REVISIÓN TAXONÓMICA Y CÓDIGOS DE BARRAS DE DNA PARA ZAMIA L. EN MEGAMÉXICO

Transcripción

1 REVISIÓN TAXONÓMICA Y CÓDIGOS DE BARRAS DE DNA PARA ZAMIA L. EN MEGAMÉXICO TESIS QUE PRESENTA EL M. C. EDISON FERNANDO NICOLALDE- MOREJÓN PARA OBTENER EL GRADO DE DOCTOR EN CIENCIAS Xalapa, Veracruz, México 2009

2 Aprobación final del documento final de tesis de grado: REVISIÓN TAXONÓMICA Y CÓDIGOS DE BARRAS DE DNA PARA ZAMIA L. EN MEGAMÉXICO Nombre Firma Director: Dr. Andrew P. Vovides Comité Tutorial: Dr. Dennis Wm. Stevenson Dra. Victoria Sosa Ortega Dr. Jorge González Astorga Jurado Dr. Francisco Vergara Silva 2

3 RECONOCIMIENTOS A la Red Latinoamericana de Botánica (RLB) por la beca otorgada para estudios de doctorado (RLB-06-D2). Al Instituto de Ecología, A. C., por el apoyo económico para desarrollar una estancia académica en el Instituto de Biología de la Universidad Nacional Autónoma de México. A la Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO), que a través de proyecto GE004, financió parte de este trabajo de tesis. A los siguientes investigadores por su apoyo: Andrew P. Vovides, Dennis Wm. Stevenson, Jorge González Astorga, Francisco Vergara Silva, Victoria Sosa, Alejandro Espinosa de los Monteros, Octavio Rojas Soto, Mario Vázquez Torres, Fernando Chiang, Gonzalo Castillo, Francisco Ornelas, Sergio Avendaño, Walter Palacios, Calaway H. Dodson, Carlos Cerón, John Janovec y David Neill. A toda mi familia: mi madre Olga Marina, mis hermanos: Patricia, Silvia, Diego y Alexandra. A Julia Hernández Villa técnico del Laboratorio de Genética de Poblaciones del Instituto de Ecología, A. C. A mis amigos: David Martínez, Alejandro Abundis, Nadia Rivera, Pablo Carrillo, Dánae Cabrera, Lalo Ruiz, Deneb García, Xavier Barrientos, Carlos Durán, Fernando Vaz de Mello, Jaime Pacheco, Julián Bueno, Claudia Hornung. A todo del personal del Jardín Botánico Francisco Javier Clavijero: Carlos Iglesias, Orlik Gómez, Víctor Luna, Philip J. Brewster, Julián Pérez, Daniel Hernández, Javier Hernández, Joel López y Genaro Justo. 3

4 DEDICATORIA A Zamia Fernanda, Elvia Rubí y Olga Marina 4

5 DECLARACIÓN Excepto cuando es explícitamente indicado en el texto, el trabajo de investigación contenido en esta tesis fue efectuado por el M. C. Edison Fernando Nicolalde Morejón como estudiante de la carrera de Doctorado en Ciencias entre septiembre del 2006 y septiembre del 2009, bajo la supervisión del Dr. Andrew P. Vovides. Las investigaciones reportadas en esta tesis no han sido utilizadas anteriormente para obtener otros grados académicos, ni serán utilizadas para tales fines en el futuro. Candidato: M. C. Edison Fernando Nicolalde Morejón Director de tesis: Dr. Andrew P. Vovides 5

6 ÍNDICE Resumen CAPITULO I Introducción El género Zamia L. en Megaméxico: de la taxonomía alfa a los códigos de barras genéticos Resumen Abstract Introducción Materiales y Métodos Resultados y Discusión..16 Morfología y grupos afines..16 Megaméxico, diversidad y endemismo...19 Intensidad de colectas botánicas.. 20 Taxonomía alfa y código de barras moleculares en Zamia.21 Perspectivas del género Zamia en Megaméxico..24 Agradecimientos...26 Literatura citada.26 Figura Tabla Tabla Tabla Tabla CAPITULO II Taxonomic revision of Zamia in Mega-Mexico..39 Abstract..41 Resumen...41 Introduction...43 Materials and Methods Results Habitat Morphology Habit

7 Trichoms..47 Reproductive structure. 47 Chromosome numbers.48 Distribution and endemism 50 Taxonomic treatment.51 Species dubium 96 Acknowledgments.98 Literature cited...98 Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura CAPITULO III DNA barcoding in the Mexican cycads: a character attribute organization system (CAOS) approach. 118 Abstract 120 Introduction. 121 Materials and Methods Sampling of biological materials Leaf genomic DNA extraction and PCR amplification (including DNA sequencing) Sequence analysis Character-based analysis/identification of DNA diagnostics and determination of DNA barcodes in Mexican cycad species

8 Results and discussion. 129 A DNA barcode for land plants: difficult roads toward a consensus DNA barcoding in the cycads redux I: surprising results under the assumptions of a character-based method DNA barcoding in the cycads redux II: is the Seberg-Petersen limit real? Conclusions: gene quantity versus universality in plant DNA barcoding, and the wisdom of the local Acknowledgements. 139 References Tables Figures captions Tabla Tabla Tabla Tabla Figure Figure CAPITULO IV Discusión y conclusión general Implicaciones taxonómicas Códigos de barras moleculares y la taxonomía del genero Zamia Literatura citada

9 RESUMEN Los objetivos de esta tesis son 1) determinar y describir las especies del género Zamia L. en Megaméxico, área geográfica que abarca los países de México, Guatemala, Belice, Honduras, El Salvador y el Norte de Nicaragua, y 2) determinar la combinación optima de loci necesario para identificar molecularmente las especies del género, bajo la aproximación de los Códigos de Barras Moleculares. La tesis está dividida en cuatro capítulos que brevemente se describen a continuación. En el primer capítulo, el cual funge como introductorio, se presenta una síntesis de la variación morfológica y la formación de grupos afines, luego se describe la distribución y las áreas de mayor concentración de riqueza que el género tiene en Megaméxico; para finalmente presentar las perspectivas sistemáticas del género en el contexto de los códigos de barras moleculares. El segundo capítulo, corresponde a la revisión taxonómica del género Zamia, revisión que incluye una clave dicotómica, descripciones botánicas para cada una de las especies, material de herbario revisado, etimología y principales atributos morfológicos que representan caracteres diagnósticos para estas especies. También se indican nuevas designaciones de tipos nomenclaturales. En el tercer capítulo, es un estudio que aborda el análisis de sitios diagnósticos bajo la perspectiva de los códigos de barras moleculares para las especies del género Zamia de la revisión taxonómica, también se incluye en este análisis a todas la especies de Cycadas Mexicanas y al menos a un representante de los géneros no Mexicanas del orden Cycadales. En el cuarto capítulo se discuten los resultados más relevantes de esta tesis, su importancia y contribución al conocimento de la biología del género Zamia en Megaméxico. 9

