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Caracteres estructurales y ultraestructurales de la gametogénesis de Chara hydropitys (Charophyceae)
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Palabras clave

antheridia
Chara
composed oosporangial wall
gametogenesis
oosporangia
ultrastructure.
anteridio
Chara
gametogenesis
oosporangio
pared oosporangial compuesta
ultraestructura.

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Rincón Barón, E. J., Castrillón Bolaños, Y. M., Torres, G. A., Alzate Guarin, F., & Espinosa Matías, S. (2017). Caracteres estructurales y ultraestructurales de la gametogénesis de Chara hydropitys (Charophyceae). Revista De Biología Tropical, 65(4), 1507–1526. https://doi.org/10.15517/rbt.v65i4.27206

Resumen

Los oosporangios y anteridios de Charophyceae son los órganos de reproducción sexual femeninos y masculinos respectivamente. Estas estructuras se caracterizan por su complejidad morfológica y utilidad en taxonomía y sistemática. En el presente trabajo se describen los detalles estructurales y ultraestructurales de la gametogénesis en Chara hydropitys. El material fértil del alga se recolectó en una quebrada tributaria del Río Meléndez en la ciudad de Cali, Colombia (3º21´23´´N - 76º32´5.2´´W). Los especímenes fueron fijados y procesados de acuerdo a los protocolos estándar para la inclusión en resina y obtención de secciones finas que se colorearon con toluidina O (0.3-0.7 μm) para su observación en microscopía fotónica y secciones ultrafinas (60-90 nm) para microscopía electrónica de transmisión (MET). Además, se procesaron muestras para microscopio electrónico de barrido (MEB). Los oosporangios están recubiertos por las células espirales que forman de 10-12 circunvoluciones y terminan en cinco células coronulares. La pared de los oosporangios inmaduros está formada por dos capas que corresponden a la pared de las células espirales y de la oosfera. Al madurar la pared del oosporangio tiene seis capas adicionales, tres de las cuales son aportadas por la oospora y las tres restantes por las células espirales. La oosfera aumenta progresivamente de tamaño a medida que las células espirales crecen y se dividen. En el citoplasma de la oosfera inmadura no se aprecian inclusiones citoplasmáticas conspicuas, pero con la maduración el número de gránulos de almidón aumenta llegando a ocupar la mayor parte del volumen celular. En las células espirales del oosporangio maduro se observan numerosos cloroplastos con prominentes depósitos de almidón entre las lamelas tilacoidales y una vacuola que ocupa casi toda la célula. En las observaciones con MEB se aprecia que la pared externa de la oospora, sobre la zona de la fosa presenta microornamentaciones de tipo verrucado. En los anteridios maduros las células del escudo están fuertemente pigmentadas de color naranja por la presencia de numerosos plastoglóbulos entre las lamelas tilacoidales. De las células del capítulo secundario se desarrollan los filamentos espermatógenos que por divisiones mitóticas unidireccionales y sincrónicas forman los espermatocitos. A partir de estas células haploides por espermiogénesis se desarrollarán los anterozoides biflagelados. Los eventos subcelulares relacionados con estos procesos de división y diferenciación celular incluyen inicialmente cambios en la condensación de la cromatina, pérdida del nucléolo y mayor actividad de los dictiosomas. Posteriormente, el citoplasma se retrae y los orgánulos se alinean a lo largo del núcleo condensado y del aparato flagelar. Los anterozoides maduros emergen a través de un poro lateral de la pared de los espermatocitos. Todos los eventos descritos indican que los procesos de gametogénesis y los detalles estructurales de los gametos son por lo general características ampliamente conservadas en este grupo de algas. 

https://doi.org/10.15517/rbt.v65i4.27206
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Arora, M., & Sahoo, D. (2015). Growth forms and life histories in green algae. In D. Sahoo & J. Seckbach (Eds.), The Algae World, Cellular Origin, Life in Extreme Habitats and Astrobiology (vol. 26) (pp. 121-175). Delhi, India: Springer Netherlands.

Beilby, M. J., & Casanova, M. T. (2014). The physiology of characean cells. Berlin, Germany: Springer-Verlag.

