Lilloa 55 (2): 8–16, 7 de A.diciembre R. Andrada de 2018 et al.: Recuentos cromosómicos y análisis cariotípicos en Rebutia8

Recuentos cromosómicos y análisis cariotípicos en Rebutia krainziana y R. minuscula subsp. wessneriana (Cactaceae, )

Chromosome counts and karyotype analysis in Rebutia krainziana and R. minuscula subsp. wessneriana (Cactaceae, Cactoideae)

D.O.I.: doi.org/10.30550/j.lil/2018.55.2/2

Andrada, Aldo R.1*; Valeria de los A. Páez1; Nora B. Muruaga2 1 Instituto de Genética. 2 Herbario Fanerogámico-Herbario LIL. Fundación Miguel Lillo. Miguel Lillo 251, (T4000JFE) Tucumán, Argentina. * Autor corresponsal: [email protected]

ä Resumen — El género Rebutia (Cactaceae-Cactoideae) es endémico de América del Sur; es particularmente importante en el noroeste argentino y el sur de Bolivia. En sentido amplio reúne aproximadamente 257 especies y se reportaron los números cromosómicos solamen- te para 10 de ellas. En este trabajo se realizaron recuentos cromosómicos y se estimó los cariotipos de Rebutia krainziana y R. minuscula subsp. wessneriana, mediante técnicas citoge- néticas clásicas. Los resultados demostraron que ambos taxones son diploides de acuerdo al número cromosómico básico x = 11 establecido para el género. El análisis cariotípico mostró diferencias en cuanto a las longitudes y morfología cromosómica. En este trabajo, por primera vez, se cita el número cromosómico y se estiman los cariotipos en ambos taxones. Palabras clave: ; cariotipo; cromosomas esporofíticos; nivel de ploidía.

ä Abstract — The Rebutia genus (Cactaceae-Cactoideae) is endemic to South America, and particularly important in the Northwest of Argentina and South of Bolivia. Broadly speaking, approximately 257 species are clustered in the genus and only for ten of them chromosome numbers were reported. In this work chromosome counts and estimations of karyotypes of Rebutia krainziana y R. minuscula subsp. wessneriana were performed by classical cytogenetic techniques. According to the basic chromosome number x = 11 established for the genus, the results demonstrate that both taxa are diploids. The karyotype analysis shows differences with respect to length and morphology of chromosomes. In this contribution the chromosome numbers and karyotypes of both taxa were estimated for the first time. Keywords: Cacti; karyotype; ploidy level; sporophytic chromosomes.

ä Ref. bibliográfica: Andrada, A. R.; Páez, V. de los A.; Muruaga, N. B. 2018. Recuentos cromosómicos y análisis cariotípicos en Rebutia krainziana y R. minuscula subsp. wessneriana (Cactaceae, Cactoideae). Lilloa 55 (2): 8-16. ä Recibido: 20/09/18 – Aceptado: 22/11/18 ä URL de la revista: http://lilloa.lillo.org.ar ä Algunos derechos reservados. Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución – No Comercial – Sin Obra Derivada 4.0 Internacional. Lilloa 55 (2): 8–16, 7 de diciembre de 2018 

