Microsporogénesis y ultraestructura de los granos de polen en la planta del cacao, Theobroma cacao (Malvaceae)

Introducción: No conocemos estudios sobre la microsporogénesis de la planta de cacao, y poco se sabe sobre la ultraestructura de sus granos de polen. Objetivo: Describir la microsporogénesis y ultraestructura de los granos de polen en T. cacao. Métodos: Procesamos más de 30 flores para cada etapa floral, teñidas con Safranina-Azul Alcian, PAS-Amidoblack y Lacmoid. Para la microscopía de transmisión procesamos las muestras en resina y las teñimos con azul de toluidina. Para microscopía electrónica de barrido, fijamos y deshidratamos en 2.2-dimetoxipropano, secamos hasta un punto crítico y recubrimos con oro. Resultados: Anteras diferenciadas por una masa celular en los extremos distales a los filamentos estaminales. Durante el desarrollo la pared de las anteras presenta varios estratos celulares y al madurar se reducen a la epidermis y al endotecio. Las células madre de microsporas se dividen por meiosis para formar tétradas. El tapete es secretor e intacto hasta que se liberan los granos, para luego degenerar. Los granos de polen son isopolares, esferoidales, pequeños, tricolpados. La ultraestructura presenta una esporodermis semitectada, con ornamentación reticulada, y un retículo heterobrochado con el muri sin ornamentación. La exina se deposita antes que la intina. Los orbículos son individuales, lisos y de tamaño variado. Hay abundante polenkit en el tectum y entre las columelas. La intina es delgada, pero se desarrolla ampliamente en las áreas del colpo, formando una intina interna compacta y una intina externa inusual con una apariencia columelada. Conclusión: La estructura y el desarrollo de las anteras siguen el patrón de las angiospermas. La microsporogénesis simultánea y la deposición centrípeta de la esporodermis se conocen de Malvaceae, pero los caracteres de la intina son nuevos para la familia.

Introduction: We know of no studies on the microsporogenesis of the cocoa plant, and little is known about the ultrastructure of its pollen grains. Objective: To describe microsporogenesis and ultrastructure of pollen grains in T. cacao. Methods: We processed over 30 flowers for each floral stage and stained with Safranin-Alcian Blue, PAS-Amidoblack and Lacmoid. For transmission microscopy we processed samples on resin and stained with toluidine blue. For scanning electron microscopy, we fixed and dehydrated in 2.2-dimethoxypropane, critically dried and coated with gold. Results: Anthers differentiated by a cellular mass at the ends distal to the staminal filaments. During development, the anther wall has several cellular layers reduced, at maturity, to the epidermis and endothecium. Microspore mother cells divide by meiosis to form tetrads. The tapetum is secretory and intact until the grains are released, to later degenerate. Pollen grains are isopolar, spheroidal, small, tricolpate. Ultrastructure has a semi-tectate sporodermis, with reticulate ornamentation, and heterobrochated reticulum with the muri without ornamentation. Exine is deposited before intine. The orbicles are individual, smooth, and varied in size. There is abundant pollenkitt on the tectum and between the columellae. The intine is thin, but develops widely in the colpus areas, forming a compact internal intine and an unusual external intine with a columellated appearance. Conclusion: Anther structure and development follows the angiosperm pattern. Simultaneous microsporogenesis and centripetal deposition of the sporodermis are known from Malvaceae, but intine characters are novel for the family.

Microsporogénesis y micromorfología del polen de la planta Alcea rosea (Malvaceae) / Microsporogenesis and micromorphology of pollen grains of the plant Alcea rosea (Malvaceae)

Resumen Introducción: Los estudios sobre microsporogénesis, micromorfología y estructura de los granos de polen en Malvaceae son escasos. Objetivos: Describir el proceso de microsporogénesis y aspectos micromorfológicos de los granos de polen en A. rosea. Métodos: Se procesaron más de 30 andróforos de acuerdo con los protocolos estándar para incrustar y seccionar en parafina. Las secciones obtenidas se tiñeron con Azul de Safranina-Alcian, las anteras inmaduras y no fijadas se tiñeron con Azul de anilina. Se procesaron secciones de resina adicionales de los andróforos y se tiñeron con azul de toluidina. Se observaron secciones ultrafinas con microscopía electrónica de transmisión (MET). Para la observación con microscopía electrónica de barrido (MEB), el material se fijó y deshidrató en 2,2 dimetoxipropano, luego se secó hasta un punto crítico y se recubrieron con oro. Resultados: las anteras se diferencian de una masa celular en los extremos distales de los filamentos del estambre. La pared de la antera madura presenta una capa externa de células epidérmicas y una capa interna, el endotecio. Las células madre de microesporas se dividen por mitosis y luego experimentan meiosis para formar tétradas. El tapete es inicialmente celular y forma una sola capa de células y luego pierde integridad celular al invadir el lóculo de microsporangio, formando un periplasmodio. Durante la formación de la esporodermis, primero se deposita la exina y luego la intina. Para el momento de la liberación de los granos de polen, el tapete se ha degenerado por completo. Los granos de polen son pantoporados, apolares, con simetría radial, esferoidales, con espinas, báculas, gránulos y microgránulos. El téctum está perforado con fovéoleas dispuestas homogéneamente en toda la superficie y con polenkit. La exina es ancha (5-6 µm) y consta de una endexina gruesa de 3.5 a 4 µm y una ektexina fina (0.6-0.7 µm). La ultraestructura muestra columelas claramente definidas formando el infratéctum. Se aprecian tricomas nectaríferos unicelulares glandulares capitados (TG) cubriendo toda la superficie de los filamentos de los estambres. Conclusiones: La estructura y desarrollo de las anteras sigue los patrones conocidos de las angiospermas. La microsporogénesis simultánea y el depósito centrípeto de la esporodermis se han descrito previamente para Malvaceae.

Abstract Introduction: Studies on microsporogenesis, micromorphology and structure of pollen grains in Malvaceae are scarce. Objectives: To describe the process of microsporogenesis and micromorphological aspects of pollen grains in A. rosea. Methods: Androphores were processed according to standard protocols for sectioning in paraffin. The obtained sections were stained with Safranin-Alcian blue, Aniline blue was used for immature and unfixed anthers and for resin sections of the androphores, Toluidine blue. Ultrathin sections were observed with transmission electron microscopy. For observation with scanning electron microscopy the material was fixed and dehydrated in 2.2 dimethoxypropane, dried to a critical point and coated with gold. Results: Anthers differentiate from a cell mass at the distal ends of the stamen filaments. The wall of the mature anther presents an outer layer of epidermal cells and an inner layer, the endothecium. Microspore mother cells divide by mitosis and then undergo meiosis to form tetrads. The tapetum is initially cellular and forms a single layer of cells and then loses cellular integrity by invading the microsporangium locule, forming a periplasmodia, by the time the pollen grains are released it degenerated. During sporodermis formation, exine is first deposited and then intine. Pollen grains are pantoporate, apolar, with radial symmetry, spheroidal, with spines, bacula, granules and microgranules. Tectum is perforated with foveolae arranged homogeneously over the whole surface and pollenkit is present. Exine is broad and consists of a thick 3.5 to 4 µm endexine and a thin ektexine (0.6-0.7 µm). The ultrastructure shows columellae forming the infratectum. Capitate glandular unicellular nectariferous trichomes covers the whole surface of the stamen filaments. Conclusions: The structure and development of the anthers follows the known patterns for angiosperms. Simultaneous microsporogenesis and centripetal deposit of the sporodermis have been previously described for Malvaceae.