Variabilidad morfológica de Jania longifurca (Corallinales, Rhodophyta) en Galicia (noroeste de España)

Juan LUGILDE ^1,*, Ignacio BÁRBARA ² & Viviana PEÑA ³

^1,2,3 Grupo de investigación BioCost, Universidade da Coruña, Facultad de Ciencias, Campus da Zapateira s/n, 15071 La Coruña, España.

* Enlace: juan.lugilde@udc.es, https://orcid.org/0000-0001-9302-6733

² ignacio.barbara@udc.es, https://orcid.org/0000-0003-1779-0224

³ vpena@udc.es, https://orcid.org/0000-0001-7003-3850

INTRODUCCIÓNTOP

El género Jania J.V.Lamour. —Corallinales P.C.Silva & H.W.Johans., Rhodophyta Wettst.— se caracteriza por presentar talos articulados —geniculados— y con ramificación fundamentalmente dicótoma. Representado por 48 especies ampliamente distribuidas en regiones templadas y tropicales, este género está considerado como uno de los más diversos (Woelkerling & al. 2015a; Guiry & Guiry 2019). Si bien la posición sistemática del género dentro de la subfamilia Corallinoideae (Aresch.) Foslie ha sido bien definida de acuerdo con sus relaciones filogenéticas (Kim & al. 2007), los estudios taxonómicos en Jania resultan complejos debido a la falta de información acerca del material tipo de numerosas especies (v. gr., Woelkerling & al. 2015a, 2015b, 2015c) y a la gran variabilidad morfológica descrita dentro de una misma especie (v. gr., Areschoug 1852; Yendo 1902; Børgesen 1917; Taylor 1945). Así, una variedad ampliamente distribuida de la especie tipo del género —J. rubens (L.) J.V.Lamour.—, J. rubens var. corniculata (L.) Yendo, se caracteriza por presentar lóbulos distales —cornículos— en los intergenículos, que faltan en la variedad tipo (Yendo 1905). Por otra parte, J. rubens puede desarrollar discos secundarios (Hamel & Lemoine 1952), estolones o ramas divaricadas y enredadas (Irvine & Chamberlain 1994). En esta especie, también se observó cierta variabilidad morfológica relacionada con el desarrollo de conceptáculos y el ambiente (Ardré 1970; Irvine & Chamberlain 1994), de la misma manera que Cabioch (1972) observó el desarrollo de ramificaciones delgadas o talos intrincadamente ramificados desde la base del talo, que interpretó como propágulos o estructuras de enlace. Así, la dificultad para diferenciar especies en Jania con un criterio exclusivamente morfológico ha sido discutida por numerosos autores (v. gr., Dawson 1953; Villena-Balsa & al. 1987; Afonso-Carrillo & Sansón 1999; Cormaci & al. 2017).

En el Atlántico ibérico, Islas Británicas y Atlántico francés, se conocen cinco táxones de Jania —revisados en Lugilde & al. (2017)—: J. longifurca Zanardini, J. rubens, J. rubens var. corniculata, J. squamata (L.) J.H.Kim, Guiry & H.G.Choi y J. virgata (Zanardini) Mont. En cambio, de Macaronesia y el Mediterráneo se conocen muchos más —revisados en Lugilde & al. (2016) y Cormaci & al. (2017)—, a saber: J. adhaerens J.V.Lamour., J. capillacea Harv., J. cubensis Mont. ex Kütz., J. cultrata (Harv.) J.H.Kim, Guiry & H.G.Choi, J. micrarthrodia J.V.Lamour., J. pumila J.V.Lamour. y J. tenella (Kütz.) Grunow., además de J. verrucosa J.V.Lamour., cuya clasificación es objeto de discusión (Woelkerling & al. 2015a, 2015b).

Durante la revisión de material de herbario del género Jania de Galicia, descubrimos en algunos ejemplares procedentes de fondos submareales de maerl hábitos con ramas delgadas irregularmente dicotómicas, decusadas y divaricadas, que portaban discos secundarios. Esta morfología no coincidía con las descritas para las especies previamente citadas del Atlántico ibérico, pero mostraban parecido con las reportadas para algunas especies de Jania más meridionales. Aunque las únicas especies de Jania identificadas hasta el presente en los fondos de maerl de Galicia son J. longifurca y J. rubens, estos hábitats destacan por presentar una elevada biodiversidad, con especies exclusivas o muy raramente encontradas en otros hábitats (Peña & al. 2014). Por todo lo dicho, el presente trabajo fue diseñado con el propósito de combinar evidencias genéticas y morfológicas que determinasen si la variabilidad morfológica observada se correspondía con el rango de variabilidad intraespecífica de las mencionadas especies o si, por el contrario, nos encontrábamos ante una tercera especie no registrada hasta ahora en el área estudiada.

