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Hidrobiológica

versión impresa ISSN 0188-8897

Hidrobiológica vol.26 no.2 México may./ago. 2016

 

Artículos

Dictyota chalchicueyecanensis sp. nov. (Dictyotales, Phaeophyceae) en el Golfo de México: evidencias moleculares y morfológicas

Dictyota chalchicueyecanensis sp. nov. (Dictyotales, Phaeophyceae) in the Gulf of Mexico: Molecular and Morphological Evidence

Jorge G. Lozano-Orozco1  2  * 

Abel Sentíes2 

Francisco F. Pedroche3 

Jhoana Díaz-Larrea2 

1 Estudiante del Doctorado en Ciencias Biológicas y de la Salud, Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Iztapalapa, A.P. 55-535, CDMX, 09340. México

2 Departamento de Hidrobiología, Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Iztapalapa, A.P. 55-535, CDMX, 09340. México

3 Departamento de Ciencias Ambientales, CBS, Universidad Autónoma Metropolitana-Lerma, Lerma de Villada, Estado de México 52007. México


Resumen:

Antecedentes:

Las especies del género Dictyota presentan una alta plasticidad fenotípica que contrasta con escasos caracteres morfológicos diagnósticos, lo cual ha llevado a identificar especies con cierta incertidumbre en el Golfo de México. Estudios recientes a nivel mundial refieren filogenias de especies de Dictyota, los que serán la base para contrastar e interpretar los resultados de este estudio.

Objetivos:

En este trabajo se determina la presencia de una nueva especie para la ciencia del género Dictyota, encontrada en tres localidades del estado de Veracruz, México (Playa Hermosa, Punta Puntillas y Villa Rica).

Métodos:

Se realizaron análisis filogenéticos y moleculares de secuencias parciales de los genes psbA y cox1, que fueron complementados con análisis morfológicos.

Resultados:

En los análisis filogenéticos de las secuencias parciales de los genes psbA y cox1, se obtuvo que las muestras de la nueva especie forman un clado monofilético bien soportado. Además, los índices de divergencia genética obtenidos, se encuentran dentro de los valores interespecíficos para el género, lo que permite segregar a Dictyota chalchicueyecanensis sp. nov. de las demás especies del género. Morfológicamente esta nueva especie se caracteriza por presentar un talo erecto, sin iridiscencia, de consistencia rígida al tacto, con pie de fijación al sustrato de forma discoide, de color café claro in situ, ápices redondeados, ramificación dicotómica, con márgenes dentados de forma triangular a espinosa dirigidos hacia los ápices. Esporangios aislados o agrupados en ambas superficies del talo que regularmente germinan en las porciones interdicotómicas basales del mismo.

Conclusiones:

Los resultados anteriores amplían la diversidad del género Dictyota a nivel mundial, incorporando a D. chalchicueyecanensis como una nueva especie probablemente endémica de México.

Palabras clave: cox1; Dictyota; filogenia; psbA; taxonomía

Abstract:

Background:

Species of the Dictyota genus have a high phenotypic plasticity that contrasts with their limited morphological diagnostic characteristics, which has led to some uncertainty in identifying species in the Gulf of Mexico. Recent studies worldwide have focused on Dictyota species phylogenies, which are the basis for contrasting and interpreting the results of this study.

Goals:

In our research, we found evidence of a new species belonging to the Dictyota genus in three localities in the state of Veracruz, Mexico (Playa Hermosa, Punta Puntillas y Villa Rica).

Methods:

Phylogenetic and molecular analyses of partial sequences of the psbA and cox1 genes were performed, complemented by morphological analysis.

Results:

In phylogenetic analysis of partial sequences of psbA and cox1, we established that samples of the new species form a well-supported monophyletic clade. In addition, the genetic divergence values that were obtained are within the interspecific values for the genus, allowing us to segregate the Dictyota chalchicueyecanensis sp. nov. from the rest of the species of this genus. Morphologically this new species is characterized by an erect thallus, light brown and lacking iridescence, stiff to the touch, with a discoid holdfast, rounded apices, dichotomous branching, dentated margins, with minute teeth, triangular to spinose in shape that are directed toward the apices. Sporangia are isolated or grouped on both sides of the thallus and germinate regularly in interdichotomous basal portions.