10 CAPITULO I Introducción Perspectivas sistemáticas de Zamia (Zamiaceae) en Megaméxico: de la taxonomía alfa a los códigos de barras genéticos (Sometido a la Revista Mexicana de Biodiversidad) 10

11 Perspectivas sistemáticas de Zamia (Zamiaceae) en Megaméxico: de la taxonomía alfa a los códigos de barras genéticos Fernando Nicolalde-Morejón 1, 2 *, Jorge González-Astorga 1, Francisco Vergara-Silva 3 y Andrew P. Vovides 4 1 Laboratorio de Genética de Poblaciones, Departamento de Biología Evolutiva. Instituto de Ecología, A. C., km 2.5 Antigua Carretera a Coatepec No. 351, Xalapa 91070, Veracruz, México 2 Instituto de Investigaciones Biológicas, Universidad Veracruzana, Av. Luis Castelazo Ayala s/n, Col. Industrial Ánimas, Xalapa 91190, Veracruz, México 3 Laboratorio de Sistemática Molecular (Jardín Botánico), Instituto de Biología, Universidad Nacional Autónoma de México, 3er Circuito Exterior, Ciudad Universitaria, Coyoacán 04510, México, D. F. México 4 Laboratorio de Biología Evolutiva de Cycadales, Departamento de Biología Evolutiva. Instituto de Ecología, A. C., km 2.5 Antigua Carretera a Coatepec No. 351, Xalapa 91070, Veracruz, México *Autor correspondiente: f_nicolalde@yahoo.com 11

12 Resumen. El género Zamia en Megaméxico cuenta con 22 especies descritas y una entidad bajo el estatus de species dubium (Z. verschaffeltii). En las últimas décadas, el género Zamia ha recibido atención en tratamientos florísticos regionales y, de manera sobresaliente, en una monografía especializada. Además, algunas especies del género han sido objeto de varios estudios en citogenética, ecología y genética de poblaciones. El objetivo de este trabajo es presentar información actualizada sobre las especies de Zamia que se distribuyen en Megaméxico, con base en una revisión de ejemplares de herbario y trabajo de campo. Adicionalmente se hace énfasis en los complejos de especies que aún requieren investigación para esclarecer sus límites taxonómicos. La discusión se plantea bajo la perspectiva de la necesidad de investigación a nivel poblacional con datos moleculares, que se enmarca en la aproximación conocida como códigos de barras de DNA ( DNA barcoding ). Se concluye que la creación de una base de datos moleculares que funcione como una biblioteca de referencia de códigos de barras para todas las especies de Zamia en Megaméxico será de utilidad en varios aspectos de la investigación básica y aplicada de las cycadas neotropicales. Palabras clave: Diversidad, DNA Barcoding, Megaméxico, Taxonomía, Zamia Abstract. The genus Zamia in Megamexico consists of 22 valid species and one species dubium (Z. verschaffeltii) and over the last decades Zamia has undergone regional floristic treatments, one specialized monograph and some species have been object to a number of studies in cytotaxonomy, cytogenetics, ecology and population genetics. The objective of this study is to present updated information on the genus in Megamexico based herbarium voucher revisions and field studies. Emphasis is made on species complexes that still require further studies to elucidate taxonomic limits and 12

13 the need for population level studies using molecular data to underpin a DNA barcoding approach is discussed. We conclude that the creation of a molecular database that can function as a DNA-barcode reference library covering Zamia species in Megamexico will be of utility to varying aspects of basic and applied research on neotropical cycads. Key words: Diversity, DNA Barcoding, Megamexico, Taxonomy, Zamia. 13

14 Introducción El orden Cycadales consta de tres familias: Cycadaceae, Stangeriaceae y Zamiaceae (Stevenson, 1992). Zamiaceae incluye, con mucha diferencia, el mayor número de géneros descritos para el orden, y en el Neotrópico se distribuyen cinco géneros: Chigua D. W. Stev. y Microcycas (Miq.) A. DC. endémicos de Colombia y Cuba, respectivamente; Ceratozamia Brongn. y Dioon Lindl. endémicos de México y Zamia L. con una distribución neotropical. La primera monografía de Zamia incluyó diez especies (Miquel, 1842). Posteriormente, se registraron 23 especies (Miquel, 1851; 1861) de las cuales 14 se consideran sinónimos hoy en día (Hill et al., 2007); más tarde, Schuster (1932) reportó 26 especies. Trabajos taxonómicos regionales (Sabato, 1990; Stevenson, 1987; 1991a, b; 1993; 2001a, b; 2004; Norstog y Nicholls, 1997, Nicolalde-Morejón et al., 2008), así como la tipificación de nombres válidos (Stevenson y Sabato, 1986), han detectado errores nomenclaturales y taxonómicos en la revisión propuesta por Schuster (1932), debido principalmente al insuficiente trabajo de campo y a la escasa revisión de las colecciones botánicas. A la fecha, de acuerdo con las estimaciones taxonómicas más recientes, Zamia consta de 61 especies válidas (Hill et al., 2007; Taylor et al., 2009), distribuidas desde Georgia y Florida en Estados Unidos hasta Bolivia y el suroeste de Brasil (Balduzzi et al., 1982; Sabato, 1990; Norstog y Nicholls, 1997; Stevenson, 2001a). Dentro de este último grupo de especies, 22 son endémicas a Megaméxico. Zamia es uno de los géneros del orden Cycadales más difíciles de caracterizar (Norstog y Nicholls, 1997), debido a que sus patrones de variación morfológica, ecológica, citológica (Marchant, 1968; Vovides, 1983; Moretti y Sabato, 1984; Moretti, 1990; Moretti et al., 1991; Vovides y Olivares 1996; Norstog y Nicholls, 1997; Nicolalde-Morejón et al., 2009a), y genética (González-Astorga et al., 2006; 14

15 Limón, 2009) son muy complejos. Además, debido a los ciclos de vida largos y al tamaño y volumen de las estructuras reproductivas de las especies del género, escasos especímenes botánicos incluyendo estas estructuras son depositados en museos y herbarios. De hecho, los caracteres diagnósticos para identificar las especies de Zamia están basados principalmente en atributos foliares, los cuales son muy variables. Esta circunstancia ha traído confusión en la delimitación y reconocimiento de especies del género, lo cual se refleja directamente en un considerable número de sinonimias (58, para ser exactos; Hill et al., 2007). El presente artículo es parte inicial de un proyecto monográfico de largo alcance del género Zamia, el cual además de incorporar los aspectos tradicionales de una monografía incluirá evidencia molecular con la aproximación conocida como DNA barcoding o código de barras genético (Hebert et al., 2003). En línea con lo anterior, este artículo tiene los siguientes objetivos: (a) determinar cuántas y cuáles especies de Zamia se distribuyen en Megaméxico (sensu Rzedowski, 1991), (b) presentar un panorama histórico-taxonómico del género haciendo énfasis en los complejos de especies que se requieren estudiar a mayor profundidad o detalle, y finalmente (c) discutir la utilidad de los códigos de barras para identificar, e incluso delimitar especies en el grupo. Materiales y Métodos Para la realización de este trabajo se revisó el material botánico disponible en los siguientes herbarios: B, BM, CIB, CHIP, CICY, ECOSUR, ENCB, F, FCME, FLAS, FTG, HEM, IBUG, IEB, K, LE, MEXU, MO, NY, SERO, U, UADY, UAMIZ, US, W, WIS, XAL, XALU y ZEA. La información se complementó con la consulta de 15

