INTRODUCCIÓN

El origen de las Coníferas, grupo al que pertenece el género Pinus, se remonta al Carbonífero superior, hace aproximadamente unos 290 millones de años, el grupo alcanzó su esplendor en el Triásico, hace 248 millones de años (^{Bold, Alexopoulus, Delevoryas, 1980}; ^{Cevallos y Calvillo, 2012}), en condiciones climáticas extremas de sequía y frío (^{Bold et al., 1980}; ^{Raven, Everty y Eichhorn, 2004}).

Entre los géneros de coníferas que habitan en México, el de mayor riqueza específica es Pinus, con 49 (40%) de las aproximadamente 120 especies que hay en el mundo (^{Gernandt y Pérez-de la Rosa, 2014}). Los bosques de Pinus, son uno de los elementos dominantes de la vegetación actual, su distribución coincide con los elevados macizos montañosos y están presentes en todas las entidades federativas del país con excepción de Yucatán (^{Martínez, 1948}; ^{Rzedowski, 1978}; ^{Gernandt y Pérez de la Rosa, 2014}). La morfología y disposición de sus hojas les confiere una fisonomía particular que hace que difícilmente se confundan con otro tipo de vegetación, la mayoría de sus especies tienen valor comercial y son importantes tanto en la producción maderable como en la no maderable (^{Rzedowski, 1978}; ^{Instituto Nacional de Estadística y Geografía [Inegi], 2014}).

El estado de Durango, México, tiene una superficie forestal de 4.98 millones de hectáreas, con una existencia maderable de 422 × 10⁶ m³ entre bosques de latifoliadas y de coníferas (^{Inegi, 2014}). De las 20 especies de Pinus que se tiene registradas para esta entidad, destacan por su valor comercial: P. ayacahuite Ehrenb ex Schtld., P. arizonica Engelm., P. cooperi C. E. Blanco, P. durangensis Martínez, P. engelmannii Carrière y P. teocote Schide. ex Schltdl. & Cham. (^{García y González-Elizondo, 2003}), cuatro de ellas se incluyen en este trabajo.

Se ha documentado que el estudio de características anatómicas de las hojas del género Pinus, tales como: número de haces vasculares, posición de los conductos resiníferos, distribución de los estomas y forma de la lámina en corte transversal, proporcionan información que puede ser útil en la clasificación e identificación de las especies que lo conforman, por lo que se señala la necesidad de trabajar en el tema (^{Esau, 1972}; ^{Foster y Gifford, 1974}; ^{Bold et al., 1980}; ^{Burzo, Toma, Mihăescu y Toma., 2004}; ^{Dörken y Stützel, 2012}; ^{Ghimire, Lee, Yang y Heo, 2015}).

OBJETIVOS

Describir las características morfológicas y microscópicas de las hojas de Pinus arizonica, P. cooperi, P. durangensis, P. herrerae, P. leiophylla y P. teocote, especies del subgénero Pinus, sección Trifoliae, recolectadas en bosques de pino-encino de los municipios de Santiago Papasquiaro y Durango, en el estado de Durango, México, con el fin de aportar datos que permitan ampliar el conocimiento de las mismas.

MATERIALES Y MÉTODOS

El material de estudio se obtuvo a partir de ejemplares depositados en el Herbario Metropolitano Ramón Riva y Nava de la UAM Iztapalapa, que fueron recolectados en bosques de pino-encino en los municipios de Santiago Papasquiaro y Durango, en el estado de Durango, a una altitud entre 2604 m y 2727 m snm (Tabla 1). Mayores detalles de los sitios de recolección se presentan en ^{De la Paz Pérez y Dávalos-Sotelo (2016)}.