INTRODUCCIÓN en ambientes sombreados y húmedos de La familia Cactaceae se compone de unas bosques y pastizales, sobre todo en verano. 2000 especies y alrededor de 200 géneros, es R. krainziana y R. minuscula (F.A.C. Weber típica de regiones áridas y semiáridas, como ex Rebut)K. Schum. subsp. wessneriana también están representadas en zonas tropi- (Bewer.) Muruaga, son endémicas de la Ar- cales y en climas templados. Se distribuyen gentina; ambas herbáceas, erectas a péndu- en el Nuevo Mundo desde el oeste y sur de las, hasta de 6 cm de altura. Presenta tallos Canadá hasta la Patagonia en la Argentina. adultos globoso-deprimidos a cilíndricos, En América del Norte, uno de los principales con costillas disueltas en mamelones. Flores centros de diversidad es México, reúne la diurnas, infundibuliformes, hasta de 8 cm de mayoría de los géneros y especies. En Amé- longitud. Entre otros caracteres, los taxones rica del Sur, la diversidad se concentra prin- se pueden diferenciar: en el caso de Rebutia cipalmente en el sureste de Ecuador, Perú, krainziana por la presencia de areolas con noroeste de Chile, Bolivia, en el noroeste, 9-15 espinas hasta de 4 mm longitud y flo- sur y este de la Argentina, este y sur de Bra- res amarillas, rojas a anaranjadas; en cam- sil, Paraguay y Uruguay (Barthlott y Hunt, bio R. minuscula subsp. wessneriana contiene 1993; Kiesling y Ferrari, 2005; Ortega Báes areolas con más de 20 espinas de 25 mm et al., 2010; Kiesling et al., 2011). longitud y flores rojas, anaranjadas a veces Las clasificaciones taxonómicas dividen violeta-rosadas (Muruaga, 2014). a la familia Cactaceae en cuatro subfami- Los estudios citológicos en las Cactáceas lias: Pereskioideae, Opuntioideae, Maihue- establecieron como número básico x = 11. El nioideae y Cactoideae (Schumann, 1898; 70% de las especies analizadas son diploides y Wallace, 1995; Anderson, 2001; Nyffeler, el resto son poliploides, variando desde triploi- 2002). Esta última subfamilia contiene la des hasta dodecaploides (Cota y Wallace, 1996; mayoría de las especies descriptas y pueden Ortolani, Mataquiero, Moro, 2007; Negrón- ser terrestres, epífitas, arbóreas, arbustivas Ortiz, 2007; Moreno, Las Peñas, Kiesling, Ber- sin gloquidios y sin hojas desarrolladas, con nardello, 2011; Mena, Mercado–Ruaro, Olaide, tallos por lo general cilíndricos y globosos Scheinvar, 2011; Mosti, Fiorini, Papini, 2011; que presentan costillas y/o mamelones. La Andrada, Páez, Lozzia, Muruaga, 2012; Páez, flora Argentina cuenta con representantes de Andrada, Muruaga, 2013). las 4 subfamilias; reúne unos 37 géneros y Los autores que trataron al género en unas 225 especies (Kiesling et al., 2008). La sentido amplio registraron especies que subfamilia Cactoideae, siguiendo el criterio presentan dos variantes de número gameto- de Anderson (2001), se clasifica en 9 tribus: fítico: n = 11 y n = 22, describiendo cario- Calymmantheae R.S. Wallace, Hylocereeae tipos simétricos de cromosomas pequeños, Buxb., Cereeae Salm-Dyck, no obstante, la morfología estructural varía Buxb., Notocacteae Buxb, Rhipsalideae DC., desde metacéntricos a telocéntricos con un Browningieae Buxb., Pachycereeae Buxb. y bajo polimorfismo entre ellos (Ross, 1981; Cacteae Buxb. El género Rebutia K. Schum. Mosti et al., 2011). se ubica en la tribu Trichocereeae, siguiendo El objetivo de este trabajo es realizar un criterios morfológicos, vegetativos y repro- estudio comparativo de los cariotipos de Re- ductivos (Kiesling et al., 2008; Kiesling et al., butia krainziana y R. minuscula subsp. wes- 2011). En sentido amplio, para el género se sneriana, representativas de la región mon- registran 257 nombres de especies (http:// tañosa de la Argentina. www.tropicos.org/). Sin embargo, Rebutia en sentido estricto, cuenta con 10 especies (Muruaga, 2014; Kiesling et al., 2014). Las MATERIALES Y MÉTODOS especies del género habitan principalmente El material recolectado (Fig. 1) se en- en el sur de Bolivia y en el noroeste de la cuentra depositado en el Herbario Fanero- Argentina, por encima de los 1000 m snm, gámico de la Fundación Miguel Lillo (LIL). 10 A. R. Andrada et al.: Recuentos cromosómicos y análisis cariotípicos en Rebutia

Fig. 1. Hábitat y aspecto general de la planta. A-B) Rebutia krainziana. C-D) R. minuscula subsp. wessneriana.

