Avances del estudio de la maleza Mikania micrantha, presentados en la Universidad de la Ciénega, Sahuayo Michoacán. Junio 2014.

1. Implicaciones de la química,
la genética y la herbivoría en
el éxito de una maleza
invasora
(y su control biológico)
Biól. Angel E. Bravo Monzón
Junio, 2014. Sahuayo, Michoacán.

2. Los humanos
llevamos plantas
lejos de su lugar de
origen.
Por su valor comercial o estético.

3. Durante la Colonia, muchas especies
americanas fueron introducidas a Europa.
Maíz – jitomate – papa – tabaco…
Distribución nativa Distribución introducida

4. Pero este intercambio puede tener
consecuencias negativas...

5. ¿Qué características
favorecen el éxito de
una planta invasora?
Su capacidad de sobrevivir al ataque de
enemigos naturales y de adaptarse al
nuevo sitio.

6. Diversidad de
compuestos
defensivos
“Mayor diversidad = Mayor defensa”
Diversidad
genética

7. Estudios de invasiones
intercontinentales
¿Qué sabemos sobre la química y genética?

8. Cambios Químicos
Área Nativa Área Invadida
Evolution of Increased Competitive Ability
Mayor concentración y número de MS Menor concentración y número de MS
Novel Weapons Hypothesis
Menor concentración y número de MS Mayor concentración y número de MS

9. Cambios Genéticos
Área Nativa Área Invadida
Diversidad y Diferenciación Genéticas
Mayor diversidad genética Menor diversidad genética
Menor diferenciación genética Mayor diferenciación genética

10. ¿QUÉ SUCEDE AL INTERIOR DEL ÁREA
DE DISTRIBUCIÓN NATIVA?
• Nuestra pregunta

11. Modelo Centro-Margen
Poblaciones marginales
oMenos densas
oEscasas
oAisladas
central
marginal marginal
(Brown, 1984; Guo et al. 2005)

12. Teoría del Mosaico Geográfico
(Thompson, 2001)
Toda la distribución es un mosaico de estas poblaciones
Cada población vegetal tendrá interacciones
particulares con otras especies (v.g. herbívoros).
Hotspot: Existe selección
recíproca entre dos especies.
Coldspot: No hay selección
recíproca. No está presente
alguno de los participantes.

13. Mikania micrantha Kunth
(Asteraceae)
• Nativa de América
(México – Argentina)
• Invasora en Asia tropical
• Perenne
• Crecimiento rápido
• Trepadora
• Reproducción sexual y
asexual
• Polinización por insectos

14. Mikania micrantha
Compuestos defensivos
Terpenoides volátiles
Lactonas sesquiterpénicas

15. Mikania micrantha
en Asia
Cultivos tropicales
• Plátano
• Caña
• Té

16. Distribución en México
Reportada en 19 estados
Nayarit y
Tamaulipas son el
límite de su
distribución al norte.
(Villaseñor y Espinosa, 1997)
Chiapas, Tabasco y sur de
Veracruz constituyen el centro
de la distribución.

17. Organización del proyecto
I
• Variación
química y
herbivoría
II
• Variabilidad y
diversidad
genética
III
• Susceptibilidad
al ataque de
herbívoros
Patrones de
variación dentro
del área de
distribución

18. Sitios de colecta - Atlántico
Tamaulipas – Veracruz – Tabasco - Chiapas

19. Sitios de colecta - Pacífico
Michoacán – Guerrero - Oaxaca

20. Capítulo 1
Diversidad química entre
poblaciones de Mikania micrantha

21. Modelo Centro-Margen
Las poblaciones centrales tendrán:
1) Mayor diversidad química.
2) Mayor concentración de terpenoides.
3) Menor daño por herbívoros.

22. Modelo de Mosaico
Geográfico
La variación espacial en diversidad química y la
intensidad de herbivoría están correlacionadas.

23. Métodos
Cuantificación e identificación de
terpenoides volátiles
(CG-MS)
Concentración Porcentaje
Diversidad individual
(compuestos)
Diversidad población
(fenotipos químicos)
Relaciones químicas
entre poblaciones
Química y Geografía

24. Concentración de terpenoides
Hay diferencias
significativas entre
poblaciones.
No hubo diferencia entre
poblaciones centrales y
periféricas.

25. Diversidad química entre
Atlántico-Pacífico
Menor diversidad en
poblaciones del
Atlántico.
No hubo diferencia
entre poblaciones del
centro y del margen.

26. Daño por herbivoría
Hay diferencias entre
algunas poblaciones
(COY).
No hay diferencia
significativa entre
poblaciones del
Atlántico y el Pacífico,
o entre poblaciones
centrales y marginales.

