Estudio morfológico y anatómico en núculas de Nepeta L. (Lamiaceae) del suroeste de España

Acta Botánica Malacitana 27: 15 - 25  Málaga, 2002 ESTUDIO MORFOLÓGICO Y ANATÓMICO EN NUCULAS DE NEPETA L. (LAMIACEAE) DEL SUROESTE DE ESPAÑA Ma Angeles MARTÍN MOSQUERO, Rocío JUAN y Julio PASTOR RESUMEN. Estudio morfológico)' anatómico en miculas de Nepeta L. (Lamiaceae) del suroeste de España. Se describe la micromorfología y la anatomía de las núculas en las cinco especies de Nepeta L. presentes en el suroeste de España: N. catana L., N. amethystina var. anticaria Ladero & Rivas Goday, N. multibracteata Desf., N. tuberosa L. subsp. tuberosa y N. apuleii Ucria, tanto al microscopio óptico (M.O.) como al microscopio electrónico de barrido (M.E.B.). Los resultados han permitido diferenciar tres tipos estructurales atendiendo básicamente a la ornamentación de la núcula. Además, los caracteres anatómicos han permitido delimitar los taxones estudiados fundamentalmente a nivel del epicarpo, mesocarpo y capa en empalizada. La excreción de mucílago en las núculas de N. amethystina var. anticaria ha permitido diferenciar claramente este taxón. Así mismo, atendiendo a los caracteres carpológicos estudiados, se propone una clave para diferenciar los citados taxones. Palabras clave. Núcula, morfología, anatomía, mucílago, Nepeta, Lamioideae. ABSTRACT. Morphological and anatomical studies on nutlets of Nepeta L. (Lamiaceae) from South-West Spain. The micromorphology and anatomy of nutlets of the five Nepeta L. species from South-West Spain: N. ca/aria L., N. amethystina var. anticaria Ladero & Rivas Goday, N. multibracteata Desf., N. tuberosa L. subsp. tuberosa y N. apuleii Ucria, are described with light and scanning electron microscopy. The results have showed the possibility to differentiate three structural nutlet types basically attending of nutlet ornamentation. Anatomical characters have allowed distinguish the examined taxa using epicarp, mesocarp and sclerenchymatic cell layer characters. The mucilage secretion of N. atnethystina var. anticaria nutlet has allowed easily define this taxon. Also, a key to differentiate the five taxa using carpological characters is provided. Key words. Nutlet, morphology, anatomy, mucilage, Nepeta, Lamioideae. INTRODUCCIÓN El género Nepeta L., de distribución fundamentalmente asiática (Willis, 1966), presenta su centro de evolución en esta zona, concentrando casi el 40% de las especies. Aunque Cantino (1992) lo incluye en la subfamilia Nepetoideae, tribu Menthea, más recientemente Budantsev & Lobova (1997) siguiendo a autores clásicos (Bentham, 1876; Briquet, 1895 - 1897; Wunderlich, 1967) lo incluyen en la subfamilia Lamioideae (tribu Nepeteae) caracterizada por presentar los estambres posteriores de mayor longitud que 16  M.A. Martín Mosquero et al. los anteriores. De los taxones reconocidos en la Península Ibérica (Ubera & Valdés, 1983), se estudian cinco presentes en el Suroeste de España: N. catana y N. amethystina var. anticaria de la sección Nepeta y N. tuberosa subsp. tuberosa, N. multibracteata y N. apuleii de la sección Subinterruptae (Benth.) Ubera & Valdés. De entre las especies estudiadas, N. tuberosa subsp. tuberosa es el taxón más ampliamente distribuido, encontrándose de forma ruderal en suelos básicos de todo el área de estudio, mientras que el resto de taxones presentan hábitats más restringidos. Este género ha sido ampliamente estudiado desde un punto de vista taxonómico, como muestra el trabajo de Hedge (1962) sobre el complejo de N. fissa Benth., la revisión de Ubera & Valdés (1983) en las especies ibéricas del género, y la de Negrín Sosa & La Serna Ramos (1985) en la Macaronesia, o los trabajos de Budantsev (1991a, b, 1992a, b, c, d, 1993a, b) sobre