Material Estudiado Las raíces se colorearon y montaron con Rebutia krainziana: ARGENTINA. Prov. Ju- una gota de hematoxilina propiónica al 2%, juy, Dpto. Tumbaya, Loc. Paraje Barcena, 2300 previa hidrolisis ácida en HCl 1 N durante m snm, 04-X-2006, Muruaga 509 (LIL). 15 minutos a 60°C. subsp. wessneriana: La medición de los parámetros cariotí- ARGENTINA. Prov. Jujuy, Dpto. Tumbaya, picos se llevó a cabo con el programa Mi- Loc. Volcán, 2092 m snm, 11-X-2004, Murua- cromeasure 3.3 (Reeves, 2001) en 7 placas ga 390 (LIL). metafásicas como mínimo (una por indivi- duo). Con Rebutia krainziana se efectúo una Metodología estimación del cariotipo, debido a que tan Las especies del género Rebutia son ex- sólo se obtuvo una sola placa metafásica con tremadamente difíciles de hacer enraizar en cromosomas bien extendidos, que se podían condiciones de laboratorio, uno de los prin- analizar sin dificultades. cipales factores es el crecimiento de hongos Las variables utilizadas en el presente es- que provoca la putrefacción del material. tudio fueron: longitud total de los cromoso- Para evitar el crecimiento de estos patóge- mas (c); longitud del brazo largo (l) y corto nos se empleó NaClO- al 5%, sin embargo, (s), índice centromérico (Ic) y longitud del cuando se esterilizaron las plantas se inhibió complemento cromosómico haploide (TCL). el crecimiento de las raíces. Se obtuvieron Los cromosomas se clasificaron de acuerdo a raíces de 7 ejemplares bajo tratamientos al- la metodología propuesta por Levan, Fredga, ternados de temperaturas de 45°C y 10% de Sanberg (1964), mientras que las asimetrías humedad durante una semana; transcurrido cromosómicas se calcularon por la metodo- el tiempo, el protocolo continuó con 4 días logía de Romero Zarco (1986). Se realizó un más a 25°C y 90% de humedad. En el caso diagrama de dispersión, con los valores de de R. krainziana solo fue posible obtener una los índices de asimetría intracromosómico A1 raíz con divisiones celulares. Para el análisis e intercromosómico A2, para comparar nues- mitótico, se pretrataron las raíces en 8 hi- tros resultados con los de otros autores. droxiquinoleina 0,002 M durante 24 horas Las microfotografías se obtuvieron con a 4°C, inmediatamente después se lavaron una cámara Qcolor 5 montada a un micros- con agua destilada y fijaron en solución de copio Olympus BX 43. La representación Farmer (alcohol etílico-ácido acético, 3:1), gráfica de los idiogramas y diagrama de para ser finalmente conservadas en alcohol dispersión, se editaron con el sofware Co- etílico al 70%. relDraw X13. Lilloa 55 (2): 8–16, 7 de diciembre de 2018 11

RESULTADOS superior (0,30). Los taxones con índices de En Rebutia krainziana se determinó el nú- asimetría más afines a ambas especies estu- diadas en este trabajo son R. pygmaea (A mero cromosómico esporofítico 2n = 22 y 1 0,24 y A 0,14) y R. leucanthema Rausch (A una formula cariotípica de 20 m + 2 sm. La 2 1 0,32 y A 0,14) (Fig. 3). longitud total del complemento cromosómi- 2 co haploide y la longitud cromosómica me- dia registrada fueron de 18,37 µm y de 1,67 DISCUSIÓN µm respectivamente. El rango de variación Todos los recuentos efectuados en Rebutia de las longitudes cromosómicas medias fue se ajustan al número básico x = 11 propues- de 2,26-1,54 µm (Fig. 2A); sus cromosomas to para las Cactáceas (Cota y Wallace 1995, se sitúan en la categoría de metacéntricos 1996; Das y Das 1998; Das, Mohanty, Das, en base a su índice centromérico medio de 2000; Negrón-Ortiz, 2007; Ortolani et al., 42,55. El cariotipo para esta especie sería 2007; Castro, 2008; Andrada, Páez, Lozzia, unimodal con cromosomas de tamaño uni- Muruaga, Cristóbal, 2009; Andrada, Lozzia, forme y valores de índices de asimetría inter- Páez, Muruaga, 2011; Mena et al., 2011, Mo- cromosómica A2 = 0,16 e intracromosómica reno et al., 2011; Mosti et al., 2011). En la de A1 = 0,24, poniendo en evidencia un ca- bibliografía los autores mencionaron taxones riotipo simétrico. En la Tabla 1 se registra los diploides con n = 11 (2n = 22) como, por parámetros para la estimación caritotípica de ejemplo, R. minuscula, R. steinbachii (Wer- ambas especies. derm.) Backeb., R. violaciflora K. Schum. y R. El estudio cariológico en Rebutia minus- leucanthema, como así también se menciona cula subsp. wessneriana determinó el número taxones tetraploides con n = 22 (2n = 44), esporofítico de 2n = 22 cromosomas y una entre ellos se mencionan a R. kupperiana fórmula cariotípica de 22 m; en los brazos Boed., R. spegazziniana Backeb., R. pygmaea, largos del primer par cromosómico se obser- R. raulii, R. steinmannii (Solms) Britton & varon satélites en posición terminal. La lon- Rose, R. major, R. diersiana Rausch, R. haa- gitud total del complemento cromosómico gei Friè & Schelle y R. gavazzii Mosti (Ross, haploide y la longitud cromosómica media 1981; Mosti et al., 2011). Aunque la biblio- fueron de 22,97 µm y de 2,09 µm respecti- grafía menciona recuentos cromosómicos de vamente; el rango de variación de las longi- n = 11 para Rebutia minuscula, los autores tudes cromosómicas medias fue de 2,68-1,62 no especificaron la categoría infraespecí- µm (Fig. 2B). El índice centromérico medio fica (subespecie, variedad, etc.) en la cual fue de 42,38 situando a los cromosomas en se realizaron los recuentos cromosómicos; la categoría de metacéntricos. El cariotipo no obstante, el número citado por ellos es es unimodal por la uniformidad en el tama- concordante con nuestros recuentos de 2n = ño cromosómico, justificado por el valor del 22 para R. minuscula subsp. wessneriana de