16 las descripciones originales así como de los tratamientos taxonómicos tanto regionales como de todo el género. Con el objeto de estudiar los endemismos con referencia geográfica natural y usando criterios históricos y florísticos, Rzedowski (1991) delimitó áreas para su definición y posterior análisis, áreas a las cuales llamó, precisamente, Megaméxico. Siguiendo el trabajo de dicho autor, nosotros hacemos uso del concepto Megaméxico 2, región que abarca a México, Guatemala, Honduras, Belice, El Salvador, así como el norte de Nicaragua, para la descripción y análisis de las especies del género Zamia que resultan endémicas para esta región. Resultados y Discusión Morfología y grupos afines Zamia incluye plantas dioicas al igual que los demás géneros del orden Cycadales. Asimismo, se trata de un género entomófilo y de larga vida, con distribución restringida a los trópicos. Zamia presenta además una amplia diversidad de formas morfológicas y ecológicas: por ejemplo, mientras que la endémica colombiana Z. wallisii A. Brau presenta folíolos fuertemente acanalados de hasta 15 cm de ancho, con nervaduras conspicuas, Z. spartea A. DC. endémica a Oaxaca, México presenta folíolos de hasta 1 cm de ancho, totalmente lisos. El género también incluye especies con tallos arbóreos, como es el caso de Z. obliqua A. Braun (Colombia y Panamá), que puede llegar a medir hasta 5 m de alto (Stevenson, 2004). En contraste, también presenta especies como Z. paucijuga Wieland otro endemismo de México y Z. amazonum D. W. Stev. proveniente de la Amazonía de Colombia, Ecuador, Perú y Brasil que posee tallos subterráneos. Además, Z. pseudoparasitica Yates in Seem., especie endémica de Panamá, representa el único caso de especie epifita para el orden 16

17 Cycadales (Stevenson, 1993). En términos ecológicos, especies de Zamia se encuentran en hábitats muy contrastantes, como es el caso de Z. gentryi Dodson, endémica de Ecuador (Nicolalde-Morejón, 2007) que se distribuye en bosques húmedos premontanos (sensu Holdridge, 1978), con lluvias de hasta 6500 mm en promedio al año. Por su parte, Z. encephalartoides D. W. Stev. endémica de Colombia crece en hábitats secos (Stevenson, 2004), mientras que Z. roezlii Linden, distribuida en el Chocó Biogeográfico (Ecuador y Colombia), se conoce a partir de poblaciones creciendo en manglares. Altitudinalmente, Zamia se distribuye desde el nivel del mar y sobre dunas costeras (i. e. Z. furfuracea L. f., México) hasta los 2700 metros, como ocurre con Z. montana A. Braun, especie endémica a bosques húmedos premontanos en Antioquia, Colombia (Stevenson, 2001a). Tomando en cuenta la morfología especialmente, hábito, hojas y folíolos de múltiples especímenes dentro del género Zamia (F. Nicolalde-Morejón, observaciones no publicadas; Vovides et al., 2007), nosotros consideramos que en Megaméxico existen varios complejos de especies para el género, los cuales podrían ser de difícil identificación. Por ejemplo, en el noreste de México (Tamaulipas, San Luís Potosí, Querétaro, Hidalgo y Norte de Veracruz) ocurren dos especies en apariencia similares: Z. fischeri Miq. y Z. vazquezii D. W. Stev., Sabato, A. Moretti y De Luca. Este par de entidades, aquí denominado complejo Zamia fischeri, incluye plantas generalmente pequeñas con folíolos papiráceos, dentaciones sobre los bordes de los folíolos y tallos subterráneos; otros caracteres diagnósticos son principalmente atributos asociados a estructuras reproductivas femeninas (Nicolalde-Morejón et al., 2009a). Por otro lado, en el sureste de México (Veracruz, Oaxaca, Tabasco y Chiapas) se encuentra el complejo Zamia katzeriana que incluye a Z. katzeriana (Regel) Retting, Z. cremnophila Vovides, Schutzman & Dehgan, Z. lacandona Schutzman & Vovides y Z. 17

18 purpurea Vovides, J. D. Rees & Vázq. Torres. Estas especies se caracterizan por presentar folíolos anchos (3-11 cm), coriáceos y tallos subterráneos (Nicolalde-Morejón et al., 2008). Aunque Z. purpurea es incluida en este grupo, sus folíolos acanalados con nervaduras conspicuas atributo único entre las especies en Megaméxico la asemejan más al complejo basado en Z. skinneri Warsz. ex A. Dietrich, que se distribuye a lo largo del Chocó Biogeográfico. El complejo taxonómico que se construye alrededor de Zamia loddigesii (i.e. Z. loddigesii Miq., Z. paucijuga Wieland y Z. polymorpha D. W. Stev., A. Moretti y Vázq. Torres) incluye las especies con la más amplia distribución en Megaméxico (ver Figura 1), los números cromosómicos más altos del género (Moretti, 1990) y, desde el punto de vista morfológico, los taxa que presentan más dificultad en ser caracterizados. Entre los atributos fenotípicos del complejo están los folíolos coriáceos, linearlanceolados a oblanceolados y los tallos subterráneos. Sin embargo, bajo la misma perspectiva morfológico-vegetativa, consideramos que Z. spartea (endémica al Istmo de Tehuantepec-México) y Z. prasina W. Bull (endémica de Belice) deberían ser incluidas en este complejo, para posteriores estudios taxonómicos y evolutivos. Aunque no necesariamente existen problemas para su identificación, entre especies del grupo compuesto por Z. tuerckheimii Donn. Sm. (Guatemala), Z. soconuscensis Schutzman, Vovides y Dehgan (Chiapas, México) y Z. inermis Vovides, J. D. Rees & Vázq. Torres (Veracruz, México) se comparten caracteres como los tallos epigeos y los folíolos con los bordes enteros. Sin embargo, debido a la presencia de folíolos linear-lanceolados, coriáceos y bordes enteros, los ejemplares de herbario de Z. inermis (usualmente carentes de estructuras reproductivas) podrían ser confundidos con ejemplares de Z. encephalartoides D. W. Stevenson. Además es necesario considerar a Z. onanreyesii C. Nelson & G. Sandoval, especie que también presenta tallos aéreos de hasta 2 m de alto, 18