De cada ejemplar de herbario se seleccionaron 20 acículas maduras a partir de las cuales se obtuvieron los datos morfológicos. Para la descripción de las características microscópicas se tomaron tres acículas maduras de distintos individuos, de las que se cortaron de la parte media trozos de 0.5 cm de longitud, mismos que se colocaron en frascos con agua y unas gotas de detergente en el interior de una incubadora a 60 ºC durante 48 horas, para su hidratación. Posteriormente el material se deshidrato e incluyó en parafina de acuerdo con la técnica estándar (^{Johansen, 1940}; ^{Ruzin, 1999}; ^{Sandoval, 2005}). Se realizaron cortes transversales de 20 µm de grosor con un microtomo de rotación marca Leica, modelo RM2125RT, mismos que se desparafinaron, deshidrataron y tiñeron con azul astra-fucsina básica (^{Kraus et al., 1998}). Las fotomicrografías se tomaron con una cámara Canon G9 adaptada a un microscopio Axioskop 40 de Zeiss.

Los caracteres morfológicos descritos son: presencia, color y longitud de la vaina; número de acículas por fascículo; longitud de la hoja, características del margen y número de hileras de estomas abaxiales y adaxiales. Para determinar el color de la vaina se utilizaron las tablas Munsell soil color charts^{(Munsel Color, 1990)}. En el caso de las características anatómicas, se midió la parte más ancha de la hoja (ancho) y la distancia entre la base y el ápice del corte (alto), además se describen cada uno de los tejidos. La clasificación de las especies que se siguió fue la propuesta por ^{Gernandt, Geada, Ortiz y Liston (2005)}. Algunos resultados se incluyen en las tablas 2 y 3

RESULTADOS

A continuación, se presentan los nombres comunes, la distribución, la descripción morfológica y anatómica de la hoja de cada una de las especies en estudio.

1. Pinus arizonica Engelm.

Nombres comunes: pino, pino alimonado, pino blanco

Distribución geográfica: Sonora, Chihuahua, Coahuila, Nuevo León, Durango, San Luis Potosí

Distribución altitudinal: 2500 m a 2750 m snm

Características morfológicas (Tabla 2). Fascículos rodeados por una vaina persistente de color castaño que mide de 8 mm a 9 mm de longitud, con 3 hojas aciculares de forma triangular, flexibles, de 12 cm a 13 cm de longitud, de márgenes aserrados, con 7 a 8 hileras de estomas en la cara adaxial y 8 a 9 hileras en la cara abaxial.

Características microscópicas (Figs: 1a; 2a; Tabla 3). En sección transversal la hoja presenta forma triangular, de 630 µm de alto y 950 µm de ancho. Epidermis uniestratificada con células redondeadas a ovaladas, cubiertas por una cutícula de 2 µm de grosor en los lados y 3 µm en los ángulos; aserrada; estomas presentes en la superficie adaxial y abaxial, hundidos. Hipodermis, formada por dos hileras de fibras de esclerénquima en las caras rectas y de tres a cuatro en los ángulos, está ausente a la altura de las células oclusivas de los estomas, las cuales quedan en contacto con el mesófilo. Mesófilo homogéneo, consta de dos hileras de células de parénquima clorofílico que se incrementan a tres en los ángulos, sus paredes forman pliegues o crestas, dando el aspecto característico al tejido; se presentan dos canales resiníferos que se localizan en posición media, hacia los ángulos de la cara abaxial, están compuestos de cinco a 10 células epiteliales. Un estrato de endodermis rodea al sistema vascular, el cual está formado por dos haces vasculares colaterales en posición central, con el xilema hacia la cara adaxial y el floema hacia la abaxial, separados entre sí por células de parénquima. Entre la endodermis y los haces vasculares se presenta el tejido de transfusión formado por traqueidas y parénquima.

Figura 1. Características microscópicas. Sección transversal de: a) Pinus arizonica; b) P. cooperi; c) P. durangensis; d) P. herrerae; e) P. leiophyla; f) P. teocote. ep = epidermis, hip = hipodermis, est = estoma, m = mesófilo, cr = canal resinífero, ce = células epiteliales, end = endodermis, tt = tejido de transfusión, x = xilema, f = floema. 

Figura 2. Características morfológicas y microscópicass. a) sección transversal mostrando epidermis, hipodermis, estoma y mesófilo, P. arizonica; b) estomas y margen en vista superficial, P. cooperi; c) endodermis y sistema vascular, P.cooperi; d) fascículo con vaina persistente, P. durangensis; e) fascículo con vaina decidua, P. leiophyla; f) canal resinífero y mesófilo, P. leiophyla; g) canal resinífero y mesófilo, P. teocote; h) endodermis y tejido de transfusión, P. teocote. 

