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Anatomía de Cupresáceas

ROMÁN, E.1, GARCÍA ESTEBAN, L.1, DE PALACIOS DE PALACIOS, P.1 y GARCÍA FERNÁNDEZ, F.1

1 Cátedra de Tecnología de la Madera. Dpto. Ingeniería Forestal. E.T.S.I. Montes – Universidad Politécnica de Madrid.

Resumen

Se han descrito anatómicamente las maderas de 17 géneros monoespecíficos de la familia Cupressaceae: Taiwania, Sequoiadendron, Sequoia, Metasequoia, Cryptomeria, Glyptostrobus, Thujopsis, Fokienia, Tetraclinis, Platycladus, Microbiota, Papuacedrus, Pilgerodendron, Austrocedrus, Diselma, Fitzroya y Neocallitropsis. Para la evaluación de los clades establecidos por filogenie molecular y las agrupaciones morfológicas, se han considerado aquellos caracteres de la madera que no se encuentran influenciados por factores externos o internos. Como estudios previos manifiestan, nuestros resultados revelan un alto grado de homogeneidad entre los géneros estudiados, destacando algunas características anatómicas comunes como la presencia de extensiones de toro, verrugosidades en la cara interna de las traqueidas, la presencia de parénquima axial y el campo de cruce tipo cupressoide. La existencia de estas características, corrobora la inclusión de la familia Taxodiaceae dentro de Cupressaceae, permitiéndole formar un grupo dentro de la misma por su mayor altura de los radios leñosos y la presencia de campo de cruce tipo taxodioide. Nuestro estudio anatómico también apoya la asociación entre los géneros Fitzroya-Diselma, Fitzroya-Diselma-Pilgerodendron, Glyptostrobus-Cryptomeria, Sequoia-Sequoiadendron y Sequoia-Sequoiadendron-Metasequoia. Contrariamente, las descripciones anatómicas de los 17 géneros no presentan un resultado firme para la división entre aquellos pertenecientes al Hemisferio Norte o Sur así como otras asociaciones, debilitando los grupos. Palabras clave Madera, microscopía electrónica, microscopía óptica, filogenie.

1. Introducción La familia Cupressaceae consta de 30 géneros distribuidos por todo el mundo

(FARJON, 2005), 17 de los cuales son monoespecíficos. La descripción anatómica de sus especies ha sido realizada por diversos autores (PEIRCE, 1936; 1937; PHILLIPS, 1948; GREGUSS, 1955; GAUSSEN, 1968; PANSHIN & DE ZEEUW 1980; GROMYKO, 1982; ESTEBAN et al., 2002), aunque en muchas ocasiones son contradictorias. La causa de esta falta de consenso entre los diversos autores se debe a la variabilidad que muestran algunos caracteres anatómicos según los factores ambientales y a la posición de la muestra en el árbol (JONES, 1924; BANNAN, 1941; 1944; PANSHIN & DE ZEEUW 1980; YAMAMOTO, 1992; MARTÍN et al., 2010; ESTEBAN et al., 2012).

Basados en criterios morfológicos (YOUNG & WATSON 1969; ECKENWALDER,

1976; HART, 1987) o moleculares (TSUMURA et al., 1995; KUSUMI et al., 2000; GADEK et al., 2000; QUINN et al., 2002), diversos autores han realizado distintas agrupaciones entre los géneros de la familia Cupressaceae, según las afinidades entre los mismos.

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2. Objetivos

El objetivo de este estudio es describir anatómicamente los géneros monoespecíficos de la familia Cupressaceae, según el criterio especificado por IAWA COMMITTEE (2004), y en base al mismo, discutir las asociaciones en clades establecidas por filogenie molecular y las agrupaciones con base morfológica. 3. Metodología

Las especies estudiadas, así como su procedencia y la colección de origen, se

encuentran enumeradas en la Tabla 1. Las preparaciones microscópicas fueron preparadas siguiendo los métodos usuales de reblandecimiento, corte (empleándose para cortar el microtomo con grosores entre 10 – 15 µm), tinción y montaje. Las muestras fueron observadas sin teñir y teñidas con safranina y Sudan 4 para colorear la resina de rojo (JANE, 1970). La descripción anatómica se realizó siguiendo la terminología de IAWA COMMITTEE (2004).

