Oct202004IPGRI-CIAT

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Diversidad de Passifloraceae y 
Caricaceae
en Colombia: avances en 
Citogenética, Palinología y 
Anatomía Vegetal 
CM Caetano, DSc.
(Bioversity International)
2004
Estudio de la diversidad de las 
Passifloraceae y Caricaceae en la 
zona cafetera de Colombia
INICIATIVA PARA LA APLICACIÓN DE LA BIOTECNOLOGÍA EN EL 
ESTUDIO Y EL APROVECHAMIENTO DE LA BIODIVERSIDAD EN 
LAS ZONAS CAMPESINAS DEL EJE CAFETERO
CONVENIO N°CEN-303-2003
Más diverso en Passifloraceae
Segundo más diverso en Caricaceae
Colombia
Caricaceae – Vasconcellea y Carica
Fotos: CM Caetano & CL Sandoval
Passifloraceae
Fotos: CM Caetano & L Barrios
Fotos: CM Caetano & MM Marin
Fotos: CM Caetano & C Olaya
Fotos: CM Caetano & MM Marin
Zona cafetera
75°0'0"W
75°0'0"W
70°0'0"W
70°0'0"W
5°0'0"S 5°0'0"S
0°0'0"N 0°0'0"N
5°0'0"N 5°0'0"N
10°0'0"N 10°0'0"N
±
0 100 200 300 40050
Kilometers
Legend
Zona_cafetera
Elevación
1,001 - 1,200
1,200 - 1,400
1,400 - 1,600
1,600 - 1,800
1,800 - 2,000
2,000 - 2,200
Estudiar la diversidad de las Passifloraceae y 
Caricaceae de la zona cafetera colombiana, 
utilizándola como indicador para evaluar factores 
de riesgos de erosión genética y su impacto en el 
desarrollo de estrategias de conservación y manejo 
ambiental.
 Identificar especies bioindicadoras y especies 
promisorias, como recurso genético para la 
diversificación de los cultivos.
Objetivos generales
Objetivos específicos
 Inventariar la diversidad de pasifloras y caricas
silvestres y cultivadas en la zona cafetera, 
complementando las técnicas tradicionales con 
las herramientas de la biotecnología.
 Constituir un herbario de referencia y 
colecciones ex situ para este estudio.
 Establecer la distribución de las especies y de 
su diversidad (sistema de información 
geográfica).
 Caracterizar la diversidad a nivel interespecífico
(morfológico, anatómico, citogenético y 
molecular) e intra-específico (morfológico y 
molecular).
 Desarrollar marcadores PCR-RFLP o 
microsatélites para el estudio de la diversidad 
molecular.
 Construir una base de datos con la información 
recolectada.
 Identificar factores y áreas de riesgo, 
comparando datos actuales con registros 
anteriores (herbarios) para establecer la 
evolución de esta distribución, como resultado de 
cambios climáticos y alteraciones antrópicas.
 Identificar especies promisorias y evaluar sus 
genotipos por características morfoagronómicas
(premejoramiento).
 Proponer estrategias de manejo de la 
biodiversidad combinando conservación in situ
(priorización de áreas) y ex situ
(agrobiodiversidad).
 Inventario de la diversidad de especies 
Datos ecogeográficos para análisis de 
distribuciones y definición de áreas de colectas
Recolección de especímenes para herbario y 
materiales para establecimiento de colecciones 
ex situ
Estudio de la diversidad
• Caracterizaciones morfológica, anatómica,
palinológica, citogenética, morfo-agronómica y 
molecular (PCR/RFLP aplicados sobre ADN 
citoplasmático)
Análisis geográfico (GIS)
Actividades 
 Inventario de la diversidad de especies y 
asignación de coordenadas geográficas
Registros: 2220 especímenes de Passifloraceae
207 especímenes de Caricaceae
 Análisis preliminar de la diversidad de especies 
inventariadas
Falta de recolección sistemática en algunos 
departamentos de Colombia y la zona cafetera
Resultados
Caricacae Passifloraceae
Densidad de observaciones
Vasconcellea – nueve especies (de 10 en Colombia)
Carica 
Viejo Caldas (9)
Nariño 
Valle del Cauca
Cauca
Cundinamarca 
Dos nuevas especies para Colombia (V. pulcra, 
V. monoica) 
Caricaceae
(7)
Tres géneros: 
Ancistrothyrsus
Dilkea
Passiflora (12 subgéneros, según Killip 1938)
87 especies (ca. 60% país)
Antioquia (70 especies)
Valle del Cauca (63 especies) 
Dieciséis nuevas especies para la zona cafetera
Cinco nuevas especies para Colombia 
(P. bauhinifolia, P. hahnii, P. mollis, 
P. monadelpha, P. popenovii) 
Passifloraceae
ligula
tripart t r
spinosa
serrato
subero
auri
vit ifolia
foet ida
nit ida
quadran
guate
chelid
capsul
coria
adeno
mixta
cumbal
edulis f la
y = 112.44x
R2 = 0.6894
0
100
200
300
400
500
0 500 1000 1500 2000
Distancia máxima (Dmax Km)
Á
re
a
 c
ir
c
u
la
r 
A
C
5
0
 (
1
0
0
0
's
 K
m
2
)
digitata
sphaero
cauli
papaya
goudo
cundi
micro
y = 0.9958x
R2 = 0.9706
0
500
1000
1500
2000
0 500 1000 1500 2000
Distancia máxima (Dmax km)
Á
re
a
 C
ir
c
u
la
r 
A
C
5
0
 (
1
0
0
0
's
 k
m
2
)
Distancia máxima 
(Dmax) relacionada 
contra Área circular 
(AC50) para cada 
especie de 
Caricaceae. Las 
especies con rangos 
amplios rangos 
geográficos son 
resaltadas.