2. Pinus cooperi C. E. Blanco

Nombres comunes: albacarrote, balcarrote, ocote, pino amarillo, pino chino

Distribución geográfica: Chihuahua, Durango, Nayarit

Distribución altitud: 2400 m a 2727 m snm

Características morfológicas (Fig: 2b; Tabla 2). Fascículos rodeados por una vaina persistente de color castaño oscuro que mide 8 mm a 12 mm de longitud; con 5 hojas aciculares de forma triangular, rígidas, de 8 cm a 10 cm de longitud, con los márgenes aserrados, con 8 a 10 hileras de estomas en la cara adaxial y 8 hileras de estomas en la cara abaxial.

Características microscópicas (Figs: 1b; 2c; Tabla 3). En sección transversal la hoja presenta forma triangular, de 884 µm de alto y 1140 µm de ancho. Epidermis uniestratificada con células redondeadas, cubierta con una cutícula de 1 µm de grosor en los lados y 2 µm en los ángulos; estomas presentes tanto en la superficie adaxial como la abaxial, hundidos. Hipodermis formada por una hilera de fibras de esclerénquima en las caras laterales y de dos a tres en la cara abaxial y en los ángulos, está ausente a la altura de las células oclusivas de los estomas, las cuales quedan en contacto con el mesófilo. Mesófilo homogéneo, consta de dos hileras de células de parénquima clorofílico en las caras laterales, tres en la cara abaxial y se incrementan a cinco en los ángulos, sus paredes forman pliegues o crestas, dando el aspecto característico al tejido; se presentan cinco canales resiníferos en posición media que se localizan sobre la cara abaxial y están compuestos por 7 a 9 células epiteliales. Un estrato de endodermis, rodea al sistema vascular, el cual está formado por dos haces vasculares en posición central, con el xilema hacia la cara adaxial y el floema hacia la cara abaxial, separados por células de parénquima y rodeados por dos hileras de fibras perivasculares. Entre la endodermis y los haces vasculares se presenta el tejido de transfusión formado por traqueidas y parénquima.

3. Pinus durangensis Martínez

Nombres comunes: ocote, pino alazán, pino blanco, pino real de seis hojas

Distribución geográfica: Chihuahua, Coahuila, Nuevo León, Durango, Aguascalientes, Jalisco, Michoacán, Guerrero.

Distribución altitudinal: 2400 m a 3200 m snm

Características morfológicas (Fig: 2d; Tabla 2). Fascículos rodeados por una vaina persistente de color castaño oscuro que mide de 20 mm a 25 mm de longitud, con 5 a 6 hojas aciculares, de forma triangular, flexibles, de 20 cm a 22 cm de longitud y los márgenes aserrados, con 6 hileras de estomas en la cara adaxial y de 3 a 4 hileras en la cara abaxial.

Características microscópicas (Fig. 1c; Tabla 3). En sección transversal la hoja presenta forma triangular, de 855 µm de alto y 760 µm de ancho. Epidermis uniestratificada con células redondeadas, cubierta con una cutícula de 2 µm de grosor en los lados y 3 µm en los ángulos, estomas presentes tanto en la superficie adaxial como en la abaxial, hundidos. Hipodermis formada por 3 hileras de fibras de esclerénquima en las caras laterales, por 4 en los ángulos de la cara abaxial, y 5 en el ángulo de la adaxial y 5 en la parte media de la cara abaxial, está ausente a la altura de las células oclusivas de los estomas, las cuales quedan en contacto con el mesófilo. Mesófilo homogéneo, consta de 1 hilera de células de parénquima clorofílico en las caras laterales y 2 en la cara abaxial, 3 en los ángulos de la cara abaxial y 5 en el ángulo de la cara adaxial, sus paredes forman pliegues o crestas, dando el aspecto característico al tejido. Se presentan 3 canales resiníferos en posición media, 2 se localizan cerca de los ángulos de la cara abaxial y 1 sobre el ángulo de la cara adaxial, están compuestos por 8 a 9 células epiteliales. Un estrato de endodermis rodea al sistema vascular, el cual está formado por 2 haces vasculares en posición central, con el xilema hacia la cara adaxial y el floema hacia la cara abaxial, separados entre sí por células de parénquima y rodeados por una hilera de fibras perivasculares. Entre la endodermis y los haces vasculares se presenta el tejido de transfusión formado por traqueidas y parénquima.