distintos géneros y secciones de la tribu Nepeteae. Respecto a las núculas, comentar los trabajos clásicos sobre Lamiaceae de Wagner (1914), Fabre & Nicoli (1965) y Wojciechowska (1966), que incluyen algunas especies de Nepeta de las que sólo están presentes en el área de estudio N. catana y N. tuberosa. Otros autores también han mostrado interés por la carpología del género pudiéndose destacar los trabajos de Budantsev (1993c, d) y Budantsev & Lobova (1997) en la tribu Nepeteae y el de Ubera (1981a) en la mayoría de las especies ibéricas. MATERIAL Y MÉTODOS Las núculas se fijaron en FAA durante un mínimo de 24 horas, pasándolo seguidamente a etanol de 70% que actuó de líquido conservante hasta que fue analizado. Los testigos se encuentran depositados en el Servicio General de Herbario de la Universidad de Sevilla (SEV) (ver Anexo). El estudio morfológico se llevó a cabo en núculas maduras, fijadas y sometidas a punto crítico. Dicho material se montó en portas utilizando adhesivo de doble cara. A continuación se metalizó con oro-paladio y posteriormente se examinó con un microscopio electrónico de barrido (M.E.B.) Philips LX-30. Los datos de longitud y anchura están basados en el muestreo de 40240 núculas por taxón. En el estudio anatómico se han utilizado núculas en distinto estado de madurez, fijadas y deshidratadas mediante la serie de alcohol butílico terciario (Johansen, 1940). Posteriormente, se incluyeron en parafina y se cortaron a 9-12 mm de grosor. Una vez montadas las secciones, se tiñeron con safranina alcohólica al 1% y fast-green alcohólico al 0.1%. Estas preparaciones se montaron de modo permanente para su posterior observación al M.O. Los dibujos de los cortes anatómicos se realizaron con ayuda de una cámara clara. Para la terminología se ha seguido fundamentalmente a Font Quer (1993) y Stearn (1992). Para detectar la presencia de mucílago, las núculas se colocaron durante un máximo de 48 horas en cámaras húmedas y se les realizó el «Test del agua destilada» (Alburquerque & Andrade, 1998). Aquellas en las que se detectó la presencia de mucílago se pasaron a una solución de fast-green (0.1%) en alcohol de 70° durante unos segundos, que tiñó ligeramente el mucílago y permitió realizar las medidas del grosor del halo. Estos datos están basados en un muestreo de 25 núculas por taxón. Al mismo tiempo, utilizando una cuchilla y una lanceta se tomaron muestras de mucílago y se montaron en portaobjetos limpios, sobre las que se colocó un cubreobjetos previamente humedecido con una gota de agua destilada. Los elementos del mucílago en estas preparaciones fueron analizados con ayuda del M.O. y descritos según su forma. A mes t 17 Nepeta del SO de España RESULTADOS Las núculas maduras de los cinco taxones estudiados muestran una gran variabilidad en cuanto al tamaño (0.9 -2.6 x 0.41.6 mm). Son leñosas, y en general de contorno elíptico u oblongo y ligeramente trígonas, aunque en N. apuleii el contorno puede ser obovado. El ápice y la base suelen ser redondeados o subtruncados. El hilo, de morfología más o menos reniforme y aspecto esponjoso, suele ocupar de 1/3 a 1/4 de la cara ventral de la núcula, presentando con frecuencia depósitos esféricos de ceras. Las núculas tienen simetría dorsiventral y generalmente son de color negro o pardo-oscuro. Su superficie puede ser lisa, coliculada o tuberculada, estando frecuentemente constituida por células poligonales de paredes radiales no visibles a más o menos superficiales, con un surco en su unión, y paredes tangenciales externas generalmente estriadas. En todos los taxones examinados, salvo en N. apuleii, se ha observado un indumento, irregularmente distribuido o bien restringido al ápice, constituido por pelos eglandulares bicelulares