Filogenia de hongos roya (Uredinales) en la zona andina colombiana mediante el uso de secuencias del ADN ribosomal 28S

Catalina Zuluaga1, Pablo Buriticá2 & Mauricio Marín1 1. Universidad Nacional de Colombia sede Medellín, Laboratorio de Biología Celular y Molecular, Cra 64 x Calle 65, Autopista Norte, Medellín, Colombia; [email protected], [email protected] 2. Universidad Nacional de Colombia sede Medellín, Departamento de Ciencias Agronómicas, Cra 64 x Calle 65, Autopista Norte, Medellín, Colombia; [email protected]

Recibido 16-iv-2010. Corregido 10-ix-2010. Aceptado 26-X-2010.

Abstract: Phylogenetic analysis of fungi (Uredinales) from the Colombian Andean region using 28S ribosomal DNA sequences. Rust fungi (Uredinales, Basidiomycetes) are one of the most diverse and economi- cally important plant-obligated parasites. of this group has been under revision during the last years using molecular techniques to define phylogenetic relationships. In this study we evaluated the phylogenetic affinities of a group of 40 rust fungi obtained from different plants in the Colombian Andean region using sequence analysis of the 28S ribosomal DNA, specifically D1/D2 domains. Comparisons were undertaken with sequences of rust fungi from around the world deposited in the GenBank database. An alignment of sequences was used to build a phylogenetic tree through Maximum parsimony analysis. Our results support the taxo- nomical validity of families , Phakopsoraceae, , , Mikronegeriaceae, and Cronartiaceae, while Pucciniosiraceae represents redundant taxa with Pucciniaceae. The analyses indicated that Uropyxidaceae, Raveneliaceae, and Pucciniastraceae correspond to poly- phyletic families. Melampsoraceae appear to be a basal taxon to the Uredinales. Information obtained in this study will be useful to incorporate a higher number of sequences from tropical rust fungi within global efforts to redefine the taxonomy of order Uredinales. Additionally, we propose to give priority to future phylogenetic studies of taxa: , Hemileia, , Prospodium, and Uromyces, genera that include a high number of rust fungi from the tropics. Rev. Biol. Trop. 59 (2): 517-540. Epub 2011 June 01.

Key words: maximum parsimony, rDNA, rust fungi, sequence analyses.

Los hongos roya (Urediniomycetes, Uredi- sus hospedantes; sin embargo, también pueden nales) constituyen uno de los grupos de hongos causar hipertrofias e hiperplasias, escobas de más numeroso, diverso y de amplia distribución bruja y formación de pseudoflores (Cummins mundial (Buriticá 2003a); son parásitos obliga- & Hiratsuka 2003). dos (holobiótrofos) de un amplio rango de El orden Uredinales está conformado por plantas incluidas helechos, coníferas y angios- 13 familias, 163 géneros y unas 7 000 espe- permas, con las cuales han coevolucionado, que cies (Hawksworth et al. 2001); aunque se adaptan su ciclo de vida a las condiciones eco- estima que el grupo puede contener de 20 000 lógicas del hábitat de sus hospedantes (Buriticá a 24 000 especies (Buriticá 2003b). Reciente- 2001, Buriticá 2003b, Cummins & Hiratsuka mente, Bauer et al. (2006) en su estudio de los 2003, Zuluaga et al. 2009). Los Uredinales Basidiomycetes con septos simples, sugirieron son conocidos como royas por la inducción de renombrar las categorías suprafamiliares en pústulas que contienen esporas con apariencia que se ubican los hongos roya como orden de un polvillo herrumbroso sobre los tejidos de Pucciniales de la clase . Los

Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 517 hongos roya pueden producir hasta cinco esta- ADNr en hongos roya recolectados principal- dos espóricos que se designan como: esper- mente en Europa y que pusieron de manifiesto mogonio (espermacios e hifas receptivas) (O), que los géneros Puccinia, Pucciniastrum, The- aeciospora (I), uredospora (II), teliospora (III) kopsora y Uromyces son polifiléticos, mientras y basidiospora (IV) (Hahn 2000). Cada estado que Chrysomyxa, , Cronartium, espórico es morfológica y funcionalmente dife- Gymnosporangium, Melampsora, Phrag- rente dentro del ciclo de vida de las especies de midium y Tranzschelia, representan taxones royas (Hawksworth et al. 2001, Cummins & monofiléticos. La condición polifilética de los Hiratsuka 2003). géneros Puccinia y Uromyces fue confirma- La clasificación de los Uredinales a nivel da posteriormente por Van der Merwe et al. genérico y supragenérico ha sido basada casi (2007) quienes usaron análisis de secuencias exclusivamente en la morfología de los telio- de los genes del factor de elongación 1α y soros y teliosporas. Inicialmente dos fami- β-tubulina 1. Un estudio similar fue realizado lias fueron definidas por las características por Wingfield et al. (2004), pero mediante aná- morfológicas de sus teliosporas: Melampsora- lisis de secuencias de la subunidad pequeña del ceae con teliosporas no pediceladas (teliosoros ADNr en 64 especies de 12 familias de royas; subepidermales, cubiertos) y Pucciniaceae con en este caso se encontró que los géneros que teliosporas pediceladas (teliosoros erumpen- presentan estados aeciales sobre gimnospermas tes) (Dietel 1928). Posteriormente, Gaumann están filogenéticamente distantes de los hongos (1949) adicionó las familias Pucciniastraceae roya que desarrollan dicho estado sobre plan- (teliosoros inmersos), Cronartiaceae (telioso- tas angiospermas; además se determinó que ros columnares), Chrysomyxaceae (teliosoros la condición de autoicismo/heteroicismo no cupulares) y Coleosporiaceae (basidio interno). representa un carácter taxonómico válido y que Cummins & Hiratsuka (1983) propusieron la familias como Pucciniaceae y Pucciniastraceae definición de 14 familias para el orden Uredi- representan taxones polifiléticos. nales, las cuales luego redujeron a 13, una vez Aime (2006) utiliza la estrategia de com- unidas las familias Raveneliaceae y Sphaero- binar datos de ambas subunidades ribosomales, phragmiaceae (Cummins & Hiratsuka 2003). al realizar un estudio tendiente a evaluar el La taxonomía de hongos se ha fundamen- soporte filogenético de las familias del orden tado tradicionalmente en el empleo de carac- Uredinales propuestas por Cummins & Hirat- teres morfológicos. En muchos casos estas suka (2003) con base en caracteres morfoló- características son variables, que producen gicos. De las trece familias propuestas, ocho información insuficiente o poco precisa que (Coleosporiaceae, Melampsoraceae, Mikrone- conduce a la generación de clasificaciones no geriaceae, Phakopsoraceae, Phragmidiaceaeae, naturales. En las últimas décadas, la secuencia- Pileolariaceae, Pucciniaceae y Raveneliaceae) ción de regiones ribosomales y funcionales ha están bien soportadas por el análisis basado en jugado un papel fundamental en la inferencia secuencias, mientras que tres son redundantes de las relaciones evolutivas entre individuos y (Cronartiaceae, Pucciniastraceae y Pucciniosi- grupos de individuos (Sugiyama 1998, Blac- raceae), y en dos de ellas, su condición no pudo kwell et al. 2006). Sin embargo, el número de ser definida (Chaconiaceae y Uropyxidaceae). estudios que emplean estas herramientas mole- A pesar del alto número de especies de culares para la realización de estudios taxo- royas presentes en los trópicos, el nivel de nómicos en hongos roya es muy reducido, en conocimiento que se tiene de estos hongos en comparación con aquellos realizados en otros esta región es incipiente, tanto desde el punto grupos de hongos (Zuluaga et al. 2009), siendo de vista biológico como en lo relacionado a son los más destacados aquellos realizados por su clasificación taxonómica. Esta situación Maier et al. (2003, 2007), basados en la secuen- contrasta con la gran importancia económi- ciación de una porción de la región 28S del ca que presentan algunas royas en diversos

518 Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 agroecosistemas tropicales y con el potencial bioprospectivo de especies que podrían ser utilizadas como biorreguladores de plantas arvenses. Una de las regiones neotropicales de las que se posee menor conocimiento sobre este grupo de organismos, es la zona andina que comprende una franja altitudinal entre 2 000 y 4 600m.s.n.m, nicho ecológico que ofrece con- diciones físicas y biológicas muy particulares, y específicamente para el caso de hongos roya incluye fundamentalmente especies con ciclos de vida reducido, poco abordadas en los estu- Fig. 1. Departamentos andinos de Colombia en los cuales se dios micológicos mundiales que utilizan herra- obtuvieron las muestras de royas analizadas en este estudio. mientas moleculares (Zuluaga et al. 2009), Fig. 1. Colombia Andean provinces where rust fungi were aunque parcialmente evaluadas en estudios collected for this study. morfológicos (Buriticá 1991, Buriticá 1994, Buriticá 2000, Pardo-Cardona 2001, Salazar 2002, Buriticá 2003a). María), Risaralda (Quinchia) y Tolima (Pára- En esta investigación se llevo a cabo una mo de Letras) (Cuadro 1). Para la obtención recolección de hongos roya procedentes de de las muestras se realizó un recorrido por vías plantas cultivables y silvestres de diversas primarias y secundarias de cada uno los sitios regiones de la zona andina de Colombia, para descritos, se evaluó la presencia de plantas el estudio de sus características morfológicas con síntomas y signos de royas, ante lo cual se y relaciones filogenéticas, como una estrategia tomaban los órganos y tejidos afectados (gene- para aumentar el nivel de conocimiento que se ralmente al menos una hoja). De esta forma, posee de este grupo de hongos en el trópico, así cada muestra estaba representada por diferen- como para evaluar las hipótesis taxonómicas tes pústulas de royas en tejidos de una misma recientemente apoyadas en estudios molecula- planta y dependiendo de la uredobiota presente res sobre el carácter filogenético de las diferen- en cada sitio de muestreo, el número de especí- tes familias tradicionalmente propuestas dentro menes recolectados variaba entre zonas. Cada del orden Uredinales. muestra recolectada fue prensada para evitar su deterioro junto con su respectiva información MATERIALES Y MÉTODOS referente al hospedante y a las características geográficas de la zona. Las muestras fueron Recolección de muestras: Las muestras llevadas al Herbario MEDEL de la Universidad fueron recolectadas en diferentes regiones de Nacional de Colombia sede Medellín, para su cinco departamentos de la zona andina de secado e identificación botánica y los especí- Colombia (Antioquia, Boyacá, Cundinamarca, menes así procesados fueron depositados en el Risaralda y Tolima) (Fig. 1), incluye el sistema Museo Micológico de la Universidad Nacional de páramos y bosques altoandinos del noroc- de Colombia Sede Medellín (MMUNM). cidente medio antioqueño (Belmira, Yarumal), además de las zonas andinas del suroccidente Caracterización morfológica: La des- antioqueño (Caramanta, Tamésis, Valparaíso). cripción morfológica de los especímenes reco- También se incluyeron muestras de regiones lectados incluyó las siguientes observaciones montañosas de los departamentos de Boya- de las pústulas: posición respecto al tejido del cá (Sogamoso, Sora), Cundinamarca (Bojacá, hospedante, color, forma, agrupación y consis- El Rosal, Pacho, Subachoque, Tausa, Villa tencia. De cada estado espórico encontrado se Pinzón, Zipaquirá) Caldas (Manizales, Villa realizaron micropreparados para describir su

Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 519 Ubicación (Municipio, Departamento, msnm) illamaria, Caldas, 2100 illamaria, Caldas, 2100 illamaria, Caldas 3000 illamaria, Caldas 3000 Yarumal, Antioquia, 2400 Yarumal, Antioquia, 2400 Yarumal, Antioquia, 2400 Yarumal, Antioquia, 2400 Yarumal, Antioquia, 2400 Yarumal, Antioquia, 2400 Yarumal, Antioquia, 2400 Yarumal, Antioquia, 2400 Yarumal, Antioquia, 2400 Yarumal, Antioquia, 2400 Yarumal, Antioquia, 2300 Yarumal, Antioquia, 2300 Yarumal, Antioquia, 2450 Belmira, Antioquia, 2450 Belmira, Belmira, Antioquia, 2700 Belmira, Antioquia, 2700 Belmira, Antioquia, 2700 Belmira, Antioquia, 2700 Belmira, Antioquia, 2700 Belmira, Antioquia, 2700 Belmira, Antioquia, 2700 Antioquia, 2700 Yarumal, V V V V Fecha de colección 7/09/2005 17/09/2005 17/09/2005 17/09/2005 17/09/2005 17/09/2005 17/09/2005 17/09/2005 17/09/2005 17/09/2005 17/09/2005 17/09/2005 17/09/2005 17/09/2005 18/09/2005 18/09/2005 18/09/2005 18/09/2005 18/09/2005 18/09/2005 18/09/2005 18/09/2005 15/10/2005 15/10/2005 15/10/2005 15/10/2005 R9 R6 R7a R7b R10 R12 R15 R18 R21 R24 R25 R20 R26 R27 R30 R31 R33 R38 R44 R47 R49 R50 R14a R39a R14b R39b Muestra* Especie de roya TABLE 1 TABLE CUADRO 1 sp. Chardoniella gynoxidis Kern Chardoniella gynoxidis Kern Chardoniella trifolii (Hedwig. ex DC.) Fuckel Uromyces Puccinia vernoniae-mollis Mayor Puccinia baccharidis Dietel & Holway Chrysocelis muehlenbeckiae Lagerheim & Dietel Chrysocelis muehlenbeckiae Lagerheim & Dietel gynoxidis Kern Chardoniella Whetzel) Cummins Arthuria columbiana (Kern & Pucciniosira solani Lagerheim, Bert. Phakopsora apoda (Hariot & Patouillard) Mains (Arthur) Winter Puccinia circinata Arthur & Holway zeugites Uredo novissimus Spegazzini Uromyces Uredinopsis pteridis Dietel & Holway Uredinopsis Cooke Puccinia hydrocotyles cestri Bertero ex Montagne Uromyces gynoxidis Kern Chardoniella cestri Bertero ex Montagne Uromyces & Litvinov Tranzschel arthurii Tranzschelia gynoxidis Kern Chardoniella gynoxidis Kern Chardoniella ( Spegazzini) Arthur tuberculatum Prospodium Phakopsora meibomiae (Arthur) Arthur Pucciniosira solani Aeciure augh. Chiov Uredinales collected on different plant hosts in the Colombian Andean region hosts in the Colombian plant on different Uredinales collected (Kunth) Mc. V Uredinales colectados sobre diferentes hospedantes en la región andina de Colombia sobre diferentes Uredinales colectados Planta hospedante sp. sp. cf. callistanthus Croizat. sp. var. Mexicana Zeugites americana var. Ageratina popayanense (Hieron) R.M. King & H. Rob. Ageratina popayanense (Hieron) R.M. King & H. Rob. L. repens Trifolium sp. Vernonia Pers. Baccharis latifolia (R.&P.) Muehlenbeckia tammifolia (H.B.K.) Meisn. Muehlenbeckia tammifolia (H.B.K.) Meisn. Ageratina popayanense (Hieron) R.M. King & H. Rob. Croton Cayaponia S. Knapp. aphyodendron Pennisetum clandestinum Hochst. ex & Planch. Stigmaphyllon bogotense Triana Pteridium Hydrocotyle bonplandii A.Rich Hydrocotyle Cestrum tomentosum L.F. Ageratina popayanense (Hieron) R.M. King & H. Rob. Cestrum tomentosum L.F. E.H.R spp. Capuli Prunus sherotina Ageratina popayanense (Hieron) R.M. King & H. Rob. Ageratina popayanense (Hieron) R.M. King & H. Rob. Lantana camara L . DC. Desmodium adsecendens (Sw.) S. Knapp. Solanum aphyodendron Croton Familia botánica Asteraceae Asteraceae Asteraceae Asteraceae Poligonaceae Poligonaceae Asteraceae Euphorbiaceae Cucurbitaceae Solanaceae Poaceae Malpigiaceae Dennstaedtiaceae Apiaceae Solanaceae Asteraceae Solanaceae Rosaceae Asteraceae Asteraceae Fabaceae Solanaceae Euphorbiaceae