Las muestras han sido observadas utilizando microscopio óptico (Ligth Microscopy)

Leica DM2500 con cámara DFC 420 y software de tratamiento de imágenes IM50 v.5 release 220, y microscopio electrónico de barrido (Scanning Electron Microscopy) SEM mod. JEOL JSM-6380. Las muestras empleadas en el microscopio electrónico fueron preparadas mediante el método descrito por HEADY & EVANS (2000).

4. Resultados

En la Tabla 2 se recoge la descripción anatómica de la madera, según el criterio de IAWA COMMITTEE (2004), de los 17 géneros monoespecíficos de la familia Cupressaceae. Los caracteres que se han tenido en cuenta son aquellos que no se ven afectados por factores ambientales ni por la posición de la muestra en el árbol. Dichos caracteres son: depósitos en traqueidas (48) (Fig. 1A); extensiones de toro (58) (Fig. 1B); muescas en el borde de las punteaduras (59) (Fig. 1C); verrugosidades (60) (Fig. 1D); parénquima axial presente (72); pared transversal lisa (76) (Fig. 1E); pared transversal irregular (77) (Fig. 1F); pared transversal nodular (78) (Fig. 1G); paredes axiales nodulares (86) (Fig. 1H); paredes horizontales lisas (87) (Fig. 1I); paredes horizontales punteadas (88) (Fig. 1H); hendiduras (89) (Fig. 1J); campo de cruce tipo cupressoide (93) (Fig. 1K); campo de cruce tipo taxodioide (94) (Fig. 1L); radios de menos de 4 células de altura (102); radios entre 5 y 15 células de altura (103); radios entre 16 y 30 células de altura (104); radios de más de 30 células de altura (105).

5. Discusión

La inclusión de la familia Taxodiaceae (menos Sciadopitys) dentro de Cupressaceae, se

ha realizado en base a criterios moleculares (TSUMURA et al., 1995; KUSUMI et al., 2000; GADEK et al., 2000; QUINN et al., 2002) y morfológicos (YOUNG & WATSON 1969; ECKENWALDER, 1976; HART, 1987). Tal inclusión se ve reforzada por las características anatómicas observadas, como ya señalaron YOUNG & WATSON (1969), pudiéndose determinar rasgos casi generales entre todos los géneros de la familia Cupressaceae, como las

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extensiones de toro (salvo en Tetraclinis (Fig. 1B), las verrugosidades en la cara interna de las traqueidas (menos en Papuacedrus y Neocallitropsis) (Fig. 1D), la presencia de parénquima axial (a excepción de Neocallitropsis) y el campo de cruce tipo cupressoide (Fig. 1K).

Tabla 1. Lista de especies estudiadas con referencia a las colecciones de donde se han obtenido las muestras y su región de procedencia

Número referencia

Especies Distribución geográfica Institución (Código)

1 Fitzroya cupressoides

(Molina) I. M. Johnston Chile y Argentina

Forest Products Laboratory (SJRw 3747) Maderas de Chile Universidad de

Valdivia

2 Austrocedrus chilensis (D. Don) Pic. Serm. y Bizarri

Chile y Argentina Maderas de Chile Universidad de

Valdivia

3 Pilgerodendron uviferum

(D. Don) Florin Chile y Argentina

Maderas de Chile Universidad de Valdivia

4 Sequoia sempervirens (D.

Don) Endl Costa Oeste de los

EEUU Tervuren Xylarium, Royal Museum of

Central Africa (Tw 45912)

5 Sequoiadendron

giganteum (Lindl.) J. Buchholz

Costa Oeste de los EEUU

Universidad Politécnica de Madrid, ETSI Montes, Cátedra de Tecnología de la

madera (ETSIM X1559)

