Realizan un mapeo inédito de lianas de los bosques tropicales

La base de datos actualizada de la tribu Bignonieae, formada en gran medida por trepadoras, contiene información genética, taxonómica, morfológica, geográfica y evolutiva

Por Noêmia Lopes  |  Agência FAPESP – La llamada tribu Bignonieae, formada en gran medida por lianas, y que constituye un componente importante de los bosques tropicales, cuenta ahora con un privilegio raro entre la biodiversidad brasileña: se trata de un mapeo completo y actualizado de sus 21 géneros y 393 especies, con datos sobre morfología, taxonomía, distribución geográfica y genética, aparte de información sobre la historia evolutiva y biogeográfica del grupo.

Éste es el resultado del proyecto intitulado "Sistemática de la tribu Bignonieae (Bignoniaceae)", apoyado por la FAPESP y coordinado por Lúcia Garcez Lohmann, del Instituto de Biociencias (IB) de la Universidad de São Paulo (USP).

“En Brasil tenemos alrededor 250 familias de plantas, y con pocas de éstas se ha llegado a este nivel de detalle, que a su vez resulta fundamental para la comprensión de los procesos que llevaron a la formación de nuestra flora en general, como así también para la fijación de áreas prioritarias destinadas a la conservación, a planes de manejo y al uso sostenible de la biodiversidad”, declaró Garcez Lohmann a Agência FAPESP.

En el transcurso de los últimos 24 años, la investigadora ha venido perfeccionando la clasificación de las bignoniáceas, una familia de plantas cuyas flores tienen un característico formato de trompeta. La tribu Bignonieae, que a su vez incluye al linaje más diverso de lianas –también conocidas como trepadoras o bejucos– de los bosques tropicales, constituye su mayor grupo.

“Se trata de un grupo sumamente importante. Lo que diferencia a los bosques del Viejo Mundo de las selvas de la región neotropical es precisamente la presencia de las lianas. Como las especies de la tribu Bignonieae representan el linaje más diverso y abundante de lianas de la región neotropical, la comprensión de su historia evolutiva nos aporta una importante información sobre el origen y la diversificación de los bosques neotropicales en general. Asimismo, las especies de esta tribu son muy utilizadas por las comunidades originarias, habida cuenta de sus propiedades medicinales, razón por la cual cuentan con un buen potencial farmacológico”, afirmó Garcez Lohmann.

El primer paso, ya sea con miras a conocer mejor el pasado de ciertos ecosistemas o en busca de nuevos compuestos químicos destinados a la producción de fármacos, consistía en saber exactamente cuántas especies de lianas de ese clado existen, dónde se encuentra cada una, cómo evolucionaron y cuáles son sus parientes más cercanas, un mapeo que configuró el objetivo central de este estudio.

Con la nueva organización, se describieron unas 10 nuevas especies, se propusieron 190 nuevas combinaciones de nomenclaturas y casi 100 nuevos lectotipos (especímenes en los cuales se basa la nueva descripción de una especie), y quedaron resueltos innumerables problemas taxonómicos. Con este nivel de conocimiento, la tribu Bignonieae pasó a servir como uno de los modelos utilizados en el Proyecto Temático intitulado "Estructuración y evolución de la biota amazónica y su ambiente: una abordaje integrador", también realizado bajo la coordinación de Garcez Lohmann.

En dicho proyecto –una colaboración entre los programas BIOTA-FAPESP (Programa FAPESP de Investigaciones en Caracterización, Conservación, Restauración y Uso Sostenible de la Biodiversidad) y Dimensions of Biodiversity, de la National Science Foundation, de Estados Unidos– se investiga el origen de la biodiversidad de la Amazonia, adonde las lianas llegaron hace alrededor de 40 millones de años, y 10 millones de años después de haber surgido en la región este de Brasil, donde actualmente se encuentra el Bosque Atlántico.

Según Garcez Lohmann, linajes del grupo siguieron migrando y diversificándose hace alrededor de 30 millones de años, y llegaron a áreas secas del Cerrado, la sabana brasileña. Algunos millones de años después se produjeron la evolución del hábito arbustivo, la pérdida de zarcillas –una modificación de los folíolos de las plantas trepadoras que así les sirven de apoyo para escalar– y la evolución de semillas con contornos redondeados que les permiten viajar a través grandes áreas abiertas como frisbees. Con el correr del tiempo, especies de Bignonieae continuaron expandiendo su extensión por toda América, hasta llegar a México y el sur de Estados Unidos.