MATERIAL Y MÉTODOSTOP

Selección de materialTOP

Se trabajó con material del género Jania conservado en el herbario SANT, recolectado en varios fondos de maerl de Galicia y que presentaba una morfología diferente a la descrita en Lugilde & al. (2017). También se estudió material adicional gallego, epífito o que crecía sobre roca. Para los análisis morfo-anatómicos y filogenéticos, se seleccionaron ejemplares de J. longifurca y J. rubens con diferente morfología, a la vez que se descartaron aquellos que correspondían a J. squamata, J. rubens var. corniculata y J. virgata, porque presentaban caracteres diferenciales muy claros y no habían sido citadas en fondos de maerl.

Estudio morfo-anatómicoTOP

La observación del patrón de ramificación, el diámetro de los ejes y las ramas, así como la presencia de discos secundarios en el material seleccionado se llevó a cabo con estereomicroscopio y microscopio óptico. Con el objeto de estudiar los caracteres morfo-anatómicos internos se realizaron secciones del talo con inclusión en gelatina, siguiendo Cremades & al. (1997).

Estudio filogenéticoTOP

Se seleccionaron diez ejemplares considerados correspondientes a J. longifurca —siete con la morfología de fondo de maerl y cuatro con la morfología robusta típica de roca— y cuatro ejemplares considerados correspondientes a J. rubens. De cada ejemplar, se seleccionaron fragmentos libres de epífitos con el estereomicroscopio. Para la extracción de ADN, se utilizó el equipo NucleoSpin^® Tissue —Macherey-Nagel, GmbH and Co. KG, Alemania—, de acuerdo con el protocolo del fabricante. Se amplificó mediante PCR el gen plastídico psbA de acuerdo con Bittner (2009) y Peña & al. (2015a); el producto fue purificado mediante ExoSAP y enviado a secuenciar a los servicios de apoyo a la investigación de la Universidade da Coruña. Las secuencias obtenidas se editaron usando Geneious R11 —Biomatters Ltd., Nueva Zelanda— y se alinearon en Seaview (Guoy & al. 2010). Las secuencias fueron enviadas a la plataforma BOLD —http://www.boldsystems.org; Ratnasingham & Hebert (2007)— y GenBank (Tabla 1). Para los análisis filogenéticos, se incluyeron secuencias complementarias, no publicadas hasta ahora, de J. longifurca y J. rubens con morfología típica y procedentes de hábitats rocosos de Galicia, así como secuencias disponibles en GenBank del género Jania. Corallina officinalis L. fue empleada como grupo externo. Las relaciones filogenéticas fueron inferidas utilizando los métodos de máxima verosimilitud e inferencia bayesiana, mediante los programas Mega 6 y MrBayes 3.2.1, respectivamente (Ronquist & Huelsenbeck 2003; Tamura & al. 2013). Los modelos de evolución se estimaron mediante el uso de los índices Akaike y Bayesiano, estimados en jModeltest 2.1.3 (Darriba & al. 2012). Los análisis fueron realizados bajo un modelo de evolución GTR+G. Los análisis bayesianos fueron realizados bajo este mismo modelo de evolución con cuatro cadenas Markov Monte Carlo para diez millones de generaciones con remuestreo cada mil generaciones.

RESULTADOSTOP

Análisis filogenéticoTOP

Del total de ejemplares seleccionados para el estudio molecular —quince en total—, solo se obtuvieron secuencias de calidad para nueve (tabla 1): tres previamente identificados con J. longifurca, con morfología atípica y procedentes de fondos de maerl, dos identificados con J. longifurca y procedentes de roca, uno identificado con J. rubens y procedente de fondo de maerl y, por último, tres identificados con J. rubens y procedentes de roca. Los análisis filogenéticos del alineamiento de psbA —44 secuencias de haplotipos, 729 pares de bases con 174 sitios variables— emplazaron esta morfología atípica de J. longifurca en un clado con mucho apoyo estadístico y junto a los ejemplares con morfología típica y a dos secuencias de GenBank llamadas “Uncultured Corallinales” que proceden del Atlántico ibérico y el Mediterráneo francés (fig. 1, tabla 1). En este mismo clado también aparecieron incluidos varios haplotipos que corresponden a secuencias de una especie de Jania de Nueva Zelanda recientemente analizadas en Twist & al. (2018). Asimismo, fueron notables dos clados separados de J. rubens que contenían material recolectado en Galicia y de Brasil, respectivamente.

