Género Lotus

Biología Reproductiva y Micro-morfología

El género Lotus, como la familia Fabaceae, se caracteriza por sus frutos en legumbre y flores especiales. Taxonómicamente complejo y difícil, ha sido objeto de numerosos estudios morfológicos, genéticos, reproductivos y filogenético-moleculares. Es un grupo de hierbas perennes o anuales de gran importancia en la agricultura como forraje para el ganado.
Canarias posee un grupo de endemismos herbáceos y perennes de flores amarillas conocidos como “corazoncillos”, relacionados con otras especies mediterráneas y del Norte de África (Marruecos) pertenecientes a la sección Pedrosia (Lowe) Brand. Sus flores se caracterizan por el color amarillo y por la presencia de un diente en el estilo (Sandral, et al., 2006; Ojeda, et al., 2013). Fig.1. En Marruecos también se pueden encontrar especies de la sección Edentolotus Brand también con flores amarillas, pero sin diente en el estilo (Kramina & Sokoloff, 1999). 

Fig.1.- Estilo con dientes en L. kunkelii  (Gran Canaria) y L. assakensis (Marruecos) al Microscopio Electrónico de Barrido (MEB).

Ocupan un amplio rango de condiciones ecológicas que desde áreas litorales se eleva hasta los altos pinares de las islas macaronésicas. Algunos están amenazados críticamente como L. kunkelii y L. arinagensis del litoral de Gran Canaria. Con número básico de cromosomas x=7 presentan especies tanto diploides como poliploides (Ortega, 1977, 1979). 

Fig. 2.- L. kunkelii. Planta y pólenes haploides normales y diploides al MEB.

Como en el resto del género, los cambios entre los “juegos cromosómicos” (nivel de ploidía y número básico) han protagonizado la formación de nuevas especies, como sugiere también la presencia de pólenes diploides junto con los granos haploides (Rim & Beuselinck, 1996; Ojeda, et al., 2013; Soltis, et al., 2014; Pérez de Paz, en prep.). Fig.2.

Flores y polinización especial. Recursos florales y micro-morfología 

Aunque este género recurre a veces a la propagación vegetativa por estolones formando verdaderos céspedes, la reproducción sexual es el principal sistema reproductivo, y la flor el órgano responsable de la polinización y del principal sistema de cruzamiento (auto-incompatibilidad). 
El género Lotus tiene un complicado proceso de liberación del polen que se lleva a cabo mediante un mecanismo que funciona a modo de bomba o pistón que se dispara cuando una abeja presiona la quilla de una flor (que contiene al androceo y gineceo). El polen acumulado en el ápice de la quilla desde el estado de botón, es liberado cuando el impulso del estigma y estilo provoca la salida de una pequeña cantidad, que necesita de varias visitas, para la completa liberación de la flor (Rodriguez-Riaño, et al., 1999; Galloni, et al., 2007). Fig.3.

Fig.3.-  Quilla de la flor de Lotus que aloja a los estambres y al gineceo, dejando que el estigma sobresalga por el ápice de la misma.

En este proceso de polinización están implicados todos los verticilos de la flor principalmente los pétalos, androceo y gineceo, cuyos caracteres morfológicos y micro-morfológicos poseen valor diagnóstico en algunas especies.
Los PÉTALOS, organizados a modo de barco (con quilla, estandarte y alas) ejercen una señal de atracción a los polinizadores que en la mayoría de las especies macaronésicas de color amarillo, está  asociado a la polinización por abejas como los continentales (Ojeda, et al., 2013). 
En cuanto al ANDROCEO, el género Lotus presenta dos grupos de estambres (androceo diadelfo), constituido por la fusión de nueve y el décimo libre. Sus anteras, las mayores de su tribu, son también las mayores productoras de polen.
A diferencia de lo observado por otros autores (Diez & Ferguson, 1994), las características del polen al microscopio óptico y Microscopio Electrónico de Barrido (MEB), talla, aperturas (con gránulos en el borde del colpo) y ornamentación de su cubierta externa (exina rugulada y micro-rugulada) puede poseer valor diagnóstico, siendo una de las nuevas aportaciones del Proyecto ENCLAVES para las especies macaronésicas y de Marruecos. Fig. 4.
De acuerdo con los mismos autores, la talla del polen de las especies estudiadas, no se encuentra correlacionada con el nivel de ploidía (número de cromosomas). 
Como en otras especies del género (Rodriguez-Riaño, et al., 1999; Galloni, et al., 2007), la producción de polen/antera está negativamente correlacionada con la talla de los granos, y positivamente con la producción de óvulos/flor. La mayor producción se observa en especies de Marruecos que supera a todas las canarias observadas.

