Variación cromosomica y de las isoenzimas de alfa-amilasa durante la germinacion de las semillas de Araucaria araucana (mol) Koch. y Araucaria angustifolia O. Ktze

Abstract

Los antecedentes paleobotánicos muestran que el género Araucaria tuvo una distribuciốn más amplia en Sud-América durante el Terciario Inferior. Las estrechas relacionees filogenéticas de las dos especies sudamericanas, A. araucana y A. angustifolia evidencian probablemente un origen común en el Jurásico. El hecho de que actualmente constituyan "relictos", con distribución restringida en el sur del Brasil y en los Andes australes proporciona una situación de extraordinario interés en lo que se refiere a comparaciones géneticas que permitan dilucidar su historia evolutiva. El objetivo de este trabajo es establecer las variaciones y similitudes genéticas de ambas especies a base de (i) un estudio del cariotipo y bandeo NOR y (ii) un estudio genéticofisiolőgico a base de isoenzimas. de a amilasa, utilizados como marcadores del proceso de germinación. El análisis del cariotipo y bandeo NOR se realiző mediante tinción Feulgen y tinción de nitrato de plata amoniacal. Las isoenzimas de a - amilasa se analizaron por electroforesis e isoelectroenfoque. Las dos especies de Araucaria presentan un nűmero diploi de de 26 cromosomas y cada cariotipo se caracteriza por poseer una larga constricción secundaria intercalar, positiva a la tinción argenta, en el par de cromosomas N° 1. Como principal diferencia de estas especies se encontrő la presencia en A. angustifolia de una constricción secundaria corta con un saté lite terminal, negativa a la tinción argenta, en el par de cro mosomas N° 8. A pesar de que en algunos trabajos se ha descri to el número de cromosomas e idiogramas de algunas especies de Araucaria, en esta ocasión se documenta por primera vez un estudio comparativo detallado de cariotipo de las especies sudamericanas de Araucaria. En semilla de ambas especies de Araucaria, la principal reserva es el almidőn y su degradación es iniciada por a- ami lasa durante las primeras 90 hrs de imbibición de la semilla. Al comparar los patrones de las isoenzimas de a-amila sa de tejido gametofítico (origen materno, haploide) y tejido embrionario (origen paterno y materno, diploide) se obtuvie ron diferencias y similitudes entre ambas especies y sus res pectivos tejidos. Se destaca la aparición y desaparición de isoenzimas específicas a través de la germinación de las se millas. La frecuencia específica de las bandas de actividad a amilásica podría ser interpretada como: (i) una activación de los genes responsables que dan como producto final estas isoenzimas; (ii) una modificación post-transcripcional; (iii) una modificación post-traduccional. Se discuten los cambios de los patrones isoenzimáticos de acuerdo a las fluctuaciones de actividad enzimática y de proteínas y a base de una posible acción génica diferencial por hormonas vegetales.

Studies on paleobotany show that the Araucaria genus had a wide distribution in South America during the Lower Terciary. The strong phyllogenetic relationships of both species of South America, A. araucanа and A. angustifolia gives evidences for a common origen during the Jurassic. The fact (that) they constitue relictual forests with a narrow distribution in Brasil and in the austral Andes, leads to a very interesting problematic situation, that is to study the genetic of both species comparatively in order to elucidate their evolutive story. The purpose of this work is to stablish the variation and genetic similarities of both species through i) a karyotype study and NOR banding pattern study; ii) a genetic-physiological study based on the isozymes of a- amylase which have been used as markers of the germination process. The karyotype and NOR banding was performed using Feulgen and silver-ammoniacal stains, a- amylase isozymes were analyzed by electrophoresis and isoelectricfocusing. Both Araucaria species have 26 chromosomes as diploid number and each karyotype is characterized by a long intercalar secondary constriction, which gives positive reaction to silver stain and it is located in chromosome pair N°1. The principal difference between these species is the presence of a short secondary constriction in chromosome pair N° 8 of A. angustifolia. In this dissertation is the first time that a detailed comparative study is documented for the southamerican species of Araucaria. In the seeds of both species the main reserve is starch and the starch hydrolysis is initiated by a- amylase during the 90 hours after the start of seed imbibition. The a- amylase isozyme patterns of the gametophytictissue (maternal and haploid) and of the embryonic tissue (paternal and maternal and diploid) show similarities and differences between the tissues and between the species. Specific isozymes of a- amylase appear and disappear during germination and early seedling growth. The specific frequency of the active forms of a- amylase could be interpreted as: (i) activation of strutural genes; (ii) post-transcriptional modifications; (iii) post-translational modifications. The changes in the isozyme patterns are discussed according to fluctuations in the enzyme activity and total proteins and on the basis of a possible regulation of gene expression by plant hormones.