Análisis morfológico de Jania longifurcaTOP

Los ejemplares atípicos son abundantes en fondos de maerl (fig. 2b-l) y presentan un talo de pequeño tamaño (fig. 2b) y morfología irregular (fig. 2a). Este talo atípico mide 0,3–3,5(5,2) mm de altura y es frágil, en ocasiones cespitoso, y está fijado al substrato por pequeños discos de 0,2–0,8 mm, de los que parten ejes decumbentes (fig. 2c). La ramificación es dicotómica e irregular (fig. 2b, k), en ocasiones decusada y divaricada (fig. 2g), con 1–2(6) intergenículos entre cada ramificación. Los ángulos de ramificación son variables, generalmente agudos entre 30–80º (fig. 2h), aunque en ocasiones son muy abiertos, en más de 120º (fig. 2i). En algunos ejemplares, los ápices se atenúan y tienen una última dicotomía generalmente aguda (fig. 2j). Los intergenículos son cilíndricos y delgados —100–550 μm de longitud y 70–180 μm de diámetro— y no tienen lóbulos distales, o bien estos se presentan de manera muy ocasional. La relación longitud/diámetro de los intergenículos es de 2,5. El número de capas medulares de los intergenículos es 3–7 (fig. 2l). Los genículos miden 30–70 μm de longitud y 40–60 μm de diámetro y están compuestos por una fila única de células, cuyo tamaño solapa con el de las células medulares de los intergenículos —25–70 × 8–15 μm—. El material estudiado presentó gran capacidad para la refijación a diversos substratos y materiales, debido a los numerosos discos secundarios basales o laterales (fig. 2f), los intergenículos adheridos a diferentes substratos, como piedras, cascajo o maerl, incluso por su parte apical (fig. 2d), y las pequeñas estructuras calcificadas o engrosamientos que sirven para la conexión de intergenículos a otros intergenículos del mismo talo o de otro (fig. 2f). No se observaron conceptáculos en ninguno de los ejemplares.

La morfología típica de J. longifurca es habitual en substrato rocoso (fig. 3a), aunque también aparece en fondos de maerl (fig. 2a). Esta morfología se caracteriza por talos robustos hasta de 12 cm, fijados al sustrato por una base costrosa de 20–27 mm de diámetro, de la que parten ejes erectos cilíndricos que se ramifican dicotómicamente (fig. 3b-d) con un ángulo de ramificación agudo de 25–45º. El material estudiado presenta intergenículos de 120–950 μm de longitud y 115–370 μm de diámetro y células de los genículos generalmente iguales o mayores —40–130 μm— que las células medulares de los intergenículos —20–110 μm—. Asimismo, observamos estructuras semejantes a la morfología atípica, pero de forma escasa, a saber: intergenículos delgados —de menos de 180 μm, fig. 3e-f), ramas divaricadas en la parte basal (fig. 3g) y algunas estructuras de refijación, tales como discos secundarios (fig. 3h) e intergenículos unidos por engrosamientos calcificados (fig. 3i).

DISCUSIÓN Y CONCLUSIONESTOP

Los resultados de los análisis filogenéticos han indicado que los ejemplares de Jania, dominantes en fondos de maerl y cuya morfología difiere de la típica de J. longifurca, no muestran diferencias genéticas con talos de esta especie que proceden de hábitats rocosos. Nuestros resultados han confirmado, por tanto, que el género Jania en Galicia está representado por cinco taxones: J. longifurca, J. rubens, J. rubens var. corniculata, J. squamata y J. virgata. El material gallego de J. longifurca se corresponde, además, con otro que procede de localidades del Atlántico ibérico y el Mediterráneo francés y que, hasta ahora, no estaba identificado, por lo que el presente trabajo aporta secuencias de ADN de J. longifurca que, también hasta ahora, faltaban en GenBank. Por otra parte, hemos detectado una cierta relación filogenética entre este material europeo y ejemplares recolectados en Nueva Zelanda de donde aparentemente J. longifurca no ha sido citada, sino J. rosea (Lam.) Decne., J. sagittata (J.V.Lamour.) Blainv., J. verrucosa J.V.Lamour., Jania sp. ‘fine’ y J. sphaeroramosa Twist, J.E.Sutherland & W.A.Nelson (Farr & al. 2009; Twist & al. 2018). Presumiblemente, futuros estudios filogenéticos, que dispongan de material tipo de J. longifurca y de estas especies, permitirán resolver su sistemática.