Blume, M., Blindow, I., Dahlke, S., & Vedder, F. (2009). Oospore variation in closely related Chara taxa. Journal Phycology, 45, 995-1002.

Bozzola, J. J, & Russell, L. D (1998). Electron microscopy: principles and techniques for Biologists (2nd ed.). London, England: Jones and Bartlett Publishers.

Bréhélin, C., Kessler, F., & van Wijk, K. J. (2007). Plastoglobules: versatile lipoprotein particles in plastids. TRENDS in Plant Science, 12(6), 260-266.

Bueno, N., Bicudo, C. E. M., Biolo, E., & Meurer, T. (2009). Levantamento florístico das Characeae (Chlorophyta) de Mato Grosso e Mato Grosso do Sul, Brasil: Chara. Revista Brasileira de Botânica, 32(4), 759-774.

Bueno, N., Prado, J., Meurer, T., & Bicudo, C. E. M. (2011). New records of Chara (Chlorophyta, Characeae) for subtropical southern Brazil. Systematic Botany, 36(3), 523-541.

Casanova, M. (1991). An SEM study of developmental variation in oospore wall ornamentation of three Nitella species (Charophyta) in Australia. Phycologia, 30(3), 237-242.

Casanova, M. (1997). Oospore variation in three species of Chara (Charales, Chlorophyta). Phycologia, 36(4), 274-280.

Cáceres, E. J. (1977). Precisiones sobre la ornamentación de la oóspora de Nitella megacarpa. Kurtziana, 10, 250-1.

Cirujano, S., Murillo, P., Meco, A., & Fernández, R. (2007). Los Carófitos Ibéricos. Anales del Jardín Botánico de Madrid, 64(1), 87-102.

Cocucci, A. E., & Cáceres, E. J. (1976). The ultrastructure of the male gametogenesis in Chara contraria var. nitelloides (Charophyta). Phytomorphology, 30, 5-16.

Coops, H. (2002). Ecology of charophytes: an introduction. Aquatic Botany, 72, 205-208.

De Winton, M., Dugdale, T., & Clayton, J. (2007). An identification key for oospores of the extant charophytas of New Zealand. New Zealand Journal of Botany, 45, 463-476.

Domozych, D., Sørensen, I., & Willats, G. (2009). The distribution of cell wall polymers during antheridium development and spermatogenesis in the Charophycean green algae, Chara corallina. Annals of Botany, 104, 1045-1056.

Duncan, T. M., Renzaglia, K. S., & Garbary, D. J. (1997). Ultrastructure and phylogeny of the spermatozoid of Chara vulgaris (Charophyceae). Plant Systematics and Evolution, 204, 125-140.

Egea, I., Barsan, C., Bian, W., Purgatto, E., Latché, A., Chervin, C., Bouzayen, M., & Pech, J. C. (2010). Chromoplast differentiation: current status and perspectives. Plant & Cell Physiology, 51(10), 1601-1611.

Graham, J., Wilcox, L., & Graham, L. (2009). Algae (2nd ed.). London, England: Prentice Hall.

Haas, J. (1994). First identification key for charophyte oospore from central Europe. European Journal of Phycology, 29(4), 227-235.

Holzinger, A., & Lütz, C. (2006). Algae and UV irradiation: effects on ultrastructure and related metabolic functions. Micron, 37, 190-207.

Holzinger, A., & Karsten, U. (2013). Desiccation stress and tolerance in Green algae: consequences for ultrastructure, physiological, and molecular mechanisms. Frontiers in Plant Science, 4(327), 1-18.

John, D., & Moore, J. (1987). An SEM study of the oospore of some Nitella species (Chlorophyta, Charales) with descriptions of wall ornamentation and an assessment of its taxonomic importance. Phycologia, 26, 334-355.

John, M. D., Moore, A. J., & Green, D. (1990). Preliminary observations on the structure and ornamentation of oosporangial wall in Chara (Charales, Chlorophyta). Bristish Phycological Journal, 25(1), 1-24.

