenormovili¬ dad.

P.hassleri P. alba

P. nigra

Las bandas 3, 7

y

14 son constantes

para

las cuatroespeciesestudiadas.LasmuestrasdeP. rus-cifolia, P. nigra

y

P. hassleri presentan siempre la banda 33

que

apareciótambiénen un98%de los individuos de P. alba. La banda 32, también se presenta enalta frecuenciaen lascuatroespecies, siendoconstante

para

todoslosindividuos de P. nigrayP.hassleri.

Lasbandas 4,5y46 sólose encontraronenmuy

pocos

individuos de P.rusafolia,estando ausentes enel resto de lasespecies.

Lasbandas8,15, 16, 19, 27, 28, 44y48se hallan en baja frecuencia enlas cuatroespecies,estando alternativamente ausentes en algunas de ellas a saber: la 8enP. hassleri, la15enestaespecie

y

enP. nigra,la 19en P. hassleri

y

P.alba,la banda 44 sólo ausenteen P. nigra,la 27 en P.

_ruscifolia

y

P.alba

_y

28

y

48no fueron encontradas enningúnindividuo de P. alba.La banda 26 presentó frecuencia inter¬ mediaen P.hassleri,bajaen P.

_ruscifolia

y

P. alba

y

estuvo ausente en P.nigra.

Noseencontraronbandas"marcadoras"

y

ex¬

clusivasdeningunade lasespeciesestudiadas;

por

lotanto,alnoexistirun electroforegramacaracte¬ rístico

para

cada especie, no se consideróconve¬

nienteel confeccionar un

esquema para represen¬

tar a cada una de las especies,

ya

que cualquier

criterio depresenciaoausencia

que

seconsiderara distorsionaría mucholos datos.Por esto último es

que

el estudiodela variabilidadinterespecífica se realizósobrelabasede las frecuenciasobservadas de cada bandaproteicaen cadauna de las especies. Dichas frecuencias observadas se resumen en la Tabla1.

Las distanciasTaxonómicas Promedio

y

Man¬

hattan, calculadas considerando los datosindica¬ dosenlaTabla 1 seregistraronenlasTablas 2

y

3 respectivamente.

LaFigura2 muéstralos de losfenogramasrea¬ lizados: los obtenidos

por

el métodode mediasno ponderadas(UPGMA),unobasadoenla matrizde distancias Taxonómicas Promedio (Tabla 2)

_y

el otro en la de distanciasManhattan (Tabla 3).Se indican también loscoeficientes de correlación co-fenética

y

el coeficiente decongruencia.

La Figura3esel Arbol de Valor Mínimo, obte¬ nidoapartirde losdatosdelaTabla3.

P. ruscifolia r

-

0,945

A

6 5 A

P. hassleri

d

P. alba P. nlgra

P. ruscifolia r

-

0,900

B

COEFICIENTEDECONGRUENCIAc•0,988

Fig.2.

—

Fenogramasobtenidos mediante el métodode paresnopesados basados enmediasaritméticas (UPG¬ MA). A:Fenograma basadoen DistanciasTaxonómicas Promedio.B:Fenogramabasado enDistanciasManhattan.

P. nigra

P. alba P. hassleri

5,35 4,35

en

lo

--I

P. ruscifolia Fig.3.

—

Arbol de Valor Mínimo(RetículodePrim)

DISCUSION

Burkart(1976)_incluyea las cuatroespeciesestu¬ diadasen el presente trabajodentrode la sección Algarobia

y

considera a P. alba

y

P. nigra como pertenecientes ala serieChilenses yaP.

_ruscifolia

y

P. hassleri a laserie

_Ruscifoliae.

Si bien eltratamientosobre labase deestudios morfológicos (basados_{principalmenteen caracte¬} rísticasfoliares)llevado acabo

por

Burkart(1976)

determinó la inclusiónde P. alba

y

P, hassleri en

A.D. Burghardt y R.A. Palacios,Prosopis diferentesseries,lasdistanciascalculadassobrela xP.nigra)encontrados(Palacios,obs.personales); base de datoselectroforéticosdeproteínassemina- lo cual indicaría

poca

afinidad entre ambas. les indican una

gran

similitud entre estas dos

espe-

P.

_ruscifolia

esuna especieinvasora

que ocupa

cies

y

losdistintos métodos deagrupamiento son grandes espacios caracterizados

por

modificacio-congruentes enreunirías en unmismonúcleo taxo- nes naturales del ambiente(inundaciones

_por

cam-nómico. Los estudioscromatográficos(Palacios

_y

_{bio de loscauces}

_y

_desbordesde losríos, principal-Bravo, 1981)

_y

los análisis isoenzimáticos (Said- mentelosríosPilcomayo

y

Dulce)

_{y por}

la activi-man, 1984, 1985) coinciden en estimar una alta dad humana(sobrepastoreo,tala,

quema,

agricul-similitudentre estasdosespecies.Además,laexis- tura, etc.).El área de distribución coincideconlas tenciadeindividuos híbridosinterespecíficosentre de las otras tres especies, habiéndose detectado ambasessignificativa(once,segúnlo señalado

por

híbridoscon todas ellas(Palacios

_y

Bravo,1981).

Palacios

y

Bravo(1981),consideradacon respecto a LoshíbridosP.