Distancia máxima 
(Dmax) relacionada 
contra Área circular 
(AC50) para cada 
especie de 
Passifloraceae. Las 
especies con rangos 
amplios rangos 
geográficos son 
resaltadas.
Vasconcellea
Morfología
Plantas polígamo-monoicas 
en V. cundinamarcensis
Comportamiento meiótico
94.6% estable
Viabilidad de polen
98.8%
Estudio de la diversidad
Foto: CM Caetano
V. cundinamarcensis
Fotos: CM Caetano
Anatomía foliar 
V. cauliflora, V. crassipetala, V. cundinamarcensis, 
V. goudotiana, V. longiflora, V. microcarpa, 
V. sphaerocarpa, V. stipulata, 
V. x heilbornii var. chrysopetala, 
V. x heilbornii var. pentagona, C. papaya
Epidermis inferior de babaco (a); 
epidermis superior de babaco (b) y 
V. cauliflora (c); tricomas acicular 
(d) y glandular (e) en pecíolo de 
V. cundinamarcensis.
a b c
d e
Fotos: MC Vélez
Palinología
Vista polar y ecuatorial de V. cundinamarcencis (a) y V. longiflora (b).
a b
Fotos: JA Arroyave & CM Caetano
 Estabilidad meiótica
 Asimetría cariotípica
 Presencia de micronucléolos
 Diferentes patrones de huso y tétradas 
 Número cromosómico V. longiflora y V. sphaerocarpa
(2n=18 cromosomas)
Citogenética 
Foto: CM Caetano
Morfo-anatomía del subgénero 
Astrophea (sección Euastrophea)
34 accesiones
Especies: 
P. arborea
P. emarginata
P. engleriana
P. macrophylla
P. sphaerocarpa
P. tica
Passiflora sp1
Passiflora sp2
Passifloraceae
Estudio de la diversidad
Fotos: MC Vélez & CM Caetano
 Longitud del pedúnculo basal
 Número de bifurcaciones del 
pedúnculo
 Patrón de nervaduras
 Presencia y posición de nectarios 
en el margen foliar
 Polen
 Forma, textura y color foliar
 Distribución geográfica
 Forma de fruto
 Morfología floral
Principales descriptores 
Fotos: MC Vélez & CM Caetano
Tricomas en el 
pecíolo (a) y en 
el nervio 
principal (b)
Nectarios en el medio del pecíolo (a) y en el margen foliar (b)
a b
a b Fotos: MC Vélez
Citogenética
Nuevos números cromosómicos
P. alnifolia
P. andreana 2n=12
P. bauhinifolia
P. Monadelpha
P. trifasciata ------------- 2n=24 Foto: L Barrios
P. adenopoda ------------- 2n=6, 12, 18
(polen intermedio n=6 y n=9)
P. palenquensis
P. popenovii 2n=18
P. luzmarina
P. matthewsii
P. sphaerocarpa 2n=24
x=6
12 sub. Astrophea
10 sub. Dysosmia
9 sub. Calopathanthus, Distephana, Passiflora, 
Granadillastrum, Tacsonia y Tacsonioides
6 sub. Astephia, Plectostemma, 
Pseudomurucuja y Psilanthus
12 Adenia y Tetrapathea
11 Crossostemma y Deidamia
x=3
12 Adenia y Tetrapathea
11 Crossostemma y Deidamia
12 sub. Astrophea
10 sub. Dysosmia
Número básico 
en Passifloraceae
6 sub. Astephia, Plectostemma, 
Pseudomurucuja y Psilanthus
9 sub. Calopathanthus, Distephana, Passiflora, 
Granadillastrum, Tacsonia y Tacsonioides
Passiflora – características básicas
 Primitividad
 Estigma tripartido (tetra)
 Mayoría cariotipo simétrico
 Primitivas a intermedias
 Patrones de huso y tétradas
 Polen colpato a colporato
 Origen híbrido
 Presencia de micronucléolos
 Simpatría vs. alopatría
 Divergencia evolucionaria remota vs. reciente
 Similitud del polen 
Palinología
Colpato (pantopolicolpato)colporóide 
colporato
Relación colpo - poro - Dilkea (más evolucionado?)