Conclusion:

These results allow us to expand the diversity of the genus Dictyota worldwide, incorporating D. chalchicueyecanensis as a probable new species endemic to Mexico.

Key words: cox1; Dictyota; phylogeny; psbA; taxonomy

Introducción

Las especies del género Dictyota J.V. Lamouroux presentan una alta plasticidad fenotípica que contrasta con escasos caracteres morfológicos diagnósticos, lo cual ha provocado la clasificación de algunas especies con cierta incertidumbre y ha generado una serie de epítetos o nombres mal aplicados (De Clerck & Coppejans, 1999; De Clerck, 2003).

Uno de los caracteres ampliamente usados para diferenciar a las especies de Dictyota, es la presencia o ausencia de dientes en los márgenes del talo; se ha observado que la forma de los dientes tiene una marcada variación intraespecífica. En este sentido, (Tronholm et al., 2013) reevaluó el estatus taxonómico de las especies dentadas con análisis morfológicos y moleculares donde determinó su distribución y describió dos nuevas especies: D. canariensis (Grunow) Tronholm y D. pleiacantha Tronholm. También observó que entre las especies dentadas hay variaciones morfológicas casi imperceptibles a simple vista, de modo que la identificación exclusivamente con caracteres morfológicos es incierta debido a su alta plasticidad morfológica intraespecífica (Tronholm et al. 2010). De las especies dentadas reportadas a nivel mundial (Tronholm et al. 2013) se encuentran tres en las costas del Golfo de México: D. canariensis (Grunow) Tronholm (Lozano et al. 2014), D. ciliolata (Kützing) Sonder y D. jamaicencis W. R. Taylor (Ortega et al. 2001; Wynne, 2011).

En el presente estudio, se argumenta con base en evidencias moleculares y morfológicas que Dictyota chalchicueyecanensis Lozano-Orozco et Sentíes, es una especie dentada nueva del género Dictyota encontrada en las costas del Golfo de México.

Materiales y métodos

Los especímenes de Dictyota chalchicueyecanensis fueron recolectados en las localidades de Playa Hermosa (18.3953° N, 95.0742° O), Punta Puntillas (18.4655° N, 95.1722° O) y Villa Rica (19.4057° N, 96.3752° O) y depositados en el Herbario de la Universidad Autónoma Metropolitana, Iztapalapa (UAMIZ1236, UAMIZ1237 y UAMIZ1238).

Para realizar los análisis morfológicos los especímenes se preservaron en formol al 5% y fueron examinados usando un microscopio estereoscópico (Leica MZ 12.5, Wetzlar, Germany). Se hicieron cortes transversales en la parte apical, media y basal de los talos para observar caracteres microscópicos. Las microfotografías se tomaron con una cámara digital Olympus Vg-160 (Tokio, Japan) acoplada a un microscopio Nikon Eclipse E200 (Tokyo, Japan).

En los análisis moleculares se empleó material preservado en sílica gel, el ADN total se obtuvo mediante el kit de extracción Dneasy Mini Kit (Quiagen, Valencia, CA, USA) siguiendo las instrucciones del fabricante. Se amplificaron secuencias parciales del gen psbA con los primers psbA F y psbA R (Silberfeld et al. 2010) y del gen cox1 con los primers Gaz1 R y Gaz1 F (Adaptados de Saunders, 2005) usando AmpliTaq kit de Applied Biosystems (Lincoln Ventre Drive Foster City, CA, USA). Se comprobó la longitud correcta de los productos de PCR por medio de electroforesis en un gel de agarosa al 1%. Los productos de PCR fueron enviados a Macrogen (Gasan-dong, Seoul, Korea) para ser purificados y secuenciados. Para realizar los alineamientos de las secuencias psbA y cox1 se empleó el programa MEGA versión 5 (Tamura et al. 2011).