Fig. 4.- Granos de polen al MEB. Forma, aperturas y ornamentación de la cubierta externa (exina).

3. El GINECEO presenta generalmente estigmas húmedo-cónicos (Fig. 6), estilos linear-angulados y ovarios lineares. De acuerdo con algunos autores (Kramina & Sokolof, 1999; Sandral, et al., 2006; Valdés, 2000), la presencia o ausencia de diente en el estilo y pelos en el ovario son dos características con alto valor taxonómico en Canarias y Marruecos (Fig. 1 y 5).

Fig.5.- Gineceos al MEB con ovarios (lampiño en L. arenarius y peloso en L. arinagensis) y estilos angulados. A la derecha,  L. cytisoides (*) con articulación ovario-estilo diferente.

La micro-morfología de la articulación estilo y ovario diferencia a las especies de la sección Edentolotus (L. cytisoides) y sección Pedrosia. Fig. 5. 
El género Lotus que también suele producir el mayor número de óvulos de la tribu (≈50) y que suele estar positivamente correlacionado con la talla del ovario, se confirma para las especies estudiadas con valores que oscilan entre 30 (Marruecos y Canarias) y 62 (Macaronesia). 

Flores y auto-incompatibilidad tardía (Biología Reproductiva)

La flor, órgano responsable de la reproducción sexual, posee en Lotus, todos los atributos de la polinización cruzada (xenogamia), siendo el principal responsable del sistema de cruzamiento: reclamo de polinizadores para el transporte polínico entre plantas y fecundación cruzada obligada por un mecanismo de auto-incompatibilidad, que rechaza al polen propio, evitando la endogamia y favoreciendo la diversidad genética.
Este mecanismo homomórfico (no detectable morfológicamente) que no rechaza al polen en el estigma sino en el ovario, se conoce como auto-incompatibilidad tardía (LSI) y es frecuente en la familia y en el género (Seavey & Bawa, 1986; Gibbs & Bianchi, 1999). 

Fig. 6.- Estigmas al MEB con granos de polen.

El número de granos de polen que pueden producir las anteras de una flor es muy importante para los cruces entre distintas plantas, porque además de ejercer de reclamo a los polinizadores, ofrecen a las distintas poblaciones, la oportunidad de polinizar y fecundar un mayor número de individuos. 
Los niveles de xenogamia mediante el cociente polen/óvulo por flor según Cruden (1977, 2000), es una forma indirecta de valorar la xenogamia o cruces entre los individuos de una población, muchas veces con valor diagnóstico y evolutivo. En Canarias y Marruecos todas las especies estudiadas se califican como xenógamas obligadas. Los mayores índices se observan en L. kunkelii (Gran Canaria) y L. assakensis (Marruecos).


Fig.7.- Cruces experimentales en varias especies de la sección Pedrosia

La estimación directa de los niveles de xenogamia, mediante cruces experimentales de polinización en el Jardín Botánico Canario (JBCVC), se ha valorado según el índice ISI (Lloyd, 1965) que estima los niveles de auto-incompatibilidad según la producción de semillas por auto-polinización, frente a las producidas por polinización cruzada. Fig. 7.
Los resultados señalan especies completamente auto-incompatibles como (L. kunkelii y L. bollei) y mayoritariamente auto-incompatibles como L. arinagensis y L. lancerottensis (Fernández-Palacios, et al., 2014), lo cual está en consonancia con la alta variabilidad genética encontrada, incluso en las poblaciones de endemismos canarios altamente amenazados (Oliva Tejera, et al., 2006).
Es importante señalar que en L. kunkelii, especie críticamente amenazada con una única población en Gran Canaria (Jinámar), el éxito reproductivo de los cruces experimentales es mucho mayor en la polinización cruzada que en la polinización natural y auto-polinizaciones, produciendo descendencia más vigorosa con más y mayores frutos y más semillas viables. De esta manera se ha podido verificar el refuerzo exitoso de individuos en la población natural (Fernández-Palacios, et al., 2014). 

Frutos, semillas y dispersión

Sus frutos en legumbres dehiscentes longitudinalmente con dehiscencia explosiva hasta unos cinco metros (Ollerton & Lack, 1998), llevan semillas pequeñas de forma subglobosa y castañas Fig. 8


Fig.8.- Legumbres y semillas 

La dispersión de sus frutos y semillas en Lotus en principio por hormigas, barocoria, gravidez, etc, se prevé a corta distancia, pero también cuenta con la posible endozoocoria de aves granívoras a más larga distancia, que le permite la colonización de nuevos hábitats (Bramwell, 1986; Vargas, et al., 2012). 

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