27. Barreras genéticas entre poblaciones

28. Disimilitud entre las poblaciones
Poblaciones
químicamente
divergentes.

29. Componentes principales

30. Herbivoría y diversidad química
poblacional
“Mayor diversidad – Mayor protección”

31. Conclusiones
1. La distribución geográfica de la
diversidad química, la concentración de
terpenoides y la herbivoría en M.
micrantha no se ajustan al modelo
Centro-Margen sino al modelo de
mosaico.
2. La diversidad química en las poblaciones
de M. micrantha está relacionada
negativamente con la herbivoría que
experimentan.

32. Capítulo 2
Estructura espacial de la diversidad
genética y química en poblaciones
Mexicanas de Mikania micrantha
Correlación Genética-Química

33. Hipótesis
Las barreras geográficas que afectan
a la diversidad química también afectan a
la diversidad genética.

34. Métodos
Microsatélites nucleares
Secuencias repetitivas de ADN
con alta tasa de mutación.
Productos de PCR
Variación genética
dentro de las
poblaciones
Diferenciación
genética entre las
poblaciones
Estructura
genética de las
poblaciones
Diversidad
genética y
diversidad
química

35. Variación genética dentro de
las poblaciones
Población HO HE
Atlántico 0.230 0.251
Pacífico 0.136 0.156
No hay diferencia
significativa entre regiones.
HOMOCIGOTOS HETEROCIGOTO

36. ¿Dónde está la diferenciación
genética?
Fuente de variación g.l.
Porcentaje de la
variación
P
Entre regiones 1 29.04 0.005
Entre poblaciones dentro
de las regiones
11 27.77 <0.0001
Dentro de las poblaciones 305 43.19 <0.0001
Total 317
La diferenciación entre regiones (Atlántico-Pacífico)
es significativa.

37. Estructura genética de las poblaciones
Dendrograma de distancias genéticas
Pacífico
Atlántico

38. Estructura genética de las poblaciones
Análisis de coordenadas principales
Pacífico
Atlántico
WJA
NPA
ABA

39. Barreras
genéticas

40. Diversidad genética – Diversidad química
Poblaciones del Pacífico
Riqueza alélica – Diversidad química individual promedio
r2=0.750;
p=0.0276

41. Conclusiones
1. Existe una diferenciación genética significativa
entre las poblaciones del Atlántico y el
Pacífico.
2. Encontramos una relación significativa entre la
riqueza alélica y la composición química de las
poblaciones del Pacífico.

42. Capítulo 3
Selección diferencial de hospederos en el
escarabajo herbívoro Stolas punicea
sobre fenotipos químicos de Mikania
micrantha

43. Stolas punicea (Boheman, 1850)
Escarabajo americano
Coleoptera: Chrysomelidae
Se alimenta de: M. micrantha y M. cordifolia

44. Hipótesis
El origen geográfico del herbívoro especialista
Stolas punicea afecta su preferencia por plantas de
M. micrantha con distinto fenotipo químico.

45. Cría de Insectos
Michoacán y Veracruz

46. Bioensayos de preferencia
Hembras adultas
Fenotipos químicos:
ATLÁNTICO (Actopan, Huimanguillo)
PACÍFICO (Parácuaro, San Agustín)

47. Bioensayos de preferencia
Cuantificación de área consumida

48. Concentración de terpenoides volátiles
en plantas de cuatro localidades.

49. Herbivoría de S. punicea de dos
localidades sobre perfiles químicos
de M. micrantha de cuatro
localidades.
SIN PREFERENCIA
RECHAZO DE POBLACIÓN HUI

50. Estudios biogeográficos de
insectos en México
134 especies de coleópteros
(Morrone y Márquez, 2001)
Trazos generalizados se
intersectan en un nodo en
el Istmo de Tehuantepec.
Los insectos de Veracruz
mantuvieron la capacidad
de alimentarse de todos los
fenotipos de M. micrantha.
Los insectos de Michoacán
perdieron esa capacidad.

51. Conclusiones
1. Existe variación geográfica significativa en la
preferencia del herbívoro S. punicea sobre
fenotipos químicos de M. micrantha.
2. Algunas poblaciones de S. punicea serían
incapaces de establecerse en todos los fenotipos
químicos de M. micrantha.

52. EN RESUMEN…
• La composición química varía geográficamente y
está asociada al ataque de herbívoros.
• La composición genética varía geográficamente y
puede estar asociada a la composición química.
• El origen geográfico de los enemigos naturales
especialistas afecta su elección de hospedero.

53. Necesitamos entenderlas para controlarlas.
QUÍMICA
GENÉTICAHERBIVORÍA
ORIGEN
GEOGRÁFICO