Las nuevas secuencias y los detalles de recolecta de los especímenes usados en los análisis filogenéticos se encuentran en la Tabla 1.

Tabla 1: Taxa usados en este estudio para los análisis moleculares. 

N.G. = Datos no sometidos al GenBank

Las relaciones filogenéticas fueron inferidas empleando una matriz concatenada de 1703 nucleótidos (psbA = 1031 pb; cox1 = 672 pb) incluyendo 28 taxa. Scoresbyella profunda Womersley, Canistrocarpus cervicornis (Kutzing) J. C. De Paula et O. De Clerck y C. crispatus (Lamouroux) J.C. De Paula et O. De Clerck fueron incluidos como grupos externos con base en los resultados obtenidos por De Clerck et al. (2006).

Los valores de divergencia nucleotídicas fueron obtenidos por medio del programa MEGA versión 5 (Tamura et al. 2011). El análisis de inferencia bayesiana (IB) se realizó con el programa MrBayes v. 3. 0 beta 4 (Ronquist & Huelsenbeck, 2003) y se corrieron 5 cadenas de Markov Monte Carlo (una caliente y 4 frías), muestreando un árbol cada 1000 generaciones de un total de 5∙106 generaciones. El análisis de Máxima Verosimilitud (MV) y los valores de bootstrap (Felsenstein, 1985) (100 réplicas) fueron obtenidos por medio del programa TOPALI v2 (Milne et al., 2009). Para ambos análisis se usó el modelo GTR+I+G que fue seleccionado empleando el programa jModelTest 0.1.1 (Posada, 2008).

Resultados

Análisis molecular. La divergencia genética obtenida para el gen psbA fue de 0 % entre las diferentes muestras de la especie D. chalchicueyecanensis, y los valores oscilaron entre 1.3% y 7.4% con el resto de las especies del género. En cox1 fue de 0% entre las muestras de la nueva especie con el resto de las especies de Dictyota los valores oscilaron entre 17.4% y 21.0%.

Los árboles filogenéticos de MV e IB, de los genes cox1 y psbA presentaron topologías similares (datos no presentados). Asimismo, del alineamiento concatenado de los análisis de ML e IB se obtuvieron árboles altamente congruentes, difiriendo en algunas posiciones que tuvieron un soporte de clados pobre, pero respecto al clado que contiene la nueva especie, en ambos análisis se obtuvieron valores con un alto soporte de probabilidad de clados (Fig. 1).

Figura 1: Relaciones filogenéticas de especies del género Dictyota, basadas en un análisis bayesiano de una matriz concatenada de las secuencias de los genes psbA y cox1. Los valores de probabilidad posterior bayesiana (derecha) y valores de Bootstrap de ML (izquierda) se indican en los nodos. Las localidades que se muestran son para las secuencias del gen psbA (derecha) y cox1 (izquierda). 

Dictyota chalchicueyecanensis sp. nov. J. Lozano-Orozco et Sentíes (Figs. 2-8)

Figuras 2-8: Dictyota chalchicueyecanensis. 2) Talo esporofito, especimen de Punta Puntillas, Veracruz, México designado como holotipo (UAMIZ1236). Escala = 1 cm. 3) Vista superficial de esporangios en segmentos basal de un talo (UAMIZ1237). Escala = 2 mm. 4) Dicotomía de un segmento basal, donde se observan los esporangios (UAMIZ1237). Escala = 1 mm. 5-6) Ápices redondeados de segmentos distales (UAMIZ1236). Escala = 500 μm y 1 mm, respectivamente. 7) Detalle de esporangios en la superficie de un talo (UAMIZ1238). Nótese los esporangios agrupados (Flecha negra) y solitarios (Flecha roja). Escala = 200 μm. 8) Sección transversal de un talo que presenta esporangios provenientes de una célula, nótese medula monostromática (UAMIZ1236). Escala = 50 μm. 