520 Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 Ubicación (Municipio, Departamento, msnm) illamaria, Caldas 3000 illa Pinzón, Cundinamarca, 2940 Tausa, Cundinamarca, 2931 Tausa, Sora, Boyacá, 2800 Sora, Boyacá, 2880 V Manizales, Caldas 2650 Manizales, Caldas 2650 3600 Tolima, Alto de letras, Bojacá, Cundinamarca, 2598 Bojacá, Cundinamarca, 2598 Bojacá, Cundinamarca, 2598 El rosal, Cundinamarca, 2600 Subachoque, Cundinamarca, 3000 Subachoque, Cundinamarca, 3000 Subachoque, Cundinamarca, 3000 Subachoque, Cundinamarca, 2700 V Zipaquira, Cundinamarca, 3162 Zipaquira, Cundinamarca, 3262 Zipaquirá, Cundinamarca, 2950 Zipaquirá-Pacho, Cundinamarca, 2040 Zipaquirá-Pacho, Cundinamarca, 2040 Sogamoso, Boyacá, 3000 Sogamoso, Boyacá, 3000 Sogamoso, Boyacá, 3000 Sogamoso, Boyacá, 3000 Sogamoso, Boyacá, 4000 Fecha de colección 25/07/2006 26/07/2006 26/07/2006 15/10/2005 16/10/2005 16/10/2005 16/10/2005 04/07/2006 04/07/2006 04/07/2006 04/07/2006 04/07/2006 04/07/2006 04/07/2006 04/07/2006 05/07/2006 05/07/2006 05/07/2006 24/07/2006 24/07/2006 24/07/2006 27/07/2006 27/07/2006 27/07/2006 27/07/2006 27/07/2006 R53 R54 R55 R72 R73 R74 R76 R83 R84 R87 R89 R95 R97 R79 R92 R111 R118 R128 R131 R103 R109 R137 R136 R156 R150a R150b Muestra* Especie de roya sp. sp. TABLE 1 ( Continued ) TABLE CUADRO 1 ( Continuación ) Uredo sp. Uredo Chrysocelis lupini Lagerheim & Dietel Puccinia pittieriana Henn. Buriticá (P.magnus) Gerwasia lagerheimii Melampsoridium hiratsukanum (Arthur) Gaeumann Chardoniella Corda Puccinia coronata & Litvinov Tranzschel arthurii Tranzschelia viciae-fabae Schroeter Uromyces Corda Puccinia coronata Puccinia pittieriana Henn . Melamsoridium hiratsukanum S. I to Puccinia acetosae (Schum.) Korn. Puccinia pittieriana Henn. Puccinia pittieriana Henn. Puccinia investita Schw. hedysari-paniculati (Schweinitz) Farlow. Uromyces Pucciniosira Puccinia polygoni-amphibii Persoon Puccinia striiformis Westend Tranzschelia arthurii Tranzschel & Litvinov Tranzschel arthurii Tranzschelia gladioli Henn. Uromyces Puccinia striiformis Westend Puccinia imitans Sydow Puccinia imitans Sydow gynoxidis Kern Chardoniella Uredinales collected on different plant hosts in the Colombian Andean region plant hosts in the Colombian Uredinales collected on different Uredinales colectados sobre diferentes hospedantes en la región andina de Colombia Capuli Planta hospedante sp. sp. sp. sp. sp. sp. sp. (R.&P.) Pers. Baccharis latifolia (R.&P.) Lupinus Calamagrostis Solanum tuberosum L. Solanum tuberosum glaucus Benth. Alnus acuminata sbsp. Kunth Ageratina trinifolia (H.B.K.) K.&R. Lolium E.H.R spp. Capuli Prunus sherotina jaba L. Vicia E.H.R spp. Prunus sherotina Holcus lanatus L. L. Solanum tuberosum Alnus acuminata Kunth Rumex acetosella L. Gladiolus L. Solanum tuberosum L. Solanum tuberosum alata DC. Achyrocline Desmodium intortum (Mill) Ubr. Cestrum Polygonum Calamagrostis Solanum nigrum L . Solanum nigrum L . Ageratina popayanense (Hieron) King & H. Rob. Familia botánica Asteraceae Fabaceae Poaceae Solanaceae Rosaceae Betulaceae Asteraceae Poaceae Rosaceae Fabaceae Rosaceae Poaceae Solanaceae Betulaceae Polygonaceae Liliaceae Solanaceae Solanaceae Asteraceae Fabaceae Solanaceae Polygonaceae Poaceae Solanaceae Solanaceae Asteraceae

Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 521 Ubicación (Municipio, Departamento, msnm) alparaiso, Antioquia, 1360 alparaiso, Antioquia, 1360 alparaiso, Antioquia, 1360 alparaiso, Antioquia, 1360 alparaiso, Antioquia, 1550 Sogamoso, Boyacá, 4000 Támesis, Antioquia, 735 Támesis, Antioquia, 735 Támesis, Antioquia, 735 Támesis, Antioquia, 735 Támesis, Antioquia, 735 Támesis, Antioquia, 735 Támesis, Antioquia, 735 Támesis, Antioquia, 1420 Támesis, Antioquia, 1420 Támesis, Antioquia, 1200 Támesis, Antioquia, 735 Támesis, Antioquia, 1200 Támesis, Antioquia, 1200 V V V V Caramanta, Antioquia, 2050 Caramanta, Antioquia, 2050 Caramanta, Antioquia, 2050 V Caramanta, Antioquia, 2050 Caramanta, Antioquia, 2050 Caramanta, Antioquia, 2050 Caramanta, Antioquia, 2050 Fecha de colección 20/11/2006 20/11/2006 20/11/2006 20/11/2006 20/11/2006 20/11/2006 20/11/2006 20/11/2006 20/11/2006 21/11/2006 20/11/2006 21/11/2006 21/11/2006 21/11/2006 21/11/2006 21/11/2006 21/11/2006 22/11/2006 22/11/2006 22/11/2006 21/11/2006 22/11/2006 22/11/2006 22/11/2006 22/11/2006 27/07/2006 R211 R157 R159 R160 R161 R162 R164 R165 R166 R167 R168 R178 R185 R188 R189 R190 R212 R213 R202 R205 R207 R208 R209 R177a R158b R177b Muestra* Especie de roya sp. TABLE 1 ( Continued ) TABLE sp. CUADRO 1 ( Continuación ) Puccinia pittieriana Henn. Puccinia crassipes Berkeley & Curtis Puccinia lateritia Berkeley & Curtis De Toni Puccinia spegazzinii De Uredo chusqueae Pardo-Cardona Uredo Hemileia vastatrix Bekeley & Broome guianensis Ono. Puccinia cnici-oleracei Persoon ex Desmazieres Puccinia lateritia Berkeley & Curtis Uromyces setariae-italicae Yoshino Uromyces Puccinia lateritia Berkeley & Curtis Pardo-Cardona Puccinia chardoniensis Pardo-Cardona Puccinia chardoniensis Coleosporium elephantopodis Berkeley & Curtis Puccinia thaliae Dietel Phakopsora meibomiae (Arthur) Arthur De Toni Puccinia spegazzinii De Puccinia lantanae Farlow Puccinia liabi Mayor Pucciniosira Puccinia oxalidis Dietel & Ellis Prospodium tuberculatum (Spegazzini) Arthur tuberculatum Prospodium Uromyces trifolii (Hedwig. ex DC.) Fuckel Uromyces Gerwasia rubi-urticifolii (Mayor) Buriticá Puccinia malvacearum Bert. Uredo Uredo Uredinales collected on different plant hosts in the Colombian Andean region plant hosts in the Colombian Uredinales collected on different Uredinales colectados sobre diferentes hospedantes en la región andina de Colombia Planta hospedante sp. sp. ( =Hemidiodia) sp. sp. sp. sp. sp . sp. sp. sp. Solanum tuberosum L . Solanum tuberosum Ipomoea Hemidiodia ocymifolia Schum Mikania micrantha H.B.K. Chusquea Coffea arabica L. Coussarea Coussarea Sonchus Spermacoce Melinis Willd. ex Roem. & Schult. Spermacoce ocymifolia Willd. Baccharis trinervis (Lam.) Pers. Baccharis trinervis (Lam.) Pers. Elephantopus mollis H.B.K. indica L. Aeschynomene Mikania micrantha H.B.K. Lantana camara L. Liabum Cestrum sp. Lantana camara L. Trifolium repens L . repens Trifolium Rubus urticifolius Poir. Sida poeppigiana (K.Shum) Fryx Verbesina Verbesina Familia botánica Solanaceae Convolvulaceae Rubiaceae Asteraceae Poaceae Rubiaceae Rubiaceae Asteraceae Rubiaceae Poaceae Rubiaceae Asteraceae Asteraceae Asteraceae Cannaceae Fabaceae Asteraceae Verbenaceae Asteraceae Solanaceae Oxalidaceae Verbenaceae Fabaceae Rosaceae Malvaceae Asteraceae