índice de asimetría intercromosómica A2 = Jujuy (Argentina), los cuales serían inéditos 0,14. El índice de asimetría intracromosó- para esta subespecie. R. krainziana también mica indica un cariotipo simétrico con A1 = presentó 2n = 22 cromosomas y son los pri- 0,24 (Tabla 2). meros recuentos cromosómicos llevados a El diagrama de dispersión fue realizado cabo en la especie. comparando nuestros resultados con los va- En ambos taxones analizados el cariotipo lores obtenidos por Mosti et al. (2011). En es simétrico y la mayoría de sus cromosomas Rebutia los rangos observados en A fueron son metacéntricos, coincidiendo con los an- 1 de 0,24 en R. pygmaea (R. Fries) Britton & tecedentes para la familia (Grimaldo-Juárez, Rose y R. krainziana hasta de 0,41 en R. García-Velázquez, Ortíz-Cerecere, Ruíz-Posa- raulii Rauschy. Esta última especie mostró el das, 2001). valor de A2 más bajo (0,11) mientras que a Las investigaciones cariológicas de Mosti R. major (Rausch) Šída le corresponde valor et al. (2011) mostraron que los cariotipos 12 A. R. Andrada et al.: Recuentos cromosómicos y análisis cariotípicos en Rebutia

Tabla 1. Parámetros morfométricos de los cromosomas de Rebutia krainziana y R. minuscula subsp. wessneriana.

Referencias: *Longitud cromosómica total media (c). Longitud media del brazo largo (l). Longitud media del brazo corto (s). Índice centromérico medio (Ic). Metacéntrico (m). Submetacéntrico (sm). Error estándar (ES). Lilloa 55 (2): 8–16, 7 de diciembre de 2018 13

Tabla 2. Parámetros cariotípicos de Rebutia krainziana y R. minuscula subsp. wessneriana.

Referencias: Longitud total del complemento (TCL). Longitud cromosómica media (c). Longitud cromosómica máxima y mín- ima (c max., c min.). Índice centromérico medio (i). Índice de asimetría intracromósomica (A1). Índice de asimetría intercro- mosómica (A2). Metacéntrico (m). Submetacéntrico (sm). de las Rebutia fueron bastante simétricos y estudiados por Mosti et al. (2011) R. pyg- que sus índices de asimetría presentaban maea podría considerarse el más relacionado variaciones significativas (A1 = 0,24-0,41 y con R. minuscula subsp. wessneriana, debido A2 = 0,11-0,30). Al comparar los índices de a que presentan idénticos valores (A1=14 y asimetría A1 y A2 entre Rebutia krainziana A2=24). Por otro lado, R. leucanthema es la y R. minuscula subsp. wessneriana con los única que comparte la característica de ser taxones estudiados por Mosti et al. (2011), diploide, mostradas por la mayoría de las bajo los nombres de: Rebutia pygmaea (R. especies del género Rebutia. E. Fr.) Britton & Rose, R. gavazzii Mosti, R. Por otro lado, Muruaga (2014) sobre la haagei Friè & Schelle, R. diersiana Rausch, base de un extenso trabajo de campo, re- R. steinmannii (Solms) Britton & Rose, R. visión de material de herbario, materiales major (Rausch) Šída, R. raulii Rausch y tipos y análisis de protólogos no incluye R.leucanthema Rausch., es evidente que R. dentro de su estudio taxonómico en Rebutia pygmaea junto con R. leucanthema presentan a las especies consideradas por Mosti et al. los índices con valores más similares a los (2011). Además de caracteres vegetativos, obtenidos en nuestros resultados, como lo reproductivos y ambiente donde crecen, su- muestra el diagrama de dispersión (Fig. 3). mados a otros aspectos, que se detallan en Citogenéticamente hablando, de los taxones el Apéndice I. 14 A. R. Andrada et al.: Recuentos cromosómicos y análisis cariotípicos en Rebutia