cuyo tamaño oscila entre 10 - 35 p.m. En el pericarpo siempre se han diferenciado epicarpo (epi), mesocarpo (mes), capa en empalizada (c.c.) y endocarpo(end) (fig. I). El epicarpo generalmente está constituido por una capa de células parenquimáticas isodiamétricas, rectangulares o alargadas radialmente, intensamente teñidas y de paredes delgadas, aunque en N. amethystina var. anticaria también pueden observarse células mucilaginosas (c.m.). El mesocarpo normalmente está formado por una capa de células de isodiamétricas a rectangulares y de paredes delgadas, salvo en N. amethystina var. anticaria que puede presentar hasta tres capas. La capa en empalizada está formada por esclereidas alargadas radialmente, en cuyo lumen pueden o no observarse un número variable de cristales. Figura I. Esquema de la sección del pericarpo. A: N. amethystina var. anticaria. B: N. apuleii. Cutícula: C; epicarpo: epi; mesocarpo: mes; capa en empalizada: c. e.; endocarpo: end; testa: t; célula mucilaginosa: c. m. Escalas: 50 1.1.m. Drawings of section ofpericarp. A: N. amethystina var. anticaria. B: N. apuleii. Cuticle: C; epicarp: epi; mesocarp: mes; esclerenchymatic cell layer: c. e.; endocarp: end; seed coat: t; mucilaginous cell: c. m. Scale bars: 50/.Lm El endocarpo está constituido por una capa de células de rectangulares a isodiamétricas de paredes delgadas, algunas de las cuales presentan engrosamientos escalariformes. La testa es bastante similar en los cinco taxones analizados, ya que está constituida por una capa de células más o menos isodiamétricas y de paredes delgadas que pueden presentar la pared tangencial externa cóncava o convexa. Las características generales de las núculas de los cinco taxones estudiados se pueden ver en la tabla 1. Las observaciones realizadas han permitido diferenciar los siguientes tipos 18  M.A. Martín Mosquero et al. estructurales basados fundamentalmente en la ornamentación de la núcula: Tipo I Núculas de 1.2-1.6 x 0.7-1.0 mm, sin mucílago. Superficie lisa con leves rugas longitudinales, a veces con pequeños colículos apicales. Normalmente, en la región apical se observan pelos eglandulares bicelulares de 1520 p.m de longitud, irregularmente dispuestos y que pueden extenderse hacia la mitad de la cara ventral. Las esclereidas de la capa en empalizada tienen un lumen central irregular, alargado radialmente, donde con frecuencia se observa un cristal de 2-7 p.m de diámetro (fig. 2 a-e). Entre los taxones examinados únicamente N. catana tiene este tipo de núcu las. de mucílago, y a la forma y diámetro de los tubérculos, se pueden diferenciar dos subtipos. El subtipo III A , que únicamente incluye a N. amethystina var. anticaria, se caracteriza por presentar mucílago, y los tubérculos son truncados, de aproximadamente 100 p.m de diámetro, densamente dispuestos. El mucílago de este taxón es transparente, poco consistente y homogeneo. El grosor de su halo es de 0.1 - 0.3 mm y en su matriz se observan espinas patentes, hebras helicoidales y elementos peltados (fig. 3 a-h). Por otro lado, el subtipo M B , que incluye las restantes especies, carece de mucílago, y presenta tubérculos redondeados de menor tamaño (50 p.m de diámetro), que se disponen densamente en N. multibracteata y laxamente en N. apuleii (fig. 3 i-u). Clave de ntículas Tipo II Núculas de 0.9-1.4 x 0.4-0.8 mm, sin mucílago. Superficie coliculada, a veces con pequeños tubérculos en el ápice. Ocasionalmente, en la región apical, se observan pelos eglandulares bicelulares de IS25 pm de longitud, irregularmente dispuestos. Las esclereidas de la capa en empalizada tienen el lumen irregularmente estrellado, donde se observan uno o varios cristales de 1-2 pm de diámetro (fig. 2 f-I). Sólo uno de los taxones estudiados