19 pero que a diferencia de las anteriores posee folíolos subcoriaceos y márgenes serrulados sobre el tercio distal. Las especies Zamia oreillyi C. Nelson, Z. sandovallii C. Nelson y Z. standleyi Schutzman, todas de reciente descripción, se caracterizan por tener folíolos lisos, subcoriaceos, bordes serrulados a dentados y tallos subterráneos. Aparte, dichas especies se distribuyen en una misma región (Honduras y Guatemala); como su identificación y delimitación a través de caracteres morfológicos tanto vegetativos como reproductivos esté bien definido, actualmente no existen problemas taxonómicos asociados a este grupo. Finalmente, tanto Z. variegata Warsz. como Z. furfuracea son especies fáciles de caracterizar e identificar. Z. variegata tiene folíolos variegados por el haz, atributo único dentro del género Zamia; en tanto, Z. furfuracea presenta tallos aéreos generalmente bifurcados, folíolos coriáceos, abovados a oblanceolados con indumento amarillento. Esta última especie crece de manera particular sobre dunas costeras en la región centro-sur del estado de Veracruz, México. Megaméxico, diversidad y endemismo Considerando las 22 especies de Zamia conocidas actualmente para Megaméxico (Nicolalde-Morejón et al., 2009a; ver Tabla 3), México cuenta con doce especies endémicas la mayor diversidad para la región seguido de Honduras, con tres, Guatemala con dos, y Belice con una especie (Tabla 1). En Megaméxico encontramos además dos centros de mayor diversidad (Figura 1). El primero está ubicado en el sureste de México (sur de Veracruz, Tabasco, sureste de Oaxaca y norte de Chiapas), donde se distribuyen siete especies, todas ellas simpátricas (i. e., Z. cremnophila, Z. katzeriana, Z. lacandona, Z. loddigesii, Z. purpurea, Z. polymorpha y Z. spartea), mientras que el segundo centro se ubica entre Guatemala (Alta Verapaz e Izabal) y 19

20 Honduras (Atlántida, Cortés y Santa Bárbara), en el cual ocurren siete especies (i. e. Z. monticola, Z. onanreyesii, Z. oreillyi, Z. sandovallii, Z. standleyi, Z. tuerckheimii y Z. variegata). Estos sitios tienen un clima cálido húmedo donde la temperatura promedio anual es de 25 C y la precipitación son de a mm por año (Toledo, 1982). Ambos sitios comparten tipos similares de vegetación, particularmente Bosque Tropical Perennifolio (sensu Rzedowski, 1978). Estos datos de acumulación de biodiversidad para Zamia son contrastantes con áreas como la planicie costera del Pacífico, donde se registran únicamente tres especies (i.e. Z. herrerae, Z. paucijuga y Z. soconuscensis) a lo largo de aproximadamente 2000 km distribuidos entre México, Guatemala y El Salvador. Esta amplia zona de distribución está asociada a diferentes tipos de vegetación, como Bosque Tropical Perennifolio, Bosque Tropical Subcaducifolio, Bosque de Coníferas y de Quercus (sensu Rzedowski, 1978); algo similar pasa en la península de Yucatán (México), el Petén en Guatemala y parte de Belice, donde ocurre únicamente Z. polymorpha (Figura 1). Intensidad de colectas botánicas En términos de las colectas botánicas realizadas hasta la fecha, los dos sitios de alta concentración de riqueza de especies están muy poco representados. Por ejemplo, para Zamia cremnophila correspondiente a la primera región sólo hay cuatro colectas, caso que se repite en Z. tuerckheimii (segunda región). En contraste, las especies más colectadas son Z. polymorpha (con 116 colectas), Z. paucijuga (con 114) y Z. loddigesii (con 80), todos ellas taxa de amplia distribución. A su vez, debe notarse que sólo una pequeña parte de la distribución de estas especies converge con las áreas de alta riqueza, como sucede con Z. loddigesii y Z. polymorpha (ver Figura 1). Es 20

21 posible que este patrón se deba a dos razones: (i) al hecho de que las especies menos colectadas tienen rangos de distribución muy restringido, y en muchos casos sólo se conocen desde la localidad tipo; y (ii) a que las especies de amplia distribución, como Z. loddigesii, Z. paucijuga y Z. polymorpha, ocurren en áreas de fácil acceso y que además históricamente han sido colectadas ampliamente. Haciendo uso de los reportes actuales de colectas botánicas para este grupo (ver Tabla 2), consideramos que son necesarias más exploraciones botánicas, principalmente a regiones como Montes Azules (en Chiapas, México), la región de Alta Verapaz e Izabal en Guatemala, la región sureste de Honduras y el noreste de Nicaragua. Taxonomía alfa y códigos de barras moleculares en Zamia Como mencionamos arriba, Megaméxico es una región biogeográfica con altos niveles de diversidad y endemismo para Zamiaceae, superada únicamente por Australia (Hill et al., 2007; Vovides et al., 2008a, b; Nicolalde-Morejón et al., 2009b, ver Tabla 4). En esta familia de cycadas, y en particular en el género Zamia, los avances en citogenética, ecología y genética de poblaciones (para una revisión actualizada sobre el tema, ver Vovides et al., 2007) están en vías de ser complementados por el uso de caracteres moleculares, semejantes a los que ya han sido usados para avanzar enormemente en la inferencia filogenética entre los géneros de cycadas a nivel mundial (Treutlein y Wink 2002; Hill et al., 2003; Bogler y Francisco- Ortega 2004; Rai et al., 2004; Chaw et al., 2005; Zgurski et al., 2008). De hecho, matrices de DNA para análisis filogenéticos ya han comenzado a ser empleadas en las cycadas neotropicales (Ceratozamia Brongn.; González y Vovides, 2002; Dioon Lindl.; Bogler y Francisco-Ortega 2004, González et al., 2008; Zamia, Caputo et al., 2004). 21

22 Entre las líneas de investigación actuales que abordan el estudio de la diversidad biológica mediante el uso de datos genómicos, mediante el uso de herramientas bioinformáticas, se encuentra la aproximación conocida como DNA barcoding o códigos de barras genéticos, formalmente inaugurada con la propuesta hecha por Hebert et al. (2003a) usando parte de la secuencia que codifica para la enzima citocromo oxidasa 1 (CO1) para identificar especies de manera automatizada, confiable y rápida (para otros ejemplos de uso de los códigos de barras en el ámbito zoológico, ver Hebert et al., 2003b; Barrett et al., 2005; Hajibabaei et al., 2006; Stoeckle y Hebert, 2008). Para nuestros propósitos, y a manera de síntesis de una intensa labor académica en un espacio de apenas cinco años, podemos afirmar que los códigos de barras moleculares se presentan como una herramienta con grandes posibilidades de complementar el trabajo taxonómico tradicional. Esto es especialmente cierto en lo que atañe a la identificación de especímenes ya asignados a un binominal latino válido es decir, a una hipótesis taxonómica robusta basada en análisis previos de caracteres morfológicos. Además de su papel en el plano de la identificación, el DNA barcoding podría ser un auxiliar en el descubrimiento de nuevas especies, aunque este tema no está exento de controversia (cf. Tautz et al., 2003; Seberg et al., 2003; DeSalle, 2006, 2007). La aplicación de los códigos de barras de DNA en plantas, particularmente provenientes de regiones neotropicales, está atrayendo mucho interés, pues la diversidad biológica en estas regiones del planeta está compuesta en gran medida por especies vegetales. Sin embargo, dada la complejidad involucrada en la selección de las regiones que podrían funcional mejor como fuentes de los códigos de barras en plantas, la oficialización de dicha selección apenas tuvo lugar en el mes de agosto de 2009 (Hollingsworth et al., 2009). En este contexto, las especies del género Zamia con distribución en Megaméxico mantienen su interés, debido a que constituyen un grupo de 22