6 Metasequoia

glyptostroboides Hu y W. C. Cheng

China Jodrell Laboratory, Royal Botanic

Gardens (Kew 24607 W2)

7 Glyptostrobus pensilis (Stauton ex D. Don) K.

Koch China

Department of Botany, National Museum of Natural History, Smithsonian

Institution (USw 4420)

8 Cryptomeria japonica

(Thunb. ex L. f.) D. Don Japón

Universidad Politécnica de Madrid, ETSI Montes, Cátedra de Tecnología de la

madera (ETSIM X1513)

9 Taiwania cryptomerioides

Hayata

Myanmar, Taiwan, Vietnam y el oeste de

China Universidad de Kyoto

10 Papuacedrus papuana (F.

Muell.) H. L. Li Nueva Guinea y las

Molucas Jodrell Laboratory, Royal Botanic

Gardens (Kew 19275 W2)

11 Diselma archeri Hook. f. Tasmania Forest Products Laboratory (SJRw

27044)

12 Neocallitropsis pancheri

(Carrière) de Laub. Nueva Caledonia

Forest Products Laboratory (SJRw 51802)

13 Fokienia hodginsii (Dunn) A. Henry y H. H. Thomas

China, Laos y Vietnam Forest Products Laboratory (SJRw

23080)

14 Microbiota decussate

Komarov Rusia

Universidad Politécnica de Madrid, ETSI Montes, Cátedra de Tecnología de la

madera (ETSIM X1198)

15 Thujopsis dolabrata

(Thunb. ex L. f.) Siebold y Zucc.

Japón Jodrell Laboratory, Royal Botanic

Gardens (Kew 19329 W2)

16 Platycladus orientalis (L.)

Franco China, Corea y Rusia

Jodrell Laboratory, Royal Botanic Gardens (Kew 71699 W2)

17 Tetraclinis articulata

(Vahl) Mast.

España, Algeria, Malta, Marruecos, Túnez y

Libia

Universidad Politécnica de Madrid, ETSI Montes, Cátedra de Tecnología de la

madera (ETSIM X1523)

En el estudio de los géneros monoespecíficos del grupo Taxodiaceae (Sequoia, Sequoiadendron, Metasequoia, Glyptostrobus, Cryptomeria y Taiwania), se han observado características anatómicas que permiten diferenciarlos del resto de cupresáceas, ya que poseen

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un mayor rango de altura de los radios leñosos, se observa la presencia en los radios de paredes horizontales tanto lisas como punteadas, y muchos de ellos presentan un campo de cruce tipo taxodioide, que sólo se ha observado fuera de este grupo en Papuacedrus y Microbiota (Fig. 1L). Dentro de este grupo se han descrito por caracteres morfológicos y moleculares dos clades bien resueltos: Sequoioid (Metasequoia-Sequoia- Sequoiadendron) y Taxodioid (Cryptomeria-Taxodium -Glyptostrobus) (ECKENWALDER, 1976; TSUMURA et al., 1995; GADEK et al., 2000). Anatómicamente se han observado características generales en los dos clades, pero se diferencian en una presencia generalizada de hendiduras y campo de cruce tipo taxodioide en Taxodioid, y una altura de los radios mayor en Sequoioid. Dentro del clade Sequoioid, los géneros Sequoia-Sequoiadendron son muy semejantes, definidos como indiferenciables por algunos autores (STONE, 1905), salvo por la presencia de muescas en Sequoia, como aparecen también en Thujopsis (Fig. 1C). También se observan diferencias dentro del clade por Metasequoia, al observarse la presencia de hendiduras y punteaduras tipo taxodioide, así como la irregularidad de la pared transversal del parénquima, al igual que se observa en Fitzroya (Fig. 1F), y poseer un rango inferior de altura de sus radios. Dentro del clade Taxodioid, Cryptomeria-Glyptostrobus, se diferencian entre sí por los depósitos en las traqueidas en Glyptostrobus (Fig. 1A) y la presencia de muescas en el borde y ligeramente superior altura de los radios en Cryptomeria. Entre ambos clades, algunos autores consideran de difícil identificación los géneros Metasequoia y Glyptostrobus (VISSCHER & JAGELS, 2003), diferenciándose por sus paredes transversales, ya que generalmente son nodulares en Glyptostrobus (VISSCHER & JAGELS, 2003).