se incluye en este Tipo: N. tuberosa subsp. tuberosa. Tipo III Núculas de 1.1-2.6 x 0.7-1.6 mm, con o sin mucílago. Superficie tuberculada, siendo los tubérculos más pronunciados en la región apical. Las esclereidas de la capa en empalizada, tienen el lumen irregularmente estrellado carente de cristal o bien con uno o varios cristales de 1-7 p.m de diámetro. En este tipo se incluyen N. atnethystina var. anticaria, N. tnultibracteata y N. apuleii. No obstante, atendiendo a la presencia/ausencia I. Núculas lisas o coliculadas  2 1'. Núculas claramente tuberculadas  3 2. Ntículas claramente coliculadas, a veces con pequeños tubérculos apicales. Pericarpo de hasta 65 pm de grosor. Lumen de las esclereidas irregularmente estrellado   N. tuberosa subsp. tuberosa 2'. Núculas lisas, a veces con pequeños colículos apicales. Pericarpo ^ 80 pm de grosor. Lumen de las esclereidas alargado radialmente   N. ca/aria 3. Núculas ^ 2 mm, con mucílago. Tubérculos de casi I 00 pm de diámetro. Capa en empalizada 60 pin de grosor. Mesocarpo ^ . 20 pm, con células no teñidas   N. ainethystina var. anticaria 3'. Núculas 5_ 1.6 mm, sin mucílago. Tubérculos de aproximadamente 50 p.m de diámetro. Capa en empalizada 55 pm de grosor. Mesocarpo < 10 jim, con células intensamente teñidas  4 4. Tubérculos laxamente dispuestos. Hilo ocupando casi 1/3 de la cara ventral. Lumen de las esclereidas sin cristales. Núculas glabras   N. apuleii 4'. Tubérculos densamente dispuestos. Hilo ocupando aproximadamente 1/4 de la cara ventral. Lumen de las esclereidas con cristales. Núculas generalmente con indumento apical  N. multibracteata Nepeta del SO de Espana  19 , 4..ii . F.--'s ---  ,,,:- . -: .,' . ;. ... • -: :: • ‘0.1  - , , , ,,, O;., r., , ...... n 4 .,.., . 1- , . t , ... .-,A,. i . ;- . / 41' N. • ''''' , k .  .  . . . '  ,.  ..  .  .. B A Figura 2. NOculas de Nepeta. A — E, Tipo 1: N. catana. F— L, Tipo II: N. tuberosa subsp. tuberosa. Contorno dorsal: A, F; contorno ventral: B, G; detalles de la superficie: C, D, H — K; sección del pericarpo: E, L. Escalas: 201.im (K, L); 50 pm (C, D, E, J); 200 pm (N, I); 500 pm (A, B, F, G). Nepeta's outlets. A —E, Type I: N. catana. F — L, Type II: N, tuberosa subsp. tuberosa. Dorsal face: A, F; ventral face: B, G; details of surface: C, D, H — K; section of per/carp: E, L. Scale bars: 20 pm (K, L); 50 pm (C, D, E, J); 200pm (N, I); 500 pm (A, B, F, G). 20  M.A. Martín Mosquero et al. DISCUSIÓN Los resultados obtenidos permiten diferenciar los taxones presentes en el área de estudio. De acuerdo con Wagner (1914), Wojciechowska (1966) y Ubera (1981a), la mayoría de las especies presentan núculas tuberculadas. Según Budantsev & Lobova (1997), la presencia de una superficie lisa o tuberculada se relaciona con la distribución del género, presentándose la mayoría de los taxones con núculas lisas hacia el este y los de superficie coliculada a tuberculada hacia el oeste. De los tres tipos propuestos atendiendo básicamente a la ornamentación de las núculas, el I y II incluyen a N. catana y N. tuberosa subsp. tuberosa, respectivamente, y el resto se incluye en el tipo III. Con anterioridad, Budantsev (1993c) y Budantsev & Lobova (1997) establecieron en Nepeta dos grupos atendiendo a la ornamentación de la núcula. Uno integrado por especies con núculas lisas, coincidiendo con el tipo I, en el que además de N. catana incluyen especies pertenecientes a otras secciones como N. sibirica Aschers. o N. formosa Kudrj. (sección Macronepeta Benth.), N. fordii Hemsl. (sección Appendiculatae Wu & Hsuan), N. longibracteata Benth. (sección Glechomanthe Pojark), N. nervosa Royle o N. crispa Willd. (sección Spicatae Benth.), o N. bra cteata Benth. y N. petraea Benth. (sección Micronepeta (Boiss.) Rech.). Y