23 especies relativamente pequeño (ver Tabla 4), con una clara relevancia evolutiva para el resto de las plantas con semilla, y en virtud de que incluye especies bajo alguna categoría de protección. En principio, cabría esperar que la identificación de especies del género Zamia en Megaméxico bajo la aproximación de los códigos de barras moleculares sea exitosa; existe el antecedente de un estudio piloto de códigos de barras genéticos en las cycadas del mundo que así lo sugieren (Sass et al., 2007). Dicho trabajo sería de gran utilidad para la corroboración y/o reforzamiento de las hipótesis individuales correspondientes a las 22 especies para esta región, propuesta en el último tratamiento taxonómico (Nicolalde-Morejón et al., 2009a). Las identificaciones moleculares alcanzadas con DNA barcoding en Zamia tendrían que ser, por supuesto, consideradas de manera paralela con aquellos aspectos que la taxonomía tradicional aun no ha logrado solventar, en especial al momento de identificar taxa que tengan una amplia variación morfológica entre y dentro de especies y, que a su vez presentan una amplia distribución geográfica (i. e. Z. paucijuga, Z. loddigesii y Z. polymorpha, ver Figura 1). Resumiendo, la posibilidad de contar con atributos diagnósticos moleculares, los cuales funcionarían de manera análoga a los caracteres morfológicos necesarios para la descripción de las especies, contribuirá a establecer los límites entre especies y/o al descubrimiento de especies crípticas. En última instancia, consideramos que el acercamiento a la identificación y delimitación de especies usando DNA como una nueva fuente de datos encuentra su marco conceptual de referencia óptimo de los conceptos de taxonomía integrativa y círculo taxonómico propuestos por DeSalle et al. (2005). Es importante enfatizar también que un objetivo ulterior de la construcción de una biblioteca molecular de referencia hecha de secuencias de nucleótidos para los 23

24 loci con mayor variabilidad los códigos de barras de DNA, en sentido estricto- para el género Zamia y los otros géneros de cycadas en Megaméxico es su aprovechamiento por usuarios externos, en contextos de biología de la conservación. Esta utilización de la base de referencia de DNA barcodes se ejemplificaría bien, por ejemplo, en situaciones de recuperación de información de ejemplares de decomiso por instancias nacionales o internacionales (como las que se indican de acuerdo con la Convención sobre el Comercio Internacional de Fauna y Flora Silvestres en Peligro de Extinción, o CITES, por sus siglas en inglés), a partir de saqueos ilegales. Perspectivas del género Zamia en Megaméxico Considerando la historia nomenclatural y la complejidad morfológica de las especies aquí analizadas, el complejo Zamia loddigesii es claramente sobresaliente. Consideramos que se trata de un ensamblaje taxonómico que aún requiere de investigación detallada para aclarar su taxonomía y nomenclatura, como se detalla a continuación. Zamia loddigesii representa sin duda la especie más compleja desde el punto de vista nomenclatural, con un total de 12 nombres afines publicados y que actualmente representan sinonimias (Nicolalde-Morejón et al., 2009a). A pesar de ser una especie ampliamente colectada a lo largo del Golfo de México desde el siglo XIX, hasta el año 2008 se desconocía de la existencia de un ejemplar de herbario que pudiera fungir como tipo nomenclatural, por lo que Stevenson y Sabato (1986) habían lectotipificado el protólogo. Sin embargo, investigaciones recientes muestran un espécimen [i.e. Van Houtte 3374 (U)] que predata a la descripción de la especie, y que a su vez concuerda con los atributos morfológicos descritos por Miquel (1843). Por esta razón, dicho 24

25 ejemplar ha sido considerado para su designación como lectotipo de esta especie (Nicolalde-Morejón et al., 2009a, ver Tabla 3). En contraste, aunque taxonómicamente Zamia paucijuga y Z. polymorpha no han experimentado cambio alguno, son junto a Z. loddigesii las especies catalogadas como de mayor dificultad para su identificación taxonómica. Esto se debe básicamente a que estas tres especies muestran patrones de variación morfológicos muy similares, lo cual complica su identificación desde ejemplares de herbario hasta colecciones vivas. Esta situación se agudiza en ausencia de estructuras femeninas, razón por la que convencionalmente su determinación siempre ha estado asociada a procedencias geográficas. En este contexto, consideramos que este complejo de especies requiere más investigación a nivel poblacional, donde se evalué a detalle la variación morfológica y nucleotídica que pudieran presentar dichas poblaciones y con ello clarificar su identificación tanto morfológica como molecular. Es también predecible que los estudios de filogeografía con datos moleculares (Avise, 2000) abran nuevas perspectivas acerca de los patrones y procesos que, a nivel poblacional, pudieran explicar la distribución espacial de la diversidad genética y fenotípica actual no sólo de los complejos, sino de las especies en general de Zamia en Megaméxico. En realidad, dichos estudios ya están coexistiendo con la aproximación de códigos de barras, para algunos taxa animales (e. g. Linares et al. 2009). Dicha convergencia analítica podría darse también en taxa vegetales como las cycadas de México. En cualquier caso, consideramos que el tipo de investigaciones basadas directamente en información molecular permitirán seguir estudiando la variación biológica en general, entre y dentro de especies, para resolver interrogantes biogeográficas, taxonómicas, sistemáticas y de biología evolutiva en las cycadas de Megaméxico. 25