Kalin, M., & Smith, M. (2007). Germination of Chara vulgaris and Nitella flexilis oospores: What are the relevant factors triggering germination? Aquatic Botany, 87(3), 235-241.

Khan, M., & Sharma, Y. S. R. K. (1984). Cytogeography and cytosystematics of charophyta. In D.G. E. Irvine y D. M. John (Eds.), Systematics of green algae (pp. 303-330). London, England: Academic Press.

Karol, K. G., McCourt, R. M., Cimino, M. T., & Delwiche, C. F. (2001). The closest living relatives of land plants. Science, 294, 2351-2353.

Krishnan, U. (2006). Differentiation of Chara gymnopitys A. Br. and Chara hydropitys Reich. by morphological characters, isozyme analysis and oospore wall ornamentation. Cryptogamie Algologie, 27(4), 473-490.

Kwiatkowska, M., & Maszewski, J. (1986). Changes in the occurrence and ultrastructure of plasmodesmata in antheridia of Chara vulgaris L., during different stages of spermatogenesis. Protoplasma, 132, 179-188.

Lee, R. E. (2008). Phycology (4th ed.). New York, U.S.A: Cambridge University Press.

Leitch, A. R. (1986). Studies on living and fossil charophyte oosporangia (Ph.D. Thesis). Bristol University, England.

Leitch, A. R. (1989). Formation and ultrastructure of a complex, multilayered wall around the oospore of Chara and Lamprothamnium (Characeae). European Journal of Phycology, 24, 229-236.

Leitch, A. R. (1991). Calcification of the charophyte oosporangium. In R. Riding (Ed.), Calcareous algae and stromatolites (pp. 204-216). Berlin, Germany: Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

Leitch, A. R., John, D., & Moore, J. (1990). The oosporangium of the Characeae (Chlorophyta, Charales). Progress in Phycological Research, 7, 214-263.

Lemieux, C., Otis, C., & Turmel, M. (2007). A clade uniting the green algae Mesostigma viride and Chlorokybus atmophyticus represents the deepest branch of the Streptophyta in chloroplast genome-based phylogenies. BMC Biology, 5, 2.

Lohscheider, N. J., & Bártulos, C. R. (2016). Plastoglobules in algae: a comprehensive comparative study of the presence of major structural and functional components in complex plastids. Marine Genomics, 28, 127-136.

McCourt, R., Delwiche, C., & Karol, K. (2004). Charophyte algae and land plant origins. Trends in Ecology and Evolution, 19(12), 661-666.

Meurer, T., & Bueno, N. C. (2012). The genera Chara and Nitella (Chlorophyta, Characeae) in the subtropical Itaipu Reservoir, Brazil. Brazilian Journal of Botany, 35(2), 219-232.

Meurer, T., Biolo, S., Bortolini, J. C., & Bueno, N. C. (2008). Characeae (Chlorophyta) do Reservatório de Itaipu: Chara braunii Gmelin. Revista Brasileira de Biociências, 6, 3-4.

Moestrup, Ø. (1970). The fine structure of mature spermatozoids of Chara corallina, with special reference to microtubules and scales. Planta (Berlin), 93, 295-308.

Pickett-Heaps, J. D. (1968). Ultrastructure and differentiation in Chara fibrosa. IV. Spermatogenesis. Australian Journal of Biological Sciences, 21, 655-690.

Pickett-Heaps, J. D. (1975). Green algae: structure, reproduction and evolution in selected genera. Massachusetts, U.S.A: Sinauer Associates.

Proctor, V. (1971). Taxonomic significance of monoecism and dioecism in the genus Chara. Phycologia, 10(2-3), 299-303.

Ray, S., Pekkari, S., & Snoeijs, P. (2001). Oospore dimensions and wall ornamentation patterns in Swedish charophytes. Nordic Journal of Botany, 21(2), 207-224.

Robert, D. (1979). Localization cytochimique en microscopie e´lectronique, des constituents nucle´aires au cours de la spermioge´ne chez le Chara. Annales des sciences naturelles Botanique, (Se´r. 13)1, 67-80.