el otro representado por especies con núculas ornamentadas con tubérculos, verrugas o espinas. En este grupo que coincide con los tipos II y III, además de incluirse especies de la sección Nepeta (N. aniethystina s. I. y N. tuberosa s. I.), también se consideran otras pertenecientes a las secciones Micranthae (Boiss.) Pojark., Setanepeta Budantsev o Schizonepeta Benth. Respecto al indumento, se han observado pelos eglandulares, con un número variable de células, en todos los taxones estudiados salvo en N. apuleii. Wagner (1914), Budantsev (1993d) y Budantsev & Lobova (1997) en otros géneros de la tribu Nepeteae como Lophanthus, Agastache y Meehania, y Wojciechowska (1966) en N. nuda L. y N. camphorata Boiss. & Heldr., también indican la presencia de pelos eglandulares. Los pelos glandulares son menos frecuentes en el género habiendo sido observados únicamente en N. teydeae Webb & Berth. endémica de la región Macaronésica (Negrín Sosa & La Serna Ramos, 1985). No obstante, la presencia de pelos puede variar dentro de una especie, así Ubera (1981a) encuentra en N. nepetella L. dos grupos de poblaciones, uno con núculas glabras y otro con pelos. Anteriormente Wagner (1914) y Fabre & Nicoli (1965) no habían observado pelos en las núculas de Nepeta. Desde un punto de vista anatómico, el epicarpo es la región con mayor variabilidad entre los taxones estudiados, reflejándose esto en la formación de distintos accidentes superficiales. Entre las especies con tubérculos, y de acuerdo con Ryding (1995) y Budantsev & Lobova (1997), se pueden diferenciar por un lado las que presentan células mucilaginosas en la parte central de los tubérculos, como ocurre en N. amethystina var. anticaria o en algunas especies de Drepanocaryum o Lophanthus; y por otro las que carecen de dichas células, como N. multibracteata y N. apuleii. Según Ryding (1995) se observa una tendencia evolutiva hacia la pérdida de células mucilaginosas. Respecto al mesocarpo, de acuerdo con Wagner (1914), Wojciechowska (1966), Makapova (1967) y Budantsev & Lobova (1997), aunque lo normal es que presenten al menos una capa de células pequeñas, rectangulares e intensamente teñidas, N. atnethystina var. anticaria constituye una excepción ya que presenta un número variable de capas, con células de mayor tamaño, irregulares y sin teñir. En el caso de la capa en empalizada, según Nepeta del SO de España  21 Figura 3. Ntículas de Nepeta. A — H, Subtipo III,: N. amethystina var. anticaria. I - N, Subtipo III B : I — K, N. apuleii; L — N, N. multibracteata. Contorno dorsal: A, I; contorno ventral: B — L; detalles de la superficie: C — F, J, K, M; detalle del mucílago: G; sección del pericarpo: H, N. Escalas: 20 p.m (K); 50 pm (C, D, H, J, M, N); 100 p.m (E, F); 2001m (G); 500gm (A, B, I, L). Nepeta's outlets. A — H, Subtype Ill,: N. amethystina var. anticaria. I - N, Subtype Ill B .. I — K, N. apuleii; L — N, N. multibracteata. Dorsal face: A, I; ventral face: B — L; details of surface: C — F, J, K, M; details of mucilage: G; section of pericarp: H, N. Scale bars: 20 pin (K); 50 pm (C, D, H, J, M, N); 100 pm (E, F); 200pm (G); 500 pm (A, B, I, L). 22  M.A. Martín Mosquero et al. Budantsev & Lobova (1997) parece existir una relación entre núculas lisas/lumen pequeño y núculas tuberculadas/lúmenes grandes y alargados; no obstante, de acuerdo con Wojciechowska (1966), N. catana presenta esclereidas con lumen alargado radialmente a pesar de sus núculas lisas. La presencia de cristales en el lumen, que es común en la mayoría de los taxones (Wagner, 1914; Wojciechowska. 