Descripción: talos de (6.5) 8-12 (14) cm de largo, erectos, de consistencia rígida al tacto, con pie de fijación al sustrato de forma discoide. El color in situ es café claro, los especímenes deshidratados conservan el mismo color. El ancho de los ejes es uniforme a través del talo: (5) 10-24 (30) mm de largo y (2) 4-5 (6) mm de ancho entre dicotomías. Los ápices son redondeados (1) 1.2-1.4 (1.7) mm de ancho; la célula apical es notable. La ramificación dicotómica se divide (10) 14-18 (22) veces y el ángulo de los ejes es agudo. Los márgenes son dentados, los dientes tienen forma triangular a espinosa dirigidos hacia los ápices. Los esporangios germinan regularmente en las porciones interdicotómicas basales del talo. Corteza monostromática con células de (24) 35-40 (60) de largo mm, (14) 19-22 (40) mm de ancho y (14) 20-22 (41) de alto. Células medulares de (100-) 180-200 (-300) de largo mm, (47-) 78-83 (-117) mm de ancho y (52) 100-206 (199) mm de alto. Los esporangios se encuentran aislados o agrupados en ambos lados del talo, de color café obscuro, y (50) 52-56 (60) mm de diámetro, proveniente de una célula con (8) 15-17 (23) mm de alto.

Description. Thallus (6.5) 8-12 (14) cm long, erect, attached to the substrate by rhizoids that form a discoid holdfast. Sympodial and stricly dichotomous branching. Color in situ light brown, dehydrated specimens retain the same color. The width of the axes is uniform across the tallus: (5) 10-24 (30) mm long and (2) 04.05 (6) mm wide between dichotomies. Apices rounded (1) 1.2-1.4 (1.7) mm wide, apical cell protruding. The branching dichotomous is divided (10) 14-18 (22) times and the branch angles of the axes is acute. Margins dentate, teeth are triangular shaped spinous directed towards the apices. Germinating sporangia common on interdichotomous basal portions of the thallus. Cortex unilayered, cells (24) 35-40 (60) mm long, (14) 19-22 (40) mm wide and (14) 20-22 (41) mm high. Medulla unilayered, cells (100-) 180-200 (-300) mm long, (47-) 78-83 (-117) mm wide and (52) 100-206 (199) mm high. Sporangia isolated or grouped on both sides of the thallus, dark brown, (50) 52-56 (60) mm in diameter , borne on a single stalk cells (8) 15-17 (23) mm high.

Etimología: el epíteto específico proviene de Chalchicueyecan: palabra de origen náhuatl que significa: “el lugar de la que posee la falda de jade” (con alusión metafórica al oleaje), y se refiere al nombre que era dado a las costas del estado de Veracruz por los mexicas.

Holotipo: Punta Puntillas, Veracruz, México. Lozano-Orozco POK100, 02/12/2012 (UAMIZ1236).

Localidad tipo: Punta Puntillas, Veracruz, México. (18.4655° N, 95.1722° O)

Paratipos: Playa Hermosa (18.3953° N, 95.0742° O) Lozano-Orozco POK176, 2013 (UAMIZ1237) y Villa Rica (19.4057° N, 96.3752° O) Lozano-Orozco POK190, 2013 (UAMIZ1238).

Distribución: esta especie sólo se ha encontrado en las costas del estado de Veracruz.

Hábitat: Esta especie se desarrolla sobre rocas en zonas protegidas a nivel intermareal.

Discusión

Análisis molecular. Los valores de divergencia genética para el gen psbA de D. chalchicueyecanensis, tanto a nivel intraespecífico (0%) e interespecífico (1.4%-6.8%), apoyan la hipótesis de la presencia de una nueva entidad taxonómica para Dictyotales en el Golfo de México, lo cual es congruente con los valores de divergencia intraespecíficos (<1%) e interespecíficos (< 7%) reportados previamente en la literatura para Dictyotales (Hwang et al. 2004; Tronholm et al. 2012, Lozano-Orozco et al. 2014, 2015).