El estudio integrador de ambas morfologías ha demostrado la gran variación morfológica de J. longifurca con respecto al ambiente. Así, en fondos de maerl dominan los talos de pequeño tamaño y ejes decumbentes, sin base costrosa prominente, ramificación dicotómica irregular, en ocasiones decusada y divaricada, e intergenículos delgados y frágiles. Los talos que crecen en roca —y, ocasionalmente, en fondos de maerl— son de mayor tamaño y tienen una base costrosa muy evidente, ramificación dicotómica regular, intergenículos anchos y robustos y escasa presencia de discos secundarios, engrosamientos calcificados o ramas delgadas y divaricadas. Esta variabilidad infraespecífica, ahora confirmada en J. longifurca, se había observado también en J. rubens y J. adhaerens (Hamel & Lemoine 1952; Dawson 1953; Ardré 1970; Cabioch 1972; Irvine & Chamberlain 1994). Por otra parte, si bien en los talos típicos de roca estudiados, el tamaño de las células de los genículos es ligeramente más grande que el de las células medulares de intergenículos, en J. longifurca de fondos de maerl los tamaños de ambos tipos de células son similares. Estas observaciones contrastan con la información contenida en la literatura, donde se indica que las células de los genículos son comparativamente más largas que las células medulares de intergenículos (Hamel & Lemoine 1952; Afonso-Carrillo & Sansón 1999). Esta discrepancia en una característica morfológica asociada a J. longifurca, hace necesario plantear futuros estudios filogenéticos para comprobar su consistencia.

Estos caracteres diferenciales en la morfología atípica de J. longifurca se mencionan en la bibliografía para especies meridionales como J. adhaerens, J. capillacea y J. pumila (tabla 2) que, además, presentan una amplia distribución (Guiry & Guiry 2019). Sabidos nuestros resultados para J. longifurca y la gran variabilidad morfológica en este género, es posible que este caso de variabilidad infraespecífica suceda en otros territorios. Si tenemos en cuenta que algunos de estos caracteres morfológicos tienen caracter diagnóstico, recomendamos abordar nuevos estudios integradores en otras regiones para confirmar su correcta aplicación. Los talos de J. longifurca que dominan en los fondos de maerl tienen una gran capacidad para refijarse a diversos substratos y materiales; esta se manifiesta con el desarrollo de uniones al propio talo, al maerl o a otro tipo de substrato por las partes apicales, engrosamientos calcificados y numerosos discos secundarios. Estos últimos han sido mencionados para J. rubens por Hamel & Lemoine (1952), pero sin definir una posible función. De esta forma, J. longifurca en los fondos de maerl jugaría una estrategia parecida a la de las especies Gelidiella calcicola Maggs & Guiry y Gelidium maggsiae Rico & Guiry (Bárbara & al. 2004), desarrollando varios puntos de refijación al substrato y formando matas de ramas, maerl y cascajo que se unen al talo y forman un entramado estable, pero móvil, en el que la polaridad sería cambiante. Sin embargo, en substratos rocosos más estables, la morfología dominante es más robusta y tiene un patrón de ramificación más constante. Los ejemplares de J. longifurca que dominan en fondos de maerl carecen de estructuras reproductoras, lo que sugiere una estrategia de propagación por fragmentación, similar a la descrita para las especies formadoras de maerl en Galicia —Phymatolithon calcareum (Pallas) W.H.Adey & D.L.McKibbin, Phymatolithon lusitanicum V.Peña y Lithothamnion corallioides (P.Crouan & H.Crouan) P.Crouan & H.Crouan (Peña & al. 2015b)—. Un similar proceso de propagación vegetativa fue comentado por Cabioch (1972) en J. rubens y otras especies geniculadas.

AGRADECIMIENTOSTOP

A la Xunta de Galicia —GPC2015/025—. V. Peña agradece el apoyo de la Universidade da Coruña —Contrato-Programa Campus Industrial—. Agradecemos a C. Pardo la facilitación de material molecular y a D. García San León —herbario de Santiago de Compostela, SANT— por el acceso al material de herbario. Agradecemos igualmente al revisor anónimo y al editor asociado por sus comentarios y sugerencias.

REFERENCIASTOP