26 Agradecimientos Este trabajo fue parcialmente financiado por el proyecto CONACYT- SEMARNAT El primer autor expresa su agradecimiento a la Red Latinoamericana de Botánica por la Beca de Doctorado RLB-06-D2, y en especial al Dr. Javier Simonetti. Asimismo, agradecemos al Dr. Dennis Wm. Stevenson por facilitarnos imágenes de varios tipos nomenclaturales, a la Dra. Victoria Sosa (INECOL, Xalapa) por sus comentarios y edición al texto. A Miguel Ángel Pérez Farrera y Carlos Iglesias por su ayuda con el trabajo de campo. Por último, reconocemos a los curadores y personal de los herbarios mencionados por proporcionarnos las colecciones botánicas para el desarrollo de este estudio. Literatura citada Avise, J. C Phylogeography: The History and Formation of Species. Harvard University Press. Cambridge. Estados Unidos. 464 pp. Balduzzi, A. P., P. De Luca y S. Sabato A phytogeographical approach to the New World Cycads. Delpinoa, n.s., Barrett, R. D. H. y P. D. N. Hebert Identifying spiders through DNA barcodes. Canadian Journal of Zoology 83: Bogler, D. J. y J. Francisco-Ortega Molecular systematic studies in cycads: evidence from trnl intron and ITS2 rdna sequences. Botanical Review 70: Caputo, P., S. Cozzolino, P. De Luca, A. Moretti y D. W. Stevenson Molecular phylogeny of Zamia (Zamiaceae). En Walters, T. y R. Osborne (eds.), Cycad 26

27 Classification: Concepts and Recommendations. Pp CABI Publishing, Wallingford, Inglaterra. Chaw, S. M., T. W. Walters, C. C. Chang, S. H. Hu y S. H. Chen A phylogeny of cycadas (Cycadales) inferred from chloroplast matk gene, trnk intron, and nuclear rdna ITS region. Molecular Phylogenetics and Evolution 37: DeSalle, R., M. G. Egan y M. Siddall The unholy trinity: taxonomy, species delimitation and DNA barcoding. Philosophical Transactions of the Royal Society B 360: DeSalle, R Species discovery versus species identification in DNA barcoding efforts: response to Rubinoff. Conservation Biology 20: DeSalle, R Phenetic and DNA taxonomy; a comment on Waugh. Bioessays 29: González, D. y A. P. Vovides Low intralineage divergence in Ceratozamia (Zamiaceae) detected with nuclear ribosomal DNA ITS and chloroplast DNA trnl-f non coding region. Systematic Botany 27: González, D., A. P. Vovides y C. Bárcenas Phylogenetic relationships of the neotropical genus Dioon (Cycadales, Zamiaceae) based on nuclear and chloroplast DNA sequence data. Systematic Botany 33: González-Astorga, J., A. P. Vovides, P. Octavio-Aguilar, D. Aguirre-Fey, F. Nicolalde- Morejón y C. Iglesias Genetic diversity and structure of the cycad Zamia loddigesii Miq. (Zamiaceae): implications for evolution and conservation. Botanical Journal of the Linnean Society 152: Hajibabaei, M., D. H. Janzen, J. M. Burns, W. Hallwachs y P. D. N. Hebert DNA barcodes distinguish species of tropical Lepidoptera. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 103:

28 Hebert, P. D. N., A. Cywinska, S. L. Ball y J. R. dewaard. 2003a. Biological identifications through DNA barcodes. Proceedings of the Royal Society of London B 270: Hebert, P. D. N., S. Ratnasingham y J. R. dewaard. 2003b. Barcoding animal life: cytochrome c oxidase subunit 1 divergences among closely related species. Proceedings of the Royal Society of London B (Supplement) 270: S96-S99. Hill K. D., M. W. Chase, D. W. Stevenson, H. G. Hills y B. Schutzman The families and genera of cycads: a molecular phylogenetic analysis of Cycadophyta based on nuclear and plastid DNA sequences. International Journal of Plant Sciences 164: Hill, K. D., D. W. Stevenson y R. Osborne The world list of cycads/la lista mundial de Cícadas. Memoirs of the New York Botanical Garden 97: Holdridge, L. R Ecología basada en zonas de vida. Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura. San José, Costa Rica. 216 p. CBOL Plant Working Plant. Hollingsworth, P. M., L. L. Forrest, J. L. Spouge, M. Hajibabaei, S. Ratnasingham, M. van der Bank, M. W. Chase, R. S. Cowan, D. L. Erickson, A. J. Fazekas, S. W. Graham, K. E. James, Ki-Joong Kim, W. J. Kress, H. Schneider, J. van AlphenStahl, S. C. H. Barrett, C. van den Berg, D. Bogarin, K. S. Burgess, K. M. Cameron, M. Carine, J. Chacón, A. Clark, J. J. Clarkson, F. Conrad, D. S. Devey, C. S. Ford, T. A. J. Hedderson, M. L. Hollingsworth, B. C. Husband, L. J. Kelly, P. R. Kesanakurti, J. S. Kim, Y. D. Kim, R. Lahaye, H. L. Lee, D. G. Long, S. Madriñán, O. Maurin, I. Meusnier, S. G. Newmaster, Chong- Wook Park, D. M. Percy, G. Petersen, J. E. Richardson, G. A. Salazar, V. Savolainen, O. Seberg, M. J. Wilkinson, D. K. Yi, y D. P. Little A DNA 28

29 barcode for land plants. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 106: Limón, F. L Genética de Poblaciones de Zamia furfuracea L. f. (Zamiaceae); una cícada endémica al estado de Veracruz, México. Tesis de licenciatura, Universidad Veracruzana, México. Linares, M. C., I. D. Soto-Calderón, D. C. Lees y N. M. Anthony High mitochondrial diversity in geographically widespread butterflies of Madagascar: A test of the DNA barcoding approach. Molecular Phylogenetics and Evolution 50: Marchant, C. J Chromosome patterns and nuclear phenomena in the cycad families Stangeriaceae and Zamiaceae. Chromosoma 24: Miller, S. E DNA barcoding and the renaissance of taxonomy. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 104: Miquel, F. A. W Monographia Cycadearum. Trajecti ad Rhenum/Utrecht pp , t Cycadeae quaedam americanae, Partim Novae. Nederl. Inst. Verh. Erste Kl. (Series 3) 4: Amsterdam Prodromus systematics cycadearum. C. v. d. Post Jr. Utrecht, The Netherlands. Moretti, A. y S. Sabato Karyotype evolution by centromeric fission in Zamia (Cycadales). Plant Systematics and Evolution 146: Karyotypic data on North and Central American Zamiaceae (Cycadales) and their phylogenetic implications. American Journal of Botany 77:

30 , P. Caputo, L. Gaudio, & D.W. Stevenson Intraspecific chromosome variation in Zamia (Zamiaceae, Cycadales). Caryologia 44: Nicolalde-Morejón, F Taxonomía, Distribución y Estado de Conservación de Zamia en Ecuador. Memoirs of The New York Botanical Garden 97: Nicolalde-Morejón, F., A. P. Vovides, D. W. Stevenson y V. Sosa The identity of Zamia katzeriana and Zamia verschaffeltii (Zamiaceae). Brittonia 60: , A. P. Vovides, D. W. Stevenson. 2009a. Taxonomic revision of Zamia in Mega-Mexico. Brittonia. DOI /s , F. Vergara-Silva, J. González-Astorga, A. P. Vovides y A. Espinosa de los Monteros. 2009b. Reciprocal illumination of morphological characters upon a molecular hypothesis supports the proposal of a new species of cycad from Mexico. Systematics and Biodiversity 7: Norstog, K. y T. J. Nicholls The Biology of the Cycads. Cornell University Press, Ithaca, Nueva York. Rai, H. S., H. E. O'Brien, P. A. Reeves, R. G. Olmstead y S. W. Graham Inference of higher-order relationships in the cycads from a large chloroplast data set. Molecular Phylogenetics and Evolution 29: Rzedowski, J Vegetación de México. Limusa, S. A. México, D.F., El endemismo en la flora fanerogámica mexicana: una apreciación analítica preliminar. Acta Botanica Mexicana 15: Sabato, S West Indian and South American cycads. Memoirs of the New York Botanical Garden 57: Schuster, J Cycadaceae. Das Pflanzenreich 99: Wilhelm Engelmann, Leipzig. 30