4. Pinus herrerae Martínez

Nombres comunes: ocote, pino chino

Distribución geográfica: Sonora, Chihuahua, Sinaloa, Durango, Jalisco, Michoacán, Guerrero

Distribución altitudinal: 1800 m a 2610 m snm

Características morfológicas (Tabla 2). Fascículos rodeados por una vaina persistente de color castaño claro que mide de 10 mm a 12 mm de longitud, con 3 hojas aciculares, de forma triangular, flexibles, de 9 cm a 10 cm de longitud y los márgenes aserrados, con 6 hileras de estomas en la cara adaxial y 4 hileras en la cara abaxial.

Características microscópicas (Fig. 1d; Tabla 3). En sección transversal la hoja presenta forma triangular, de 542 µm de alto y 874 µm de ancho. Epidermis uniestratificada con células redondeadas, cubierta con una cutícula de 1 µm de grosor en los lados y 3 µm en los ángulos; estomas presentes tanto en la superficie adaxial como en la abaxial, hundidos. Hipodermis formada por 2 hileras de fibras de esclerénquima y 3 en la parte media de la cara abaxial, está ausente a la altura de las células oclusivas de los estomas las cuales quedan en contacto con el mesófilo. Mesófilo homogéneo, consta de 2 hileras de células de parénquima clorofílico y 3 en los ángulos de la cara abaxial, sus paredes forman pliegues o crestas, dando el aspecto característico del tejido. Se presenta 1 canal resinífero en posición interna en la cara abaxial, está compuesto por 8 a 9 células epiteliales. Un estrato de endodermis rodea al sistema vascular, el cual está formado por dos haces vasculares en posición central, con el xilema hacia la cara adaxial y el floema hacia la cara abaxial, separados por células de parénquima, presentan una hilera de fibras abajo del floema y unas cuantas fibras aisladas por arriba del xilema. Entre la endodermis y los haces vasculares se presenta el tejido de transfusión formado por traqueidas y parénquima.

5. Pinus leiophylla Schiede ex Schltdl. & Cham.

Nombres comunes: ocote, pino chino, pino prieto

Distribución geográfica: Zacatecas, Jalisco, Michoacán, México, Tlaxcala, Distrito Federal, Morelos, Oaxaca, Veracruz

Distribución altitudinal: 2500 m a 2800 m snm

Características morfológicas (Fig. 2e; Tabla 2). Fascículos rodeados por una vaina caediza de color castaño claro que mide de 15 mm a 18 mm de longitud, con 5 hojas aciculares, de forma triangular, flexibles, de 9 cm a 11 cm de longitud y márgenes aserrados, con 8 hileras de estomas en la cara adaxial y 5 hileras en la cara abaxial.

Características microscópicas (Figs. 1e; 2f; Tabla 3). En sección transversal la hoja presenta forma triangular, de 618 µm de alto y 760 µm de ancho. Epidermis uniestratificada con células redondeadas, cubierta con una cutícula de 2 µm de grosor en los lados y 3 µm en los ángulos, estomas presentes tanto en la superficie adaxial como la abaxial, hundidos. Hipodermis formada por 2 hileras de fibras de esclerénquima, ausente a la altura de las células oclusivas de los estomas, las cuales quedan en contacto con el mesófilo. Mesófilo homogéneo, consta de 2 hileras de células de parénquima clorofílico en las caras laterales y 3 en los ángulos de la cara abaxial, sus paredes forman pliegues o crestas, dando el aspecto característico al tejido. Se presentan 5 canales resiníferos, 3 en posición media y 1 interno en la cara abaxial y 1 en posición media en el ángulo de la cara adaxial, están compuestos por 4 a 9 células epiteliales. Un estrato de endodermis, rodea al sistema vascular, el cual está formado por dos haces vasculares en posición central juntos, aparentando ser uno, con el xilema hacia la cara adaxial y el floema hacia la cara abaxial, rodeados por una hilera de fibras perivasculares. Entre la endodermis y los haces vasculares se presenta el tejido de transfusión formado por traqueidas y parénquima.