Sakayama, H., Miyaji, K., Nagumo, T., Kato, M., Hara, Y., & Nozaki, H. (2005). Taxonomic reexamination of 17 species of Nitella subgenus Tieffallenia (Charales, Charophyceae) based on internal morphology of the oospore wall and multiple DNA marker sequences. Phycology, 41(1), 195-211.

Sakayama, H. (2008). Taxonomy of Nitella (Charales, Charophyceae) based on comparative morphology of oospores and multiple DNA marker phylogeny using cultured material. Phycological Research, 56, 202-215.

Sato, M., Sakayama, H., Sato, M., Ito, M., & Sekimoto, H. (2014). Characterization of sexual reproductive processes in Chara braunii (Charales, Charophyceae). Phycological Research, 62, 214-221.

Schagerl, M., & Pichler, C. (2000). Pigment composition of freshwater charophyceae. Aquatic Botany, 67, 117-129.

Schneider, S. (2007). Macrophyte trophic indicator values from a European perspective. Limnologica, 37, 281-289.

Schneider, S., Rodrigues, A., Moe, T. F., & Ballot. A. (2015). DNA barcoding the genus Chara: molecular evidence recovers fewer taxa than the classical morphological approach. Journal of Phycology, 51, 367-380.

Spurr, A. (1969). A low-viscosity epoxy resin embedding medium for Electron Microscopy. Journal Ultrastructure Research, 26, 31-43.

Timme, R. E., Bachvaroff, T. R., & Delwiche, C. F. (2012). Broad phylogenomic sampling and the sister lineage of land plants. PloS ONE, 7(1), 1-8.

Turmel, M., Otis, C., & Lemieux, C. (2006). The mitocondrial genome of Chara vulgaris: insights into the mitocondrial DNA architecture of the last common ancestor of green algae and land plants. Molecular Biology and Evolution, 23(6), 1324-1338.

Turner, F. R. (1968). An ultrastructural study of plant spermatogenesis. Journal of Cell Biology, 37, 370-393.

Urbaniak, J. (2011). A SEM and light microscopy study of the oospore wall ornamentation in Polish charophytes (Charales, Charophyceae)-genus Chara. Nova Hedwigia, 93(1-2), 1-28.

van den Hoek, C., Mann, D. J., & Jahns, H. M. (1995). Algae: an Introduction to phycology. 1st Ed. London, England: Cambridge University Press.

Van Dijk, G. M., & Van Vierssen, W. (1991). Survival of Potamogeton pectinatus population under various light conditions in a shallow eutrophic lake (Lake Veluwe) in The Netherlands. Aquatic Botany, 39, 121-130.

Vidi, P. A., Kanwischer, M., Baginsky, S., Austin, J. R., Csucs, G., Dörmann, P., Kessler, F., & Bréhélin, C. (2006). Tocopherol cyclase (VTE1) localization and vitamin E accumulation in chloroplast plastoglobule lipoprotein particles. The Journal of Biological Chemistry, 281, 11225-11234.

Vouilloud, A. A., Cáceres E. J., & Leonardi, P. I. (2010). Ultraestructure of the mature male gamete of Nitella hialina (Charales, Charophyta). Phycologia, 49(5), 508-511.

Vouilloud, A. A., Leonardi, P. I., & Cáceres, E. J. (2012). Ultrastructure of male gametogenesis in Chara contraria var. nitelloides (Charales, Charophyta) revisited: a model for a better characterization of the process in Charales. Phycologia, 51(3), 239-246.

Wodniok, S., Brinkmann, H., Glockner., G., Heidel. A. J., Philippe, H., Melkonian, M., & Becker, B. 2011. Origin of land plants: do conjugating green algae hold the key? BMC Evolutionary Biology, 11(104), 1-10.

Wood, R. (1964). A synopsis of the Characeae. Bulletin of the Torrey Botanical Club, 91(1), 35-46.

Wood, R. (1965). Monograph of the Characeae (vol.1). In R. Wood & K. Imahori (Eds.), A Revision of the Characeae (pp. 1-904). Weinheim: J. Cramer.

Wood, R. D., & Imahori, K. (1965). A Revision of the Characeae. First Part: Monograph of the Characeae. Weinheim: J. Cramer.

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