31 Seberg, O., J. Ch. Humphries, S. Knapp, D. W. Stevenson, G. Petersen, N. Scharff y N. M. Andersen Shortcuts in systematics? A commentary on DNA-based taxonomy Trends in Ecology and Evolution 18(2): Stevenson D. W The West Indian Zamias. Fairchild Tropical Garden Bulletin.42: a. Flora of the Guianas. Serie. A. Fascicule 9: b. The Zamiaceae in the Southeastern United States. Journal of the Arnold Arboretum, Supplemental Series 1: A formal classification of the extant cycads. Brittonia 44: The Zamiaceae in Panama with comments on phytogeography and species relationships. Brittonia 45: a. Orden Cycadales. Flora de Colombia. Monografía No. 21. Editorial Unibiblos. Bogotá D.C b. Zamiaceae. Flora Nicaragua 1: Zamiaceae of Bolivia, Ecuador, and Perú. En Walters, T. y R. Osborne (eds.), Cycad Classification: Concepts and Recommendations. Pp CABI Publishing, Wallingford, Inglaterra. y S. Sabato Typification of names in Zamia L. and Aulacophyllum Regel. (Zamiaceae). Taxon 35: Stoeckle, M. Y. y P. D. N. Hebert Barcode of life. Scientific American 299: Taylor, A. S., J. L. Haynes y G. Holzman Taxonomical, nomenclatural and biogeographical relevations in the Zamia skinneri complex of Central America (Cycadales: Zamiaceae). Botanical Journal of the Linnean Society 158:

32 Toledo, V. M Pleistoceno changes of vegetation in tropical Mexico. Pp En: Prance, G. T. (ed). Biological Diversification in the Tropics. Columbia University Press, New York. Treutlein, J. y M. Wink Molecular phylogeny of cycads inferred from rbcl sequences. Naturwissenschaften 89: Tautz, D., P. Arctander, A. Minelli, R. H. Thomas y A. P. Vogler A plea for DNA taxonomy. Trends in Ecology and Evolution 18: Vovides, A. P Systematics studies on the Mexican Zamiaceae I. Chromosome numbers and karyotypes. American Journal of Botany 70: y M. Olivares Karyotype polymorphism in the cycad Zamia loddigesii (Zamiaceae) of the Yucatan peninsula, Mexico. Botanical Journal of the Linnean Society 120: , J. González-Astorga, M. A. Pérez-Farrera, D. González, C. Bárcenas y C. Iglesias The Cycads of Mexico: 25 years of research and conservation. Memoirs of the New York Botanical Garden 97: , S. Avendaño, M. A. Pérez-Farrera y J. González-Astorga. 2008a. A new species of Ceratozamia (Cycadales, Zamiaceae) from Veracruz, Mexico. Novon 18: , M. A. Pérez-Farrera, J. González-Astorga y C. Iglesias. 2008b. A new species of Ceratozamia (Zamiaceae) from Oaxaca, Mexico with comments on habitat and relationships. Botanical Journal of the Linnean Society 157: Zgurski, J. M., H. S. Rai, Q. M. Fai, D. J. Bogler, J. Francisco-Ortega J y S. W. Graham How well do we understand the overall backbone of cycad phylogeny? New insights from a large, multigene plastid data set. Molecular Phylogenetics and Evolution 47:

33 Figura 1. Distribución de: A) Zamia cremnophila, Z. katzeriana, Z. lacandona, Z. purpurea, Z. spartea; B) Z. monticola, Z. onareyesii, Z. oreillyi, Z. sandovallii, Z. standleyi, Z. tuerckheimii, Z. variegata; C) Z. paucijuga; D) Z. loddigesii; E) Z. polymorpha; F) Z. herrerae; G) Z. soconuscensis; H) Área inexplorada para Zamia. 33

34 Tabla 1. Especies, distribución y tipos de vegetación de Zamia en Megaméxico No Especie País Estado/Departamento Tipo de Vegetación 1 Z. cremnophila México Tabasco BTP 2 Z. fischeri México Hidalgo, Querétaro, San Luís Potosí BTsC, BMM, BQ- BC 3 Z. furfuracea México Veracruz BTP 4 Z. herrerae El Salvador, Guatemala, México ES: Sonsonate, M: Chiapas BTP, BTsC 5 Z. inermis México Veracruz BTC 6 Z. katzeriana México Chiapas, Tabasco, Veracruz BTP 7 Z. lacandona México Chiapas BTP 8 Z. loddigesii México Chiapas, Hidalgo, Oaxaca, Puebla, Tabasco, Tamaulipas, Veracruz BTP 9 Z. monticola Guatemala Alta Verapaz BTP 10 Z. onanreyesii Honduras Cortés BTP 11 Z. oreillyi Honduras Atlántida BTP 12 Z. paucijuga México Colima, Guerrero, Jalisco, Michoacán, Nayarit, Oaxaca 13 Z. polymorpha Belice, B: Distrito Belice, Distrito Cayo; Guatemala, G: Peten; M: Campeche, México Chiapas, Quintana Roo, Tabasco, BTsC, BTC, BQ BTP, BTsC Yucatán 14 Z. prasina Belice Distrito Toledo BTP 15 Z. purpurea México Oaxaca, Veracruz BTP 16 Z. sandovallii Honduras Atlántida BTP 17 Z. soconuscensis México Chiapas BTsC 18 Z. spartea México Oaxaca BTP, BTC 19 Z. standleyi Guatemala, G: Izabal; H: Atlántida, Santa BTP Honduras Bárbara 20 Z. tuerckheimii Guatemala Alta Verapaz BTP 21 Z. variegata Guatemala, G: Alta Verapaz, Izabal; M: BTP México Chiapas 22 Z. vazquezii México Veracruz BTP Simbología aquí utilizada para los tipos de vegetación, según Rzedowski (1978). BTP Bosque Tropical Perennifolio; BTsC Bosque Tropical Subcaducifolio; BMM Bosque Mesófilo de Montaña, BQ Bosque de Quercus; BC Bosque de Coníferas. 34