6. Pinus teocote Schiede ex Schltdl. & Cham.

Nombres comunes: albacarrote, balcarrote, ocote, pino amarillo, pino colorado, pino chino, pino prieto, pino rosillo

Distribución geográfica: Chihuahua, Nuevo León, Durango, Zacatecas, San Luis Potosí, Querétaro, Hidalgo, Tlaxcala, México, Distrito Federal, Guerrero, Oaxaca, Chiapas, Veracruz

Distribución altitudinal: 2400 m a 3200 m snm

Características morfológicas (Tabla 2). Fascículos rodeados por una vaina de color castaño oscuro que mide de 5 mm a 9 mm de longitud, con 3 hojas aciculares, de forma triangular, flexibles, de 7 cm a 10 cm de longitud y los márgenes aserrados, con 8 hileras de estomas en la cara adaxial y 5 hileras en la cara abaxial.

Características microscópicas (Figs. 1f; 2g; 2h; Tabla 3). En sección transversal la hoja presenta forma triangular, de 475 µm de altura y 855 µm de anchura. Epidermis uniestratificada con células redondeadas, cubierta con una cutícula de 1 µm de grosor en los lados y 2 µm en los ángulos, estomas presentes tanto en la superficie adaxial como la abaxial, hundidos. Hipodermis formada por 2 hileras de fibras de esclerénquima, está ausente a la altura de las células oclusivas de los estomas, las cuales quedan en contacto con el mesófilo. Mesófilo homogéneo, consta de 2 hileras de células de parénquima clorofílico en las caras laterales y 3 en los ángulos de la cara abaxial, sus paredes forman pliegues o crestas, dando el aspecto característico al tejido. Se presenta 1 canal resinífero en posición interna en la cara abaxial, está compuesto por 10 células epiteliales. Un estrato de endodermis, rodea al sistema vascular, el cual está formado por dos haces vasculares en posición central, con el xilema hacia la cara adaxial y el floema hacia la cara abaxial rodeados por una hilera de fibras perivasculares, separados por células de parénquima. Entre la endodermis y los haces vasculares se presenta el tejido de transfusión formado por traqueidas y parénquima.

DISCUSIÓN

Entre las características morfológicas que más se destacan de las hojas de los pinos está su forma delgada y larga (acicular), que permite que su relación superficie/volumen sea baja, lo que se considera un carácter xeromórfico (^{Esau, 1972}; ^{Foster y Gifford, 1974}; ^{Bold, et al., 1980}). Las acículas se presentan en grupos (fascículos) de número variable (Tabla 2), dispuestos de manera helicoidal sobre las ramas, rodeadas en la base por una vaina, en la sección Trifoliae del subgénero Pinus, a la que pertenecen las especies en estudio, se ha registrado que la vaina es persistente (Fig. 2d), excepto en P. lumholtzii y P. leiophyla, (^{Gernandt et al., 2005}), esta última especie se describe en el presente trabajo y se confirma que en la etapa adulta el fascículo carece de vaina (Fig. 2e).

Se ha registrado que en sección transversal la forma de la hoja de los pinos puede ser circular, triangular u ovalada (semicircular), esta característica se ha relacionado con el número de acículas por fascículo, habiéndose observado que a mayor cantidad la forma es más angular (^{Ghimire et al., 2015}). La lámina de las seis especies estudiadas presenta forma triangular (Figs. 1a-f), pero la abertura de los ángulos varía, los más cerrados los presentan P. cooperi, P. durangensis y P. leiophylla y los más abiertos P. arizonica, P. herrerae y P. teocote, si consideramos que las tres primeras especies presentan más acículas por fascículo (Tabla 2), se corrobora la relación propuesta.También se presentan diferencias, en el ancho y alto de la sección de la hoja (Tabla 3), el mayor valor en alto y ancho lo presenta P. cooperi, la menor altura P. teocote y la menor anchura P. durangensis y P. leiophylla. La forma de la base de la lámina es recta en P. durangensis y curvada en las otras cinco (Fig. 1).