Otro aporte de la investigación fue la posibilidad de entender, en cada caso, qué vino primero: si la ocupación de nuevos ambientes o la transformación de las características morfológicas. “Con la filogenia [la historia genealógica de una especie o de un grupo biológico], logramos determinar cuándo cambió una determinada característica. En los casos en que ciertas características evolucionaron antes que la ocupación de una nueva área, tenemos lo que denominamos como surgimiento de una innovación clave, es decir, la evolución de una característica que hizo posible la ocupación de un nuevo ambiente y la diversificación del grupo. Cuando la alteración se produjo después de la ocupación de un nuevo ambiente, tenemos adaptaciones propiamente dichas”, dijo Garcez Lohmann.

De las recolecciones al laboratorio

En el transcurso del proyecto, Garcez Lohmann y sus dirigidos recorrieron Brasil efectuando recolecciones en campo y visitando herbarios. Los estados de Acre, Amazonas, Bahía, Ceará, Espírito Santo, Goiás, Mato Grosso, Minas Gerais, Pará, Paraíba, Piauí y Río de Janeiro, además del propio estado de São Paulo, fueron algunos de los destinos del equipo.

“Seleccionamos algunos lugares en las cuales se habían recolectado lianas escasamente. En otros ya sabíamos acerca de su existencia, pero las nuevas recolecciones de ejemplares permitieron concretar un aumento de la cantidad de registros y el acceso a material fresco para la extracción de ADN; y trabajos con anatomía y fitoquímica”, comentó Garcez Lohmann.

Un legado de la visita a esos herbarios fue la identificación de un cuantioso material que no había sido clasificado anteriormente. Otra buena herencia fue la interacción entre alumnos de grado y posgrado locales con los del equipo que estaba trabajando con Garcez Lohmann. “En el transcurso de este proyecto, jóvenes investigadores de distintos estados me consultaron porque deseaban estudiar más pormenorizadamente la flora de sus regiones. Entonces sucede que ahora tengo dirigidos y colaboradores alumnos y docentes de diversos estados brasileños. El apoyo es mutuo con los alumnos de São Paulo, que siempre fueron muy bien recibidos en todas las instituciones que visitamos”, dijo.

También hubo visitas a países tales como Alemania, Austria, Bélgica, España, Estados Unidos, Francia, Inglaterra, Suecia y Rusia, donde existen colecciones clásicas y una gran cantidad de material tipo, necesario para las revisiones taxonómicas.

El análisis de todo el material se llevo a cabo en un momento de transición. Al comienzo del proyecto, en 2012, se hacía la secuenciación genética con el método Sanger, con la utilización de algunos marcadores moleculares únicamente. Por ende, la propuesta original consistía en secuenciar tres marcadores para múltiples ejemplares de todas las especies de la tribu Bignonieae. “Pero a la mitad del proyecto”, comentó Garcez Lohmann, “surgió la posibilidad de usar Next Generation Sequencing y, de ese modo, secuenciar genomas enteros, lo que nos permitió reconstruir el parentesco entre géneros y especies con un mayor nivel de seguridad.”

Para dar cuenta de la vastedad de la investigación, se requirió la participación de una gran cantidad de becarios, desde la iniciación a la investigación científica hasta el posdoctorado: Alexandre Rizzo Zuntini, Alison Nazareno, Annelise Frazão Nunes, Beatriz Machado Gomes, Eric Yasuo Kataoka, Fabiana Firetti Leggieri, Jéssica Nayara Carvalho Francisco, Luiz Henrique Fonseca, Maila Beyer, Maria Claudia Medeiros, Maria Fernanda Calió, Mirian Kaehler (doctorado y posdoctorado) y Verônica Thode.

“Como utilizamos la misma metodología y llevamos adelante las investigaciones de manera estandarizada, estamos ahora consolidando una gran base de datos con fotos e información sobre morfología, distribución geográfica y genética de las especies. También estamos estudiando una buena manera de poner a disposición los datos y las imágenes en una página de internet”, dijo Garcez Lohmann.

Otro despliegue previsto consiste en entender de qué manera el grupo estudiado reaccionará ante los cambios climáticos. En tal sentido, la investigadora está dirigiendo el doctorado de Juan Pablo Narváez Gómez, de Colombia. De acuerdo con Garcez Lohmann, “el objetivo del mismo consiste en hallar las áreas con mayor diversidad y endemismo de especies de la tribu Bignonieae, modelar la distribución de las especies utilizando escenarios actuales y futuros y, con base en ello, plantear estrategias de conservación”.