35 Tabla 2. Especies, distribución y cantidad de colectas de Zamia en Megaméxico No Especie País Estado/Departamento No. de colectas botánicas 1 Z. cremnophila México Tabasco 4 2 Z. fischeri México Hidalgo, Querétaro, San Luís 20 Potosí 3 Z. furfuracea México Veracruz 36 4 Z. herrerae El Salvador, ES: Sonsonate, M: Chiapas 14 Guatemala, México 5 Z. inermis México Veracruz 12 6 Z. katzeriana México Chiapas, Tabasco, Veracruz 25 7 Z. lacandona México Chiapas 22 8 Z. loddigesii México Chiapas, Hidalgo, Oaxaca, 80 Puebla, Tabasco, Tamaulipas, Veracruz 9 Z. monticola Guatemala Alta Verapaz 2 10 Z. onanreyesii Honduras Cortés 3 11 Z. oreillyi Honduras Atlántida 2 12 Z. paucijuga México Colima, Guerrero, Jalisco, Z. polymorpha Belice, Guatemala, México Michoacán, Nayarit, Oaxaca B: Distrito Belice, Distrito Cayo; G: Peten; M: Campeche, Chiapas, Quintana Roo, Tabasco, Yucatán 14 Z. prasina Belice Distrito Toledo 3 15 Z. purpurea México Oaxaca, Veracruz Z. sandovallii Honduras Atlántida 4 17 Z. soconuscensis México Chiapas 7 18 Z. spartea México Oaxaca Z. standleyi Guatemala, G: Izabal; H: Atlántida, Santa 8 Honduras Bárbara 20 Z. tuerckheimii Guatemala Alta Verapaz 5 21 Z. variegata Guatemala, G: Alta Verapaz, Izabal; M: 16 México Chiapas 22 Z. vazquezii México Veracruz

36 Tabla 3. Especies, publicación y tipos nomenclaturales de Zamia en Megaméxico Especie Año Publicación Tipo Isotipos Z. cremnophila Vovides, Schutzman & Dehgan 1988 Bot. Gaz. 149: 351 H-MEXU CSAT, FCM, MO, UAMIZ Z. fischeri Miq in Lem., Hort. Vanhoutt. 1: 20 N-U Z. furfuracea L. f in Aiton, Hortus Kew. 3: 477 L-pl. 210 in Herm. Parad. Bat., 1698 Z. herrerae Calderón & Standl Proc. Wash. Acad. Sci. 14(4): 93, H-US fig. 1 Z. inermis Vovides, J.D. Rees & Vázq Flora de Veracruz 26: 22-24, fig. H-XAL F Torres 3 Z. katzeriana (Regel) Retting 1896 Acta Horti Petrop. 4(4):298 L-LE Z. lacandona Schutzman & Vovides 1998 Novon 8(4): , figs. 1-3 H-FLAS XAL Z. loddigesii Miq Tijdschr. Natuurl. Gesch. L-U Physiol. 10: Z. monticola Chamb Bot. Gaz. 81: , figs. 1-3 H-MO NY Z. onanreyesii C. Nelson & G. Sandoval 2008 Ceiba 49(1): , figs. 1-6 H-TEFH TEFH Z. oreillyi C. Nelson 2005 Ceiba 46(1-2): 56, figs. 1-3 H-TEFH Z. paucijuga Wieland 1916 American Fossil Cycads 2: 212, LE fig. 86 fig. 86 Z. polymorpha D.W. Stev., A. Moretti & Vázq. Torres Delpinoa n.s : 3-8 (issued 1998), fig. 1 H-NY BRH, FTG, MO, NY, U Z. prasina W. Bull 1881 Retail List: 20 H-K Z. purpurea Vovides, J.D. Rees & Vázq Flora de Veracruz 26: 28-31, fig. H XAL Torres 5 Z. sandovallii C. Nelson 2005 Ceiba 46(1-2): 55, figs H-TEFH TEFH Z. soconuscensis Schutzman, Vovides & 1988 Bot. Gaz. 149(3): , figs. H F CR, MEXU, MICH Dehgan 1-3 Z. spartea A. DC Prodr. 16(2): 539 H G-DC Z. standleyi Schutzman 1989 Syst. Bot. 14(2): , figs. 1- H FLAS ENA, FTG 36

37 2 Z. tuerckheimii Donn. Sm Bot. Gaz. (Crawfordsville) 35(1): 8, pl. 1 H US Z. variegata Warsz Allg. Gartenzeitung 32: N NY U, XAL Z. vazquezii D.W. Stev., Sabato, A. Moretti Delpinoa n.s : 9-17 (issued N NY & De Luca ), fig. 3 K CIB, FTG, MO, NY, U 37

38 Tabla 4. Diversidad y endemismos de Cycadas en Megaméxico Géneros de Cycadas Especies descritas Especies endémicas a Megaméxico 2 Ceratozamia Dioon Zamia Total

39 CAPITULO II Taxonomic revision of Zamia in Mega-Mexico (Brittonia: Aceptado DOI /s ) 39

40 Taxonomic revision of Zamia in Mega-Mexico Fernando Nicolalde-Morejón 1, Andrew P. Vovides 1 and Dennis W. Stevenson 2 * 1 Departamento de Biología Evolutiva. Instituto de Ecología, A. C. km 2.5 Antigua Carretera a Coatepec No. 351, Xalapa 91070, Veracruz, Mexico. 2 The New York Botanical Garden, Bronx, New York, , USA. *Corresponding author: dws@nybg.org 40

41 ABSTRACT. The genus Zamia is revised for Mega-Mexico, with 22 species recognized and described and one species dubium. The study presents a taxonomic clarification for the genus in Mesoamerica, a contribution that provides the foundation for a future monograph for Zamia in the Neotropics. The largest proportion of species richness and endemism for the genus is concentrated in southeastern Mexico, among the states of Chiapas, Oaxaca, Tabasco and Veracruz, an area that is considered highly diverse in floristic terms. Distribution maps and a key to species are also provided, as well as complete descriptions of the specimens examined, including information on nomenclatural types, habitats, synonymies, and etymologies. Zamia spartea is illustrated for the first time and chromosome numbers for Z. herrerae are reported and illustrated. Finally, scanning electron micrographs of leaflet trichome character states are presented, along with a discussion of their systematic implications within the group. KEYWORDS: Endemism, Mexico, gymnosperms, cycads, floristic richness, Zamia. RESUMEN. El género Zamia es revisado para Mega-México, con 22 especies descritas y una species dubia. El estudio está orientado al esclarecimiento taxonómico del género en Mega-México, una contribución que siente los fundamentos para una futura monografía para Zamia en el Neotrópico. La mayor riqueza y endemismo para el género se concentra en el sureste de México, entre los estados de Chiapas, Oaxaca, Tabasco y Veracruz, área de alta biodiversidad florística. Mapas de distribución y una clave para las especies son presentadas, como también descripciones completas, tipos, hábitat, sinónimos, etimología y especimenes examinadas. Z. spartea es ilustrada por primera vez y números cromosómicos para Z. herrerae son presentados. Finalmente, se 41