522 Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 Ubicación (Municipio, Departamento, msnm) Caramanta, Antioquia, 2050 Caramanta, Antioquia, 2050 Caramanta, Antioquia, 2050 Caramanta, Antioquia, 1550 Quinchia, Risaralda, 2010 Quinchia, Risaralda, 2010 Quinchia, Risaralda, 2010 Quinchia, Risaralda, 2010 Quinchia, Risaralda, 2010 Quinchia, Risaralda, 2010 Quinchia, Risaralda, 2010 Quinchia, Risaralda, 1985 Quinchia, Risaralda, 1985 Quinchia, Risaralda, 1985 Quinchia, Risaralda, 1985 Madellín, Antioquia, 1538 Quinchia, Risaralda, 2010 Quinchia, Risaralda, 2010 Quinchia, Risaralda, 2010 Quinchia, Risaralda, 2010 Quinchia, Risaralda, 2010 Quinchia, Risaralda, 2010 Fecha de colección 1/09/2005 22/11/2006 22/11/2006 22/11/2006 22/11/2006 23/11/2006 23/11/2006 23/11/2006 23/11/2006 23/11/2006 23/11/2006 23/11/2006 23/11/2006 23/11/2006 23/11/2006 23/11/2006 23/11/2006 23/11/2006 23/11/2006 23/11/2006 23/11/2006 23/11/2006 R4U R214 R215 R216 R218 R219 R220 R221 R222 R223 R225 R233 R234 R236 R237 R238 R226 R227 R229 R230 R231 R232 Muestra* Especie de roya TABLE 1 ( Continued ) TABLE sp. sp. sp. sp. sp. CUADRO 1 ( Continuación ) Puccinia impedita Manis & Holway Uromyces setariae-italicae Yoshino Uromyces Puccinia impedita Manis & Holway Puccinia peperomiae Lindquist Puccinia peperomiae Puccinia Puccinia Hemileia colombiana Buriticá Puccinia eupatorii-columbiani Mayor Coleosporium ipomoeae Burril Pardo-Cardona Puccinia garcesispora (P.magnus) Buriticá, Salazar Gerwasia andinus (P.magnus) (P.magnus) Buriticá, Salazar Gerwasia andinus (P.magnus) Arthuria sp. (Arthur) Winter Puccinia circinata Puccinia oxalidis Dietel & Ellis Puccinia Chrysocyclus cestri (Dietel & Hennings) Syd. Aeciure Aeciure (Schweinitz) Farlow. hedysari-paniculati (Schweinitz) Farlow. Uromyces Puccinia cnici-oleracei Persoon ex Desmazieres Coleosporium ipomoeae Burril Uredo Uredo Uredinales collected on different plant hosts in the Colombian Andean region plant hosts in the Colombian Uredinales collected on different Uredinales colectados sobre diferentes hospedantes en la región andina de Colombia Planta hospedante sp. sp. sp. sp. sp. sp. sp. sp. sp. sp. sp. sp. sp. sp. sp. sp. sp. Salvia Melinis minutiflora Beauv. Salvia Piper Oligacthis Oligacthis Mesechites Austroeupatorium Austroeupatorium Ipomoea Verbesina Verbesina Oligacthis Rubus glaucus Benth. Rubus glaucus Benth. Croton Croton Stigmaphillon Oxalis Solanum Croton Croton Desmodium intortum (Mill) Ubr. Acmella mutisii (H.B.K) Cassini Ipomoea Verbesina Verbesina Familia botánica Lamiaceae Poaceae Lamiaceae Piperaceae Asteraceae * Todos los especímenes han sido depositados en el Museo Micológico de la Universidad Nacional de Colombia sede Medellín (MMUNM). sede Medellín de Colombia de la Universidad Nacional han sido depositados en el Museo Micológico los especímenes Todos * Asteraceae Apocynaceae Asteraceae Convolvulaceae Asteraceae Asteraceae Rosaceae Rosaceae Euphorbiaceae Malpighiaceae Oxalidaceae Solanaceae Euphorbiaceae Fabaceae Asteraceae Convolvulaceae Asteraceae

Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 523 forma, color, ornamentación, número y posi- cual se centrifugó a 13 000 rpm por 15min. El ción de poros; dimensiones; tamaño de la pared microprecipitado resultante se lavó con etanol apical y lateral; presencia, posición, orna- al 70% y finalmente se resuspendió en 20mL de mentación y largo de pedicelos; presencia de agua destilada estéril, para su utilización en las estructuras estériles como parafisos y peridio. amplificaciones de PCR. La cantidad de ADN Cada muestra fue comparada con especíme- obtenida se determinó por espectrofotometría nes de referencia ubicados en la colección del a 260nm de longitud para lo cual se utiliza MMUNM y la Colección Nacional de Royas de un espectro Thermo Scientific, Genesys 6 Colombia de la Facultad de Ciencias Agrope- (Waltham, MA, EEUU). cuarias. Además se utilizaron las monografías taxonómicas de hongos Uredinales (Cummins Amplificación y secuenciación del ADNr 1940, 1971, 1978, Buriticá & Hennen 1980, 28S: Para la PCR se emplearon los cebadores Hennen et al. 1982, Cummins & Hiratsuka LROR (5’ ACC CGC TGA ACT TAA GC 3’) 1991, Buriticá 1991, 1994, 1999 a,b, Pardo- y LR6 (5’ CGC CAG TTC TGC TTA CC 3’) Cardona 1999, Salazar 2002, Hennen et al. que amplifican una región del extremo 5’ de 2005, Salazar et al. 2007) y las bases de datos la subunidad grande del ADNr que contiene del Index Fungorum (CABI et al. 2008) y del los dominios D1 y D2, ampliamente utilizados catálogo de especies tipo de hongos roya del para estudios filogenéticos de hongos (Gua- Jardín Botánico de New York (The New York det et al. 1989, Hopple & Vilgalys 1999). La Botanical Garden Herbarium 2003). amplificación de PCR se realizó en un termo- ciclador T3 (Biometra, Göttingen, Alemania) Extracción de ADN: De cada una de y consistió de una modificación del programa las royas se realizó la extracción de ácidos propuesto por Vogler & Bruns (1998), con nucleicos mediante dos metodologías: método una desnaturalización inicial a 94°C por 3min, convencional CTAB 2X/Fenol/Cloroformo y seguido por 35 ciclos de 94°C por 1.30min, Kit comercial DNAeasy Plant Mini (Qiagen, 50°C por 1min, 72ºC por 1min y una exten- CA, EEUU), cuyo procedimiento se basó en las sión final a 72°C por 7min. Las reacciones se instrucciones del fabricante. En ambos casos se realizaron en un volumen total de 25 µL, que partió de uno o varios soros, que dependen de contiene 0.5µM de cada cebador, 1U de Taq su tamaño y grado de esporulación, y se toma ADN polimerasa recombinante (Fermentas, la menor cantidad de tejido vegetal posible Vilnius, Lithuania), 0.2mM de cada dNTP, para su ubicación en un tubo eppendorf de 1X de buffer de enzima (100mM Tris-HCl pH 1.8mL. En el método convencional los tubos 8.8, 500mM KCl, 0.8% Nonidet P40), 1.8mM se colocaron en un recipiente con nitrógeno MgCl2, 1µL de ADN [100 - 1000ng/µL] y agua líquido para proceder a la maceración del tejido destilada ésteril. Luego de la amplificación se en presencia de 200mL del buffer CTAB 2X tomaron 5µL de los productos de reacción para (CTAB 2%, NaCl 1.4M, EDTA 20mM, Tris- analizarlos por electroforesis en gel de agarosa HCl 100mM pH 8.0) y 1% de b-Mercaptoeta- al 1.5% suplementado con 0.5 µg/mL de bro- nol, incubándose a 65°C durante 10min. Luego muro de etidio en buffer de corrido TBE 0.5X se separó la fase orgánica mediante 1vol. de (45mM Tris-Borato, 1mM EDTA pH 8.0). La fenol:cloroformo (1:1) y se centrifugó a 13 000 visualización de las bandas amplificadas se rea- rpm por 10min. De acuerdo al grado de pureza lizó bajo luz ultravioleta en un transiluminador del sobrenadante, este procedimiento se repitió, automático Bio Doc Analyze (Biometra). Una pero con el uso de un sólo vol de cloroformo. vez definida la especificidad y tamaño de los Para precipitar los ácidos nucleicos se emplea- productos amplificados, se procedió a su puri- ron 2vol de etanol absoluto y 0.1vol de acetato ficación utilizando los kits Wizard PCR Preps de sodio 3M, y se colocaron los tubos a -20ºC ADN Purification System (Promega, Madison, durante al menos 30min, tiempo después del EEUU) y QIAquick PCR Purification Kit

524 Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 (Qiagen, CA, USA) para proceder a su secuen- (2003) (Cuadro 2), para su alineamiento con ciación directa mediante el sistema Big Dye las generadas en este proyecto, mediante el Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction software Clustal W. Como grupos externos de (PE Applied Biosystems, Foster City, EEUU) análisis (outgroups) se utilizaron las secuen- y su corrido en un secuenciador ABI Prism cias de los Basidiomycetes: Septobasidium 3730xl (PE Applied Biosystems) de la compa- carestianum Bres. y Eocronartium muscicola ñía Macrogen (Corea del Sur). Pers., seleccionados con base en los resultados Las secuencias obtenidas con cada ceba- de Maier et al. (2003). El análisis filogenético dor, fueron editadas mediante el software se realizó utilizando el método de Máxima BioEdit 6.0.6 y Chromas 1.45, se construyeron parsimonia (MP) con búsqueda heurística y secuencias consenso y se confirmó su vali- TBR (tree-bisection-reconnection) mediante dez por comparación con las bases de datos el software PAUP 4.0b10 (Swofford 1998) con moleculares, mediante el programa BLASTn base en 1 000 remuestreos y tratando los gaps (NCBI 2007). Paralelamente, se obtuvieron del como quinta base. El soporte de la topología GenBank secuencias de la subunidad 28S del interna del dendrograma fue evaluado mediante ADNr de hongos roya representativos de las 13 análisis de bootstrap con 1 000 remuestreos o familias propuestas por Cummins & Hiratsuka iteraciones (Felsenstein 1985).