De igual manera, los análisis filogenéticos de MV e IB en los genes psbA, cox1 y concatenado (Fig. 1), demuestran que los especímenes se ubican en un clado monofilético bien soportado, lo que corrobora que conforman una nueva especie para el género Dictyota. En los análisis se incluyeron secuencias de especies dentadas registradas en Golfo de México (D. canariensis, D. ciliolata y D. jamaicensis) con las que anteriormente se pudo confundir a D. chalchicueyecanensis, se puede observar que éstas se ubican en clados no relacionados con la nueva especie.

Análisis morfológico. Como se muestra en la Tabla 2, además de su forma una de las características diagnósticas importantes para diferenciar las especies dentadas, D. canariensis, D. ciliolata y D. jamaicensis de la nueva especie es la presencia de iridiscencia, ya que D. chalchicueyecanensis carece de iridiscencia, D. canariensis y D. ciliolata sí la presentan y D. jamaicensis no presenta iridiscencia pero sí pigmentaciones más obscuras en forma de triángulo invertido en las dicotomías. Otro carácter importante es la distribución de esporangios:-D. chalchicueyecanensis solitarios o agrupados en ambas superficies, D. canariensis y D. ciliolata, únicamente solitarios y D. jamaicensis los presenta solitarios o agrupados generalmente en una de las superficies. También en cuanto a la forma y orientación de los dientes con respecto a los ápices, se ha visto que los dientes tienen una alta plasticidad morfológica intraespecífica (Hwang et al. 2005; Tronholm et al. 2008, 2010), que podría sugerir la identificación de las especies en primera instancia, pero por sí solo este carácter no ayuda a realizar una correcta identificación. Otros caracteres que se emplean para diferenciar estas especies son la presencia de pelos feofíceos y la forma de los ápices. Conjugando estos caracteres morfológicos, podemos hacer una diferenciación entre D. chalchicueyecanensis con las demás especies dentadas del Golfo de México.

Tabla 2: Comparación morfológica de Dictyota chalchicueyecanensis con especies dentadas presentes en el Golfo de México 

Como ya se mencionó, los caracteres morfológicos sirven como una primera aproximación para diferenciar a especies dentadas, sin embargo como las diferencias son mínimas o bien pueden tener una marcada plasticidad morfológica, es recomendable realizar análisis minuciosos para distinguir a las especies. Seguramente la falta de un estudio detallado fue la causa de que D. chalchicueyecanensis haya sido registrada de manera errónea como D. ciliolata o D. jamaicensis (Ortega et al., 2001; Littler & Littler, 2000; Wynne, 2011), ya que D. canariensis fue encontrada recientemente en el Golfo de México (Lozano et al., 2014).

La información obtenida en esta investigación prueba de manera contundente que D. chalchicueyecanensis corresponde a una nueva especie dentada del género Dictyota, asimismo se concluye que aunque los caracteres morfológicos en el caso de las especies dentadas del género Dictyota, sirven como una primera aproximación para la identificación de las especies, frecuentemente un análisis morfológico somero conduce a una identificación errónea. Esto demuestra, como se ha hecho en otros estudios (Mendoza-González et al. 2011; Sentíes et al. 2014; Tronholm et al. 2013; Lozano et al. 2014, 2015), que la asociación de análisis morfológicos y moleculares, es de suma importancia para identificar especies, analizar su distribución o como en este caso, reconocer nuevas especies para la ciencia.

Agradecimientos

El primer autor agradece al CONACyT por la beca otorgada a través del doctorado en Ciencias Biológicas y de Salud de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM). De igual manera, al Dr. Olivier De Clerck y a la Universidad Ghent por el apoyo brindado durante la estancia de investigación que se realizó en esa institución y a R. Mondragón por la edición de figuras de este trabajo.

Se agradece el apoyo parcial de la línea de investigación Macroalgas Marinas y Salobres, del área de Ficología Comparada de la UAM-Iztapalapa, así como del PROMEP-SEP (UAM-I-CA-117).

Referencias

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Recibido: 12 de Marzo de 2015; Aprobado: 20 de Junio de 2016

*Autor de correspondencia: jorge_lozano_orozco@hotmail.com

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