Estratificación de la exina – LO – reticulado
P. macrophylla, P. sp y P. coccinea (parcial)
Fotos: JA Arroyave & CMCaetano 
(1) Adenia
(2) Ophiocaulon
Mitostema 
Adenia
(16) Dilkea
(5) H. aurantioides
(10) P. penduliflora
(6) P. ferruginea (Plectostemma)
(7) Tetrastylis lobata y Passiflora 
(Astrophea, Murucuja, Psilanthus, 
Plectostemma, Polyanthea, 
Pseudomurucuja)
(8) P. biflora, P. capsularis,
P. hahnii, P. pohlii
(12) Paropsis 
Paropsiopsis
Smeathmannia
(14) Passiflora 
(Adenosepala, Rathea, 
Calopathanthus, 
Distephana, Dysosmia, 
Dysosmioides, Tacsoniopsis, 
Tacsonia, Granadilla, 
Tacsonioides
Granadillastrum) 
(15) Passiflora 
(Granadilla y 
Tacsonioides)
(9) P. multiflora
(3) Schlechterina 
Adenia
(4) H. aurantioides
Tryphostemma
Deidamia, Adenia
(11) P. tryphostemmatoides
(13) Paropsis
D. acuminata
Plectostemma
Murucuja
Psilanthus
Cieca
Decaloba (Auriculatae y Punctatae) 
Pseudogranadilla 
Dysosmia
Distephana
Dysosmioides
Granadilla 
Granadillastrum 
Rathea
Tacsonia
Tacsonioides 
(P. tarapotina) 
Tacsoniopsis
Passiflora
Granadilla (P. 
incarnata y P. 
actinia) y 
Tacsonioides 
(P. umbilicata)
Tryphostemmatoides
D. margaritae
Astrophea
sec. Botryastrophea (P. spinosa)sec. Pseudoastrophea (P. candida)
sec. Euastrophea
Dilkea
Pseudodysosmia
(P. adenopoda)
Plectostemma
Xerogona
Hahniopathanthus 
(P. hahnii) 
Decaloba (P.biflora)
P. arborea
P. macrophylla
Fotos: JA Arroyave
& CMCaetano
?
a
c
d
e
f
g
h
i
j
a-c) P. alnifolia; 
d-f) P. andreana; 
g-I) P. bauhinifolia; 
j) Passiflora sp
Fotos: CMCaetano & 
JA Arroyave
Análisis geográfico
 Distribución espacial de la riqueza potencial de 
especies (hotspots) a través de Colombia. 
.
Caricaceae Passifloraceae
Hotspots
Estrategias de conservación
 P. macrophylla y P. vitifolia
 Modelo de predicción
 Chocó – modelo baja predicción
 P. macrophylla – primer reporte en Cauca
 Especies endémicas (andinas) - mayor amenaza
 Especies de pequeño porte – modelo (semi)
catastrófico de regeneración
 Sucesión ecológica – especies pioneras -
colonizadoras oportunistas; estadios posteriores
más auto-organizados
 Especies de mayor porte (arborescentes) – claros en los 
bosques, bordes (‘light species’) 
 Semillas – banco natural y condiciones ambientales -
más eficientes
 Ex situ – reducción de viabilidad – intermedias
 Fragmentación de bosques
 Especie rara – indicador de sistema con alta integridad
 Fragmentos de bosque (10 a 50 ha) en la zona cafetera –
principal factor de erosión genética
 Reducción de la diversidad de especies 
 Reducción de la fauna asociada
 Reducción de la diversidad de Passifloraceae, sobre todo 
las endémicas
Áreas de presunta adaptabilidad climática
para P. macrophylla
Áreas de presunta adaptabilidad climática
para P. vitifolia
 Una base de datos geográficos de Passifloraceae y 
Caricaceae, con mapeo de densidad y distribución espacial 
de la riqueza potencial de especies en Colombia 
 Un herbario de referencia, con 200 ejemplares de Passiflora
y 40 ejemplares de Vasconcellea (nueve especies); Passiflora
herbarios nacionales HUA y VALLE, 
Vasconcellea CAUP 
 Dos colecciones de campo (Cauca y Quindío), la primera con 
95 accesiones de Caricaceae y 73 de Passiflora, y la segunda 
con 140 y 292, respectivamente –> evaluación morfo-
agronómica 
 Lista de descriptores para caracterización in situ y en 