CUADRO 2 Especies de Uredinales cuyas secuencias de la región 28S del ADN ribosomal se obtuvieron del GenBank para el análisis filogenético

TABLE 2 of Uredinales whose 28S rDNA sequences were obtained from GenBank for phylogenetic analysis

Especie de roya Planta hospedante Origen Accesión del GenBank Aecidium kalanchoe kalanchoe blossfeldiana AY463163 Batistopsora crucis-filii Annona sp. Guyana DQ354539 Blastospora smilacis Smilax sieboldii Japón DQ354568 Chrysomyxa arctostaphyli AY700192 Coleosporium asterum Solidago sp. Tennessee, EEUU DQ354559 Cronartium ribicola Ribes sp. Virginia, EEUU DQ354560 Cumminsiella mirabilissima Mahonia aquifolium Alemania DQ354531 Dietelia portoricensis Mikania micrantha Costa Rica DQ354516 Endocronartium harknessii AY700193 Endoraecium acaciae koa Hawaii, EEUU DQ323916 Endoraecium hawaiiense Acacia koa Hawaii, EEUU DQ323920 mexicana Duchesnea sp. Maryland, EEUU DQ354553 peckiana Rubus (Uredo) Massachusetts, EEUU DQ521421 Gymnosporangium juniperi-virginianae Malus domestica Virginia, EEUU DQ354547 Hemileia vastatrix Coffea Arabica México DQ354566 uredinis Rubus argutus Carolina del Norte, EEUU DQ354551 Kweilingia divina Bambusa sp. Costa Rica DQ354554 Melampsora epitea Salix sp. Washington, EEUU DQ354564 Melampsoridium betulinum Alnus sp. Costa Rica DQ354561 Mikronegeria alba Nothofagus nervosa Argentina DQ354569 Miyagia pseudosphaeria Sonchus oleraceus California, EEUU DQ354517

Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 525 CUADRO 2 (Continuación) Especies de Uredinales cuyas secuencias de la región 28S del ADN ribosomal se obtuvieron del GenBank para el análisis filogenético

TABLE 2 (Continued) Species of Uredinales whose 28S rDNA sequences were obtained from GenBank for phylogenetic analysis

Especie de roya Planta hospedante Origen Accesión del GenBank Naohidemyces vaccinii Vaccinium ovatum Washington, EEUU DQ354563 scitula Vitex doniana Zambia DQ354541 Phakopsora pachyrhizi Glicyne max Zimbabwe DQ354537 Phakopsora tecta Commelina diffusa Costa Rica DQ354535 Pileolaria brevipes Toxicodendron sp. EEUU DQ323924 Pileolaria marginata DQ242594 Pileolaria sp. DQ242597 Pileolaria toxicodendri AY745698 Prospodium lippiae Aloysia polystachya Argentina DQ354555 Puccinia arundinariae Arundinaria sp. Virginia, EEUU DQ415277 Puccinia caricis Grossularia sp. EEUU DQ354514 Puccinia convolvuli Calystegia sepium Maryland, EEUU DQ354512 Puccinia coronata Rhamnus cathartica Dakota del Norte, EEUU DQ354526 Puccinia hemerocallidis Hemerocallis sp. Alabama, EEUU DQ354519 Puccinia hordei Poaceae (Indeterminada) California, EEUU DQ354527 Puccinia kuehnii Saccharum cultivar CP80-1743 Florida, EEUU EU164549 Puccinia malvacearum Alcea (Estado telial) Massachusetts, EEUU EF561641 Puccinia melanocephala Saccharum cultivar CP05-1592 Florida, EEUU EU164548 Puccinia menthae Cunila origanoides Maryland, EEUU DQ354513 Puccinia physalidis Physalis lancelata Dakota del Norte, EEUU DQ354522 Puccinia poarum (Asteraceae) New Hampshire, EEUU DQ831028 Puccinia podophylli Podophyllum peltatum Maryland, EEUU DQ354543 Puccinia smilacis Smilax rotundifolia Maryland, EEUU DQ354533 Puccinia violae Viola cucullata Maryland, EEUU DQ354509 Pucciniastrum circaeae AY745697 Pucciniosira pallidula Triumfetta semitriloba Venezuela DQ354534 Ravenelia echinata var. ectypa Calliandra formosa Argentina DQ323925 Ravenelia macrocarpa Senna subulata Argentina DQ323926 Sphenospora kevorkianii Stanhopea candida Perú DQ354521 intrusa Alchemilla vulgaris Suiza DQ354550 