1966; Ryding, 1995 y Budantsev & Lobova, 1997), no se ha observado en N. apuleii. En cuanto al mucílago no parece ser un carácter muy común en Nepeta, ya que Grubert (1974, 1981) sólo destaca su presencia en cinco especies, y Budantsev & Lobova (1997) en cuatro de las 92 especies analizadas en su trabajo. En el área de estudio y de acuerdo con estos autores, N. amethystina s. I. es la única que presenta células mucilaginosas, localizadas en los tubérculos, aunque de acuerdo con Hedge (1962) no parece existir una correlación entre la ornamentación de la núcula y la presencia o ausencia de mucílago. Por otra parte, Budantsev & Lobova (1997) establecen una correlación entre la presencia de mucílago y el lumen estrellado de las esclereidas, que no se ha observado en la mayoría de las especies aquí estudiadas salvo en N. amethystina var. anticaria. Por los resultados obtenidos, se observa que las dos secciones representadas en el área de estudio tienen cierta variabilidad, ya que la sección Nepeta incluye los tipos I y 111,, y la sección Subinterruptae los tipos II y flI p . Según Ubera (1983), la sección Nepeta está bien definida desde un punto de vista cariológico, presentando un número básico secundario x = 17 que probablemente se originó de x = 18 por aneuploidía; en cambio la sección Subinterruptae presenta un número básico x = 9, al igual que las secciones Oxynepeta Benth. y Orthonepeta Benth. Si se consideran datos palinológicos (Ubera, 1981b) la sección Subinterruptae se caracteriza por un supraretículo bien marcado, mientras que en la sección Nepeta es variable. Teniendo en cuenta exclusivamente los caracteres anatómicos aquí analizados, se pueden diferenciar claramente las dos secciones: así, la sección Nepeta presenta capa en empalizada 60 pm y cristales de hasta 7 pm de diámetro, mientras que la sección Subinterruptae tiene la capa en empalizada 55 pm y cristales, cuando están presentes, de hasta 2 pm de diámetro. En el caso de la sección Nepeta, y de acuerdo con Ubera (1981a, b) y Budantsev & Lobova (1997), hay que indicar que N. catana, con núculas lisas y polen con retículo poco marcado, es muy diferente a las restantes especies de la sección, lo que apoyaría la propuesta de Pojarkova (1967, sec., Budantsev & Lobova, 1997) de establecer una subsección dentro de la sección Nepeta que incluiría a N. cataría. Por último, en cuanto a la dispersión, la mayoría de las especies de Nepeta suelen comportarse como balistas pasivos (Bouman & Meeuse, 1992), aunque en N. amethystina var. anticaria el mucílago excretado por las núculas podría actuar como sistema de fijación al igual que observaron Hutchings & Price (1999) en N. glechoma Benth. ANEXO Material estudiado Nepeta catana L. SEVILLA: Entre Cazalla de la Sierra y San Nicolás del Puerto, junto a la ribera del Huéznar, 19.V111.1997, Martín Mosquero (SEV 149256). Entre la Estación de Cazalla de la Sierra y Constantina, junto a la ribera del Flueznar, 19.IX.1997, Martín Mosquero y Santa-Bárbara (SEV 149412). N. amethystina var. anticaria Ladero & Rivas Goday MÁLAGA: Antequera, camino de subida al co co u ‘.0 Nepeta del SO de España  23 co C) > O o O CD  Lrs  scs cDT,  ctl  s.rs  tes  Cs  s  ,  s CD  6  c-,1  ..r.,  c..] , r)  '711ccS CD C -O ctl csi  c • ir.  00 cc C V su a>  s.. . - ct In  x Ir., -7t  cA  .1-  , 0 u ,  s  ,  s  s  > O  sr's  O CA  O c.> ,_.  In co tn co cA  O ,r) SZIS - 1C -  CV CV CO •7100 f--- 00 ct  5 17. ...  I  tj)  e  I  e  e  e lrl C) c) o O  CA cc C) CA  i.. O  rA  rA s..0 — CD • Ir)  CD cct  —  00 kn O • rA 00 sU r'' co E ---- = 7$ . -.  ...._-, o '0 cd "O 8 O.  --1 =  E  = - c 7 d =. E =  E  o.  ........ ct '  E  .......  = =..  o  E ct  o'  o ai - 5 =  c  a, o 0 - - 5  .......  7,7,  ,-.  E ‘--. u 7:7)  ,,,  o. E" o <.-J  o ,.  u  o  <,  'S  E"  ,...,  u  . - r,,,'  u O <1 O C  s O  U , c.:1 C. 0 M al.,  O  .r3  17.,. 0  Cl  '-ciTi o. 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