_ruscifolia

x

P:albasonlos másfre¬ ios híbridos entre P. alba

y

la otra especiede la cuentes

pero

lapresenciade dichos híbridos se da principalmente en SantiagodelEstero, hallándose con menor frecuenciaenotrasprocedencias estu-similares

y

vivensimpátricamente enamplias re- diadas(Palacios,obs.personales);éstopodría indi-gionesde nuestro país,sin embargo los híbridos car

que

existen diferenciasgenéticasentre pobla-citadosson escasos:dos

para

la regiónchaqueña cionesdeP. albao de P.

_ruscifolia.

Estudios

prelimi-(Palacios

y

Bravo,1981)

y

dos en la provincia de nares (Burghardt,enpreparación) indicarían

que

lashomologíasproteicas entreprocedencias de P. P.nigraes unaespecie

que

tieneampliadistri- albasonmayores

que

lasexistentesentre poblacio-bución geográfica, desarrollándoseen zonas con nesde P.

_ruscifolia.

Laocurrenciade

mayor

canti-200mmdeprecipitaciónmediaanual,hasta 1200 dad de híbridosen

Sgo.

delEsteropuedeser

debi-mm

y

desde elnivel delmarhasta 2500 msm.Su daa condiciones ambientales

que

permitieron la afinidad

con

las otrasespeciesestudiadas no

pue-

manifestación de la hibridación. La presencia de de esclarecerse totalmente mediante la electrofore- asentamientos

europeos

enestá áreadatan de hace sisde proteínasseminales.Losestudios cromato- aproximadamente400años

y

ladevastación de la gráficos(Palacios

_y

Bravo,1981)señalan unamaÿ masa boscosa determinó la existencia de hábitats

yor

similitud entreP.nigra

y

P. alba

que

entrela abiertos

que

habrían permitido el desarrollo de primera

y

P.ruscifolia,sinembargo,estasdos

com-

mayor

cantidad de individuoshíbridos;no siendo, partendos manchasenforma exclusiva(Palacios

y

enestecaso, necesariamente correlacionadasu

pre-Bravo, 1981:26);asimismo, Saidman(1985)encon- senciaconuna

mayor

similitudgenéticaentre las tró

mayor

similitud isoenzimáticaentreP. alba

y

P. especiesinvolucradas. A

pesar

desusimilitud exo-nigra

que

entre ésta

y

P.

ruscifolia, pero

señala

que

morfológica (folíolos _{grandes) son} relativamente "enalgunosindividuos de P. nigra

y

P.

ruscifolia,

pocos

los individuos híbridos detectados en la na-las intensidades de coloración relativa de na-las ban- turalezaentreP.

_ruscifolia

y

P. hassleri, lo cual está das de ADH se apartan de lasesperadas, hecho relacionadoconlamenor similituddesus patrones

que

suegeriría una incipiente divergencia génica electroforéticos deproteínasseminales. entre estas especies

y

P. alba

y

P. hassleri". Los

distintos fenogramas obtenidos sobre la base del _CONCLUSIONES presenteestudio electroforético,a

pesar

deseralta¬

mentecongruentes (segúnlo indica el coeficiente

decongruenciacalculado)difierenen la ubicación guientes: de P. nigra

ya que

algunos la

agrupan

con P.

ruscifolia

y

otrosdentro del núcleo formado

por

P. misma serie:P.nigra.

P. alba

y

P. nigra son morfológicamente

muy

Entre Ríos(Naranjoetal.,1984).

Los puntos principales a destacar son los

si-a)Granhomología proteica interespecífica

que

no permite una identificación precisa mediante. alba

y

P. hassleri.Enel Arbol de ValorMínimo (Fig. electroforegramascaracterísticos, debido a la falta 3)sevisualiza

que

P.nigraesuntaxón intermedio de bandasmarcadoras.

entre P.

_ruscifolia

y

P. alba, más cercano a esta b) Alta similitud entre P. alba

y

P. hassleri, lo última;una similitud

más

baja conP. hassleri

po-

cualnoestáen concordancia consuposiciónenel dría producirsuagrupamientoalternativocon P. sistema taxonómicode Burkart(1976).

ruscifolia.

Las diferenciasentreP.hassleri

y

P.nigra

sonlas más pronunciadasa nivel electroforético; fologíaestápróximaa P. alba(Burkart, 1976)

y que

en este caso existe concordancia con la división los datoscromatográficos(Palacios

y

Bravo,1981),

infragenérica propuesta

por

Burkart (1976). Esta, isoenzimáticos (Saidman,1984, 1985)

_y

los aquí además, estáencierta formaevidenciada

por

los presentadosla colocanenuna posiciónintermedia

pocos

individuos híbridos deese origen(P.hassleri entreP. alba

y

P.

_ruscifolia.

c)Posiciónincierta deP.nigra,

que

por

su

d)_Separación manifiesta entre P. hassleri

y

P. ruscifolia,locualcoincideconlosdatos

cromato-gráficos(Palacios

_y

Bravo,1981)

_y

electroforéticos (Saidman, 1984,1985;Hunzikeret al., 1986;

Burg-hardt

y

Palacios,1981,1984).

Las evidenciaspresentadasenestetrabajo,con¬ juntamente con las de Saidman (1985)

_y

Hunziker etal.(1986),sugierenla realizacióndeunreplanteo

de las divisionesinfragenéricasen elgénero

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AGRADECIMIENTOS

Estetrabajo fue realizadogredasa subsidios otorgados por elC.O.N.I.C.E.T. ylaSECYT. Losautores deseanexpre¬ sarsuagradecimientoa losDres. Carlos A.Naranjo yLidia Poggioporla lectura crítica delmanuscritoysusvaliosas sugerencias.

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