Tabla 2. Caracterización anatómica de los géneros monoespecíficos de la familia Cupressaceae. Las columnas corresponden a las especies estudiadas según la numeración especificada en la Tabla 1, y las filas a las características

anatómicas según el código de IAWA COMMITTEE (2004)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 48 X - - - - - X - - - - - - - - - X 58 X X X X X X X X X X X X X X X X - 59 - - - X X - - X X X - - - - X - - 60 X X X X X X X X X - X - X X X X X 72 X X X X X X X X X X X - X X X X X 76 X X X X X X X X X X X - X X - - X 77 X - - X X X X X X - X - X X - - X 78 X - X X X X X X - - X - X - X X - 86 X X X - - - - - - - X - - - - - - 87 X X X X X X X X X X X X X X X X X 88 - - X X X X X X - - X - - - X X - 89 X X X - - X X X X - X - X - X X - 93 X X X X X X X X X X X X X X X X X 94 - - - - - X (x) X - X - - - - - - -

102 - - - - - - - - - X X X - X X - X 103 X X X X (x) X X X X X (x) X X X X X (x) 104 - - - X X - - (x) X - - - - - - - - 105 - - - (x) X - - - - - - - - - - - - La separación de los géneros de la familia Cupressaceae según los hemisferios también

se ha realizado mediante estudios morfológicos (YOUNG & WATSON, 1969; ECKENWALDER, 1976; HART, 1987) y moleculares (GADEK et al., 2000), apareciendo dos grandes clades: Cupressoid, que engloba a los géneros del Hemisferio Norte y se encuentra representado por el género Cupressus, y Callitroid, correspondiente al Hemisferio Sur y representado por el género Callitris. Anatómicamente no ha sido posible caracterizar los grupos según el hemisferio, pero se pueden señalar algunos rasgos dentro de ellos, como la

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presencia de paredes axiales nodulares dentro de los radios leñosos, únicamente observado en los géneros Fitzroya, Pilgerodendron y Diselma, que se encuentran en el clade Callitroid, y que los únicos géneros que no poseen verrugosidades en la cara interna de las traqueidas, Papuacedrus y Neocallitropsis, también se encuentran dentro de este clade. Algunos autores consideran muy próxima la relación entre Tetraclinis y los géneros pertenecientes al Hemisferio Sur (ECKENWALDER, 1976; HART, 1987), aunque nuestros resultados no identifican características anatómicas que lo apoyen.

Dentro de los géneros estudiados del Hemisferio Sur, tres de ellos comparten región de

procedencia comprendida entre Chile y Argentina, Fitzroya, Austrocedrus y Pilgerodendron, aún así, se aprecia una clara diferenciación entre la madera de Fitzroya y el resto, debido a la presencia de depósitos en las traqueidas así como unas paredes transversales del parénquima axial nodulares. De la misma manera que se observa una gran homogeneidad entre Austrocedrus y Pilgerodendron. Autores como GAUSSEN (1968) y ROIG (1992) coinciden en que es fácil separar la madera de Fitzroya del resto.