herbario para Passiflora, contemplando todos los subgéneros
Productos
 Lista de descriptores para la sección Euastrophea, 
subgénero Astrophea, género Passiflora
 Cinco nuevas ocurrencias de especies de Passifloraceae y 
dos de Caricaceae para Colombia
 Cinco nuevas especies de Passifloraceae
 Dos nuevos números cromosómicos de Vasconcellea
 Once nuevos números cromosómicos de Passiflora
 Primer reporte de plantas polígamo-monoicas en 
V. cundinamarcensis
 Complementación al estudio del subgénero Astrophea en 
Colombia 
 Estudio preliminar de estrategias de conservación 
 Proposición del número básico de cromosomas para 
Passifloraceae
 Cuatro tesis de pregrado 
• Univ. del Cauca, Biología – Vasconcellea
• Univ. de Caldas, Ing. Agronómica – Passifloraceae
• Univ. de Nariño, Ing. Agronómica – Vasconcellea
• Univ. de Nariño, Ing. Agronómica - Passifloraceae
 Una tesis maestría en Recursos Fitogenéticos Neotropicales
•Univ. Nacional de Colombia Sede Palmira/Univ. Tecnológica 
del Chocó
 Dos pasantías de doctorado
• Univ.Nacional de Colombia sede Palmira/Univ. 
Nariño/IPGRI – Citogenética de Vasconcellea
• Univ. Nacional de Colombia/IPGRI – Citotaxonomía en 
Passiflora
 Una tesis doctoral 
• Escuela Superior de Agronomía/Univ. 
Montepellier/IPGRI (desarrollo de marcadores PCR-
RFLP ADN citoplasmático, con 24 combinaciones 
primer/enzima (4 x 6) en 140 individuos, 90 especies, 
14 subgeneros de Passiflora) 
 Seis resúmenes científicos para presentación en el 
Congreso Colombiano de Botánica del 2004
 Publicaciones
Equipo de Trabajo
Investigadores Principales
Geo Coppens d’Eeckenbrugge – coordinador general, 
CIRAD
Creucí Maria Caetano, coordinadora por el IPGRI
Mike H. Salazar – SIG, IPGRI/CIAT
John A. Ocampo P. – caracterización molecular de 
Passifloraceae, IPGRI/Univ. de Montpellier
Liviston Barrios Arango – citogenética, palinología y 
manejo de Passifloraceae, Univ. Tec. del 
Chocó/IPGRI/UNAL
Estudiantes
María Teresa Restrepo V. – morfología y 
caracterización molecular de Vasconcellea, IPGRI
Tulio Cesar Lagos B. – citogenética y palinología de 
Vasconcellea, Univ. de Nariño/IPGRI
Edwin Fernando Restrepo – citotaxonomía de 
Passiflora, UNAL/IPGRI
Claudia Lorena Sandoval S. – anatomía y palinología 
de Vasconcellea, Univ. del Cauca/IPGRI
Mónica María Marín T. – morfología y taxonomía de 
Passiflora, Univ. de Caldas/IPGRI
Johan Raul Maya G. y Omar Roberto Mipaz O. –
morfología de Passiflora, Univ. de Nariño/IPGRI 
Maurício Andres Villegas – SIG, CENICAFÉ
Co-investigadora
MSc. María Catalina Vélez – anatomía y morfología 
del subgénero Astrophea, IPGRI
Colaboradores
Unidad de Virología CIAT
José Alejandro Arroyave - MEB
Cristian Andres Olaya – MO
Unidad de Recursos Genéticos CIAT – herbario 
y viabilidad de semillas
Facultad de Ciencias Agrícolas Universidad de 
Nariño – morfología de Vasconcellea
Hernando Criollo E.
Rafael Izquierdo – propagación/invernadero, 
IPGRI
Agradecimientos
IPGRI
Adriana Sánchez
CENICAFÉ
Personal de las subestaciones experimentales
de Paraguaycito (Quindío) y El Tambo (Cauca)
Agradecimientos
Dr. Francisco Morales, CIAT, Unidad de Virología
Carolina Alcazar, PROSELVA, Popayán, Cauca
Agradecimiento Especial
Dr. Ramón Lastra
Director, IPGRI Américas
(Bioversity International)
Campesinos de toda 
Colombia
Foto: CMCaetano
Foto: MT Restrepo
Fotos: CMCaetano
Gracias!!!
Foto: CMCaetano