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FENOLOGÍA Y BIOLOGÍA FLORAL SISTEMAS DE CRUZAMIENTO. AUTO-INCOMPATIBILIDAD

Fenología y biología floral. Dicogamia, polinización y visitantes florales

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Esta actividad está destinada al estudio de la fenología y biología floral para la detección de la dicogamia (protandria o protoginia) en individuos hermafroditas y monoicos, como mecanismo que potencialmente evita interferencias entre el androceo y gineceo, y favorece en algunos casos (protoginia) la xenogamia o fecundación cruzada entre plantas diferentes [2,3,4].
● El estudio de la fenología floral implica la observación y seguimiento de las fases masculina y femenina de una flor hermafrodita durante su desarrollo, detectando los cambios morfológicos y cromáticos que se producen en los distintos verticilos florales (cáliz, corola, androceo y gineceo) e interpretando su significado fisiológico. Estos cambios que permiten la identificación de las distintas fases de la flor (botón, fase masculina con liberación de polen, fase femenina con estigma maduro receptivo, marchitez y fructificación), requieren observaciones in vivo (campo o vivero) y en el laboratorio mediante técnicas específicas con captación de imágenes en la lupa o microscopio óptico [3].
● La evaluación de los cambios en los verticilos florales, recursos del androceo y gineceo y la disponibilidad de los reclamos florales (polen y néctar), permite identificar los síndromes y revelar los posibles vectores de polinización más destacables (anemofiliaentomofilia y/o ornitofilia). El interés de esta evaluación radica en que los vectores de polinización pueden considerarse como corresponsables de los cruces fértiles y del éxito reproductivo de las poblaciones y, por tanto, posible factor de erosión de las mismas [4].
● Integrada en esta actividad, se considera que la observación de los visitantes florales y posibles polinizadores en Neochamaelea pulverulenta (Cneoraceae), especie endémica de Canarias, es de crucial importancia para la estimación del flujo génico (polínico) entre fenotipos sexuales y su posterior confrontación con los estudios moleculares de análisis de paternidad.

Sistemas de cruzamiento. Tasas de auto-alo-xenogamia. Auto-incompatibilidad

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La detección de los sistemas de cruzamiento, autogamia y xenogamia, se estima de manera indirecta mediante el cálculo de las tasas o niveles de xenogamia o alogamia según los recursos del androceo (masculinos) y del gineceo (femeninos) de la flor determinado por el ratio o relación Polen/Óvulo de Cruden [5,6] y, de forma directa, mediante cruces experimentales de polinización.
● El ratio Polen/Óvulo por flor o índice de xenogamia, se puede estimar evaluando el nº de granos de polen que producen las anteras de una flor en relación al nº de óvulos de esa misma flor o de otra flor de la misma planta. Los cocientes P/O obtenidos se clasifican en diferentes categorías según Cruden [5], desde valores que indican autogamia obligada (18-39) o cruces en una misma planta, hasta valores que revelan xenogamia obligada (2.108-195.525) o cruces obligados entre plantas diferentes.
● Los cruces experimentales de polinización permiten evaluar directamente la xenogamia mediante la detección de auto-incompatibilidad. Esta actividad requiere embolsamientos tanto de las flores receptoras de polen como de las flores dadoras y posteriormente, la realización de polinizaciones manual: auto-cruces (entre flores del mismo individuo) y alo-cruces (entre flores de plantas diferentes). Finalmente, se evalúa según la producción de semillas obtenidas en los auto y alo-cruces, aplicando el índice ISI de auto-incompatibilidad  [7,8] que clasifica a las especies desde completamente auto-incompatibles (0-3%) a completamente auto-compatibles (100%).
● Es posible confirmar la naturaleza de la auto-incompatibilidad  observando al MO (tinción fluorescente) la emisión e interrupción de los tubos polínicos en el gineceo de las flores auto-polinizadas. Según la zona de interrupción de los tubos polínicos es posible identificar el mecanismo de auto-incompatibilidad: en el estigma (SSI), en el estilo (GSI) y en el ovario y/o óvulo (LSI).

Neochamaelea. Análisis de paternidad. Flujo génico polínico entre fenotipos sexuales.

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Los análisis de paternidad en Neochamaelea pulverulenta (Cneoraceae), género monoespecífico y endémico de Canarias, se justifican por el interés especial que tiene esta especie en los estudios evolutivos de los sistemas sexuales, dado su complejo y poco frecuente sistema sexual. Sus poblaciones naturales suelen presentar cuatro fenotipos sexuales o tipos de individuos: duodicógamos (DD), protándricos (PA), protogínicos (PG) y masculinos (M) [9, 10].
● La técnica molecular por microsatélites con análisis de paternidad, aportará información sobre la diversidad y estructura genética de las poblaciones muestreadas y revelará la magnitud del flujo efectivo de polen entre los distintos fenotipos, individuos o plantas, así como la distancia media del alcance polínico (para lo cual es muy útil conocer los polinizadores de la especie). Asimismo, se requieren estudios fenológicos previos con elaboración de diagramas fenológicos de los cuatro fenotipos sexuales, con el fin de mostrar la sincronía en el tiempo de las flores masculinas y femeninas entre los fenotipos implicados [9,11,12,13].
● Con el fin de obtener información acerca de la diversidad genética poblacional se muestrean hojas tanto de los parentales con fenotipos sexuales conocidos (DD, PA, PG, M) como de la progenie obtenida de semillas de los mismos. De esta manera se obtiene la contribución genética materna de cada plántula (muestra de la planta madre) y se puede inferir la contribución paterna (flujo polínico) mediante los análisis de paternidad, que revelarán los fenotipos donantes de polen efectivos. Asimismo, los genotipos de la progenie y el análisis espacial de la dispersión polínica, revelará la cantidad de polen inmigrante aportado desde áreas externas a la estudiada.

Andryala. Biodiversidad molecular del género en Madeira (ISSR)

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Andryala (Asteraceae) es un género mediterráneo-macaronésico que cuenta en Madeira con dos especies endémicas (A. glandulosa y A. crithmifolia) y un posible taxon híbrido. A. glandulosa es una especie relativamente común (cuyas subespecies bien diferenciadas probablemente merecen rango específico), mientras que A. crithmifolia incluye dos subespecies (CR) raras y amenazadas [14,15]. Aunque existen filogenias moleculares recientes incluyendo la mayoría de las especies del género, se conoce muy poco sobre la variabilidad genética a nivel poblacional en los endemismos de Madeira.
● El estudio de la diversidad genética poblacional en este género usando los marcadores moleculares ISSR, permitirá caracterizar la variabilidad y estructura genética de las poblaciones en Madeira, testar la hibridación y comprender las relaciones filogenéticas y procesos de radiación de las dos especies. Asimismo, permitirá comparar la diversidad genética en especies raras frente a sus congéneres ampliamente distribuidos e identificar las poblaciones con escasa variabilidad genética detectando posibles cuellos de botella para implementar eventuales medidas de conservación.