En base a la clasificación intrafamiliar realizada por GADEK et al. (2000), se observan

distintos grupos de afinidad o clades, entre los cuales se encuentra el formado por Fitzroya-Diselma, donde no se ha observado diferenciación anatómica salvo por la presencia de depósitos en las traqueidas del primero, y la presencia de punteaduras en las paredes horizontales de los radios en el segundo, pero la fuerte presencia de nodulaciones en las paredes axiales (Fig. 1H), junto con otros factores moleculares (GADEK et al., 2000), apoya la gran relación existente entre ambas. A este grupo de afinidad autores como HART (1987) o GADEK et al. (2000) le añaden el género Pilgerodendron, o Neocallitropsis respectivamente. Las diferencias frente a Pilgerodendron se restringen a la exclusiva presencia de paredes transversales lisas en el mismo, como se observan en Taiwania (Fig. 1E). En cambio, las características de Neocallitropsis discrepan mucho de los anteriores géneros puesto que en él no se observan verrugosidades en la cara interna de las traqueidas, ni parénquima axial, presenta paredes axiales lisas, como en Fokienia (Fig. 1I) y no presenta hendiduras en los radios, debilitando la posible asociación.

Otro de los grupos descrito por GADEK et al. (2000) es el compuesto por Microbiota-

Platycladus-Tetraclinis, aunque anatómicamente no es muy homogéneo ya que se ha observado la presencia de depósitos en traqueidas y la ausencia de extensiones de toro en Tetraclinis, así como un campo de cruce tipo taxodioide para Microbiota. Además, el género Platycladus presenta todavía una mayor diferenciación del resto al poseer paredes transversales del parénquima axial nodulares (Fig. 1G) y punteaduras en las paredes horizontales de los radios, además de un rango de altura mayor para los mismos, consideraciones que reducen la afinidad entre los géneros. En cambio, autores como GREGUSS (1955) destacan la gran semejanza de los géneros Microbiota y Platycladus por sus paredes transversales, donde según este, se definen lisas y eventualmente con una o dos nodulaciones, diferenciando ambos géneros por un mayor número de punteaduras tipo cupressoide en Microbiota (GREGUSS, 1955).

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A B C

D E F

G H I

J K L

Figura 1. A) Depósitos en Glyptostrobus pensilis. B) Extensiones de toro en Metasequoia glyptostroboides. C) Muescas en Thujopsis dolabrata, x40. D) Verrugosidades en Metasequoia glyptostroboides. E) Pared transversal lisa en Taiwania cryptomerioides, x40. F) Pared transversal irregular en Fitzroya cupressoides, x20. G) Pared transversal nodular en

Platycladus orientalis, x40. H) Radio leñoso con pared horizontal punteada y pared axial nodular en Diselma archeri. I) Radios leñosos de pared horizontal y pared axial lisos en Fokienia hogdinsii. J) Hendiduras en Austrocedrus chilensis, x40 K) Campo de cruce tipo cupressoide en Platycladus orientalis. L) Campo de cruce tipo taxodioide en Microbiota decusata

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Finalmente se discute un último grupo, Austrocedrus-Papuacedrus (HART, 1987). Entre ellos no se observan tantas semejanzas como en Fitzroya-Diselma, puesto que difieren en muchas características importantes, como la presencia de verrugosidades y las hendiduras (Fig. 1J) en Austrocedrus, así como la presencia de muescas en el borde y el campo de cruce tipo taxodioide de Papuacedrus. 6. Conclusiones

El estudio anatómico de los géneros monoespecíficos de la familia Cupressaceae, ponen

de manifiesto una gran homogeneidad entre ellos, destacando algunas características comunes como la presencia de extensiones de toro, verrugosidades en la cara interna de las traqueidas, la presencia de parénquima axial y el campo de cruce tipo cupressoide. Este estudio también refuerza las agrupaciones realizadas por distintos autores, como la diferenciación de los géneros pertenecientes a la antigua familia Taxodiaceae, y la formación de clades entre los géneros Fitzroya-Diselma, Fitzroya-Diselma-Pilgerodendron, Glyptostrobus-Cryptomeria, y Sequoia-Sequoiadendron-Metasequoia. A pesar de ello, la descripción anatómica realizada en estos géneros no presenta un resultado firme para la división entre los géneros pertenecientes al Hemisferio Norte o Sur, o entre las asociaciones de Austrocedrus-Papuacedrus, o de Microbiota-Platycladus-Tetraclinis, debilitándose tales agrupaciones.

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