Artículos publicados

Hasta ahora, la investigación intitulada “Sistemática de la tribu Bignonieae (Bignoniaceae)” resultó en la publicación de 18 artículos científicos, listados a seguir, aparte de otros cinco ya enviados para su publicación:

Iamonico, D., E. Banfi, G. Galasso, L.G. Lohmann, J.A. Lombardi & N.M.G. Ardenghi. 2015. Typification of the Linnaean name Bignonia peruviana (Vitaceae). Phytotaxa 236(3): 283-286. http://biotaxa.org/Phytotaxa/article/view/phytotaxa.236.3.10

Fonseca, L.H.M.F. & L.G. Lohmann. 2015. Biogeography and evolution of Dolichandra (Bignonieae, Bignoniaceae). Botanical Journal of the Linnean Society 179: 403-420. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/boj.12338/abstract

Nazareno, A.G., M. Carlsen & L.G. Lohmann. 2015. Complete chloroplast genome of Tanaecium tetraganolobum: The first Bignoniaceae plastome. PLOS One 10(6): e0129930. http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371%2Fjournal.pone.0129930

Zuntini, A.R., C.M. Taylor & L.G. Lohmann. 2015. Problematic specimens turn out to be two undescribed species of Bignonia (Bignoniaceae). Phytokeys 56: 7-18. http://phytokeys.pensoft.net/articles.php?id=5423

Zuntini, A.R., C.M. Taylor & L.G. Lohmann. 2015. Deciphering the Neotropical Bignonia binata species complex (Bignoniaceae). Phytotaxa 219(1): 69-77. http://biotaxa.org/Phytotaxa/article/view/phytotaxa.219.1.5

Firetti-Leggieri, F. D. Demarco & L.G. Lohmann. 2015. A new species of Anemopaegma (Bignonieae, Bignoniaceae) from the Atlantic Forest of Brasil. Phytotaxa 219(2): 174-182. http://biotaxa.org/Phytotaxa/article/view/phytotaxa.219.2.7

Fonseca, L.H.M.F., S.M. Cabral, M.F. Agra & L.G. Lohmann. 2015. Taxonomic updates in Dolichandra (Bignonieae, Bignoniaceae). Phytokeys 46: 35-43. http://phytokeys.pensoft.net/articles.php?id=4671

Medeiros, M.C.M.P., A. Guisan & L.G. Lohmann. 2015. Climate niche conservatism does not explain restricted distribution patterns in Tynanthus (Bignonieae, Bignoniaceae). Bot. J. Linn. Soc. 179: 95-109. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/boj.12300/abstract

Medeiros, M.C.P. & L.G. Lohmann. Taxonomic revision of Tynanthus (Bignonieae, Bignoniaceae). Phytotaxa 216(1): 1-60. http://biotaxa.org/Phytotaxa/article/view/phytotaxa.216.1.1

Medeiros, M.C.P. & L.G. Lohmann. 2015. Phylogeny and biogeography of Tynanthus Miers (Bignonieae, Bignoniaceae). Molecular Phylogenetics and Evolution 85: 32-40. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25659336

Medeiros, M.C.P. & L.G. Lohmann. 2014. Two new species of Tynanthus Miers (Bignonieae, Bignoniaceae) from Brazil. Phytokeys 42: 77-85. http://phytokeys.pensoft.net/articles.php?id=4192

Lohmann, L.G & C.M. Taylor. 2014. A new generic classification of Tribe Bignonieae (Bignoniaceae). Annals of the Missouri Botanical Garden 99(3): 348-489. http://www.bioone.org/doi/abs/10.3417/2003187

Zuntini, A.R., C.M. Taylor & L.G. Lohmann. 2014. Proposal to conserve the name Bignonia magnifica (Bignoniaceae) with a conserved type. Taxon 63(6): 1376-1377. http://www.ingentaconnect.com/contentone/iapt/tax/2014/00000063/00000006/art00025

Zuntini, A.R. & L.G. Lohmann. 2014. Synopsis of Martinella Baill. (Bignonieae, Bignoniacee), with the description of a new species from the Atlantic Forest of Brazil. Phytokeys 37: 15-24. http://phytokeys.pensoft.net/articles.php?id=1526

Firetti-Leggieri, F., L.G. Lohmann, J. Semir, D. Demarco & M.M. Castro. 2014. Using leaf anatomy to solve taxonomic problems within the Anemopaegma arvense species complex (Bignonieae, Bignoniaceae). Nordic Journal of Botany 32: 620-631. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1756-1051.2013.00275.x/pdf

Zuntini, A.R., L.H.M. Fonseca & L.G. Lohmann. 2013. Primers for phylogeny reconstruction in Bignonieae (Bignoniaceae) using herbarium samples. Applications in Plant Sciences1(9): 1300018. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25202586

Lohmann, L.G., C. Bell, M.F. Calió, and R.C. Winkworth. 2013. Pattern and timing of biogeographical history in the neotropical Tribe Bignonieae (Bignoniaceae). Botanical Journal of the Linnean Society 171: 154-170. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1095-8339.2012.01311.x/abstract

Kaehler, M., F. Michelangeli & L.G. Lohmann. 2012. Phylogeny of Lundia based on ndhF and PepC sequences. Taxon 61(2): 368-380. http://www.ingentaconnect.com/content/iapt/tax/2012/00000061/00000002/art00008