En vista superficial las acículas presentan estomas ordenados en hileras tanto en la cara adaxial (haz) como abaxial (envés), así como los bordes aserrados (Fig. 2b), En sección transversal la epidermis está formada por un solo estrato de células con paredes gruesas y lignificadas, cutícula gruesa y estomas hundidos (Fig. 2a), estas características se asocian con estrategias de resistencia al déficit hídrico (^{Vilela y Acosta, 2001}). Adicionalmente, por debajo se localiza una hipodermis pluriestratificada, también de paredes gruesas y lignificadas, interrumpida únicamente por las células oclusivas, la cual proporciona soporte mecánico adicional a la lámina (Fig. 2a).

El mesófilo ocupa la mayor parte del área de la hoja, sus paredes onduladas son características de los pinos (Figs. 1a-f; 2a, c, f-g) y para las que se han propuesto diversas funciones, entre ellas la de aumentar la superficie de aireación y fotosintética (^{Wiebe y Al-Saadi, 1976}).

La función de los canales resiníferos no está claramente comprendida, pero de manera general se consideran que son estructuras que protegen a la planta de ataques de patógenos, como virus y bacterias (^{Beck, 2010}), se ha visto que pueden variar en número y posición en el mesófilo, así como en la cantidad de células epiteliales que los conforman, por lo que se considera pueden proporcionar información útil para la clasificación de las Pinaceae (^{Ghimire, Kim, Lee y Heo, 2014}). ^{Burzo et al. (2004)}, identificaron tres tipos de canales de acuerdo con su posición: externos, en contacto con la hipodermis; medios, rodeados por clorénquima; e internos, pegados a la endodermis. En este caso P. arizonica y P. cooperi tienen solo canales medios abaxiales, mientras que P. durangensis y P. leiophylla, presentan abaxiales y adaxiales; y Pinus herrerae y P. teocote, poseen sólo canales internos. En cuanto al número, P. arizonica tiene dos P. cooperi cinco, P. herrerae y P. teocote uno, P. durangensis tres y P. leiophylla cinco (Figs. 1a-f; Tabla 3). El número de células epiteliales varía de 4 a 10 (Figs. 2f-g; Tabla 3).

Entre el mesófilo y el cilindro vascular se localiza la endodermis, tejido de paredes gruesas en el que se observan las bandas de Caspary, cuya función es regular el paso de sustancias (Figs. 1a-f; 2gc-2h). El sistema vascular en el caso de los representantes del subgénero Pinus, se caracteriza por la presencia de dos haces colaterales centrales (Figs. 1a-f; 2c). En cinco especies son muy claros, pero en P. leiophylla parecería que hay solo uno, sin embargo algunos trabajos han reportado que en hojas cotiledonarias y primarias hay un solo haz, pero que en las maduras se distinguen dos (^{Sheue et al., 2014}; ^{Dörken y Stützel, 2012}), por lo que este podría ser el caso.

Hacia ambos lados de los haces vasculares se presenta el tejido de transfusión, integrado por parénquima y traqueidas de transfusión (Figs. 1a-f; 2g-h), cuya función se asocia con el almacenamiento de agua y material de reserva (^{Canny, 1993}).

Finalmente cabe mencionar que no se aprecian diferencias anatómicas entre los representantes de las subsecciones Ponderosae y Australes, que pudieran tener utilidad taxonómica.

CONCLUSIONES

1. Los caracteres morfológicos que variaron entre especies son: el número de acículas por fascículo, longitud de la hoja, vaina persistente o decidua y número de hileras de estomas.

2. P. leiophylla es la única especie con la vaina decidua.

3. En corte transversal, los caracteres que variaron entre los taxa son: abertura de los ángulos de la hoja, forma de la base, alto y ancho de las acículas, número y posición de los canales resiníferos.