Fig. 2. Cariograma. A) Rebutia krainziana. B) R. minuscula subsp. wessneriana. Escala 5 µm. Sat = satélites.

CONCLUSIONES silvestrii (Cactaceae, Cactoideae). Serie Monográfica y Didáctica 48: 153. Los datos obtenidos de 2n = 22 en am- Andrada, A. R., Lozzia, M. E., Páez, V, de los bos taxones coincide con el número básico x A. y Muruaga, N. B. (2011). Caracter- = 11 propuesto para la familia. Las dos es- ización citológica de Rhypsalis lumbricoi- pecies analizadas son diploides, pudiéndose des (Cactaceae–Cactoideae). Boletín de diferenciar entre sí por sus disímiles fórmu- la Sociedad Argentina de Botánica 46 las cariotípicas, longitudes cromosómicas y (suplemento): 50. Andrada, A. R., Páez, V. A., Lozzia, M. E. presencia de satélite en los cromosomas de y Muruaga, N. B. (2012). Estudios una de ellas, apoyando las diferencias mor- citológicos en albispinosa fológicas observadas. (Cactaceae). Boletín de la Sociedad La escasa información citogenética en el Latinoamérica y del Caribe de Cactus y género es notoria, ya que del total de es- Suculentas 9: 33-37. Barthlott, W. y Hunt, D. R. (1993). Cacta- pecies (257, incluyendo las sinonimias) so- ceae. En: Kubitzki, K. (ed.), The families lamente hay recuentos cromosómicos para and genera of vascular (pp. 161- aproximadamente el 7,5% de ellas y un nú- 197). Berlin: Springer-Verlag Publisher. mero mucho menor para el cual se estimaron Castro, J. P. (2008). Números cromossômi- los cariotipos (4,5%). Esto puede deberse a cos em espécies de Cactaceae ocurren- tes no Nordeste do Brasil. Dissertação que es problemático la obtención células en (Mestrado em Agronomia) - Universidade división a partir de raíces; como así también, Federal da Paraíba-Centro de Ciências según los autores, los diferentes criterios de Agrárias, Areia. clasificación taxonómica. Cota, J. H. y Wallace, R. S. (1995). Karyotypic studies in the genus Echinocereus (Cac- taceae) and their taxonomic significance. FUENTE DE FINANCIAMIENTO Caryologia 48: 105-122. doi.org/10.108 Este estudio fue apoyado por la Funda- 0/00087114.1995.10797321. ción Miguel Lillo, en el marco de los pro- Cota, J. H. y Wallace, R. S. (1996). La ci- tología y la sistemática molecular en la yectos CUP-B0013-1 y CUP-B0017-1 (Miguel familia Cactaceae. Cactaceas y suculen- Lillo 251, T4000JFE, Tucumán). tas mexicanas 41: 27-46. Das, A. B. y Das, P. (1998). Nuclear DNA content and chiasma behaviour in six BIBLIOGRAFÍA species of Gymnocalycium Pfeff. of the Anderson, E. F. (2001). The Cactus Family. family Cactaceae. Caryologia 5: 159- Oregón, USA: Timber Press. 165. doi.org/10.1080/00087114.19 Andrada A. R., Páez, V. de los A., Lozzia, M. 98.10589130. E., Muruaga, N. B. y Cristóbal, M. E. Das, P., Mohanty, S. y Das, A. B. (2000). (2009). Estudios meióticos en Echinopsis Interspecific variations in the chiasma Lilloa 55 (2): 8–16, 7 de diciembre de 2018 15

Fig. 3. Diagrama de dispersión comparativo entre los índices de asimetría intracromosómico A1 e intercromosómico A2 en el género Rebutia.

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Apéndice I. Caracteres vegetativos, reproductivos y ambiente donde crece Rebutia “sensu stricto” de acuerdo a Muruaga (2014).