Aspectos genéticos y ecofisiológicos de la expresión sexual en Simarouba glauca L, un árbol dioico del bosque tropical seco.

Abstract

Se estudiaron las características morfológicas y fisiológicas de individuos adultos (hembras y machos) y juveniles de Simarouba glauca, un árbol dioico del bosque tropical seco de Costa Rica, y se examinaron marcadores moleculares mediante la técnica de PCR (reacción en cadena de la polimerasa) con el objetivo de diferenciar el sexo de los individuos en ausencia de eventos reproductivos. Las características morfológicas evaluadas fueron la altura, el diámetro, la densidad aparente y real del tronco; y el área, el peso y el grosor de las hojas. El estudio fisiológico involucró la medición del potencial hídrico de las hojas a diferentes hora del día y en etapas fenológicas diferentes, de ciclos diurnos de conductividad estomática obtenidos durante las fases vegetativa y reproductiva, y el análisis foliar de nitrógeno y de fósforo. Los resultados se analizaron utilizando el paquete estadístico SAS. No se encontraron diferencias significativas en la morfología ni en el comportamiento fisiológico de individuos hembras, machos y juveniles, con la excepción de la altura y el diámetro de los troncos y del peso y el área foliar, que fueron significativamente menores y mayores respectivamente en los árboles juveniles. Estos resultados, que abarcan aspectos morfológicos y fisiológicos analizados de manera integral, indican que el costo reproductivo de hembras y machos de S. glauca posiblemente no difiere. Sin embargo, es probablemente necesario extender las observaciones por periodos de tiempo mayores, debido a que la diferenciación sexual ocurre con frecuencia a lo largo del ciclo de vida de los árboles, por lo que eventuales diferencias entre los sexos pueden expresarse solo cuando éstos han alcanzado edades superiores a las consideradas en este estudio. La utilización de marcadores moleculares empleados exitosamente para diferenciar el sexo de individuos de Silene latifolia y aplicados al estudio de la expresión sexual de S. glauca no permitió diferenciar individuos hembras y machos. Esto se debió posiblemente a que las regiones de amplificación de los imprimadores en S. glauca no son las mismas que en S. latifolia, o a que las regiones de amplificación examinadas se encontraban presentes tanto en individuos hembras como machos. No se descarta que la expresión sexual en S. glauca puede depender de factores ambientales que controlan la activación y la represión selectiva de genes involucrados en la reproducción. Se recomienda el uso de otros marcadores moleculares para la determinación del sexo en árboles tropicales, y extender estas observaciones a árboles adultos creciendo en su ambiente natural durante periodos más largos.

I studied the morphological and physiological characteristics of adult (male and female) and juvenile Simarouba glauca trees, a dioecious species of the dry forest of Costa Rica. I also examined the use of sex-linked molecular markers to differentiate the sex of trees in the absence of reproductive events, using the Polymerase Chain Reaction (PCR) technique. The morphological features evaluated were tree height and diameter, wood density, and leaf area, weight and thickness. Physiological observations included the measurement of leaf nitrogen and phosphorus content, leaf water potential (ΨW), and diurnal and seasonal courses of stomatal conductance (gS) measured at different times of the day and during the vegetative (wet) and reproductive (dry) seasons. The results were analyzed using SAS statistical analysis systems for observations repeated in time. No statistically-significant differences were found in the morphology and in the physiological behavior of adult male, female and juvenile trees, with the exception of tree height and diameter which were significantly lower in juvenile than in adult individuals, and of leaf area and weight which were greater in juvenile than in adult trees. These results, which include morphological and physiological traits considered from a whole-plant perspective, suggest that the reproductive cost of male and female S. glauca trees does not differ. However, it is necessary to extend these observations for longer periods because sexual differentiation and dimorphism frequently occur throughout the life cycle of the trees, and differences between the sexes may appear only after the trees have reached older ages than those evaluated in this study. The use of sex-linked molecular markers successfully employed to identify the sex of Silene latifolia plants and applied to the study of sex expression in S. glauca did not allow the identification of male and female plants in this species. This was probably due to the amplification of different regions in S. glauca as compared to S. latifolia, or to the presence of the amplified regions in both male and female S. glauca trees. It is also possible that sex expression in S. glauca depends on environmental factors that trigger the selective activation and repression of genes involved in reproduction. It seems important to test the use of other molecular markers to differentiate the sex of dioecious tropical plants, and to extend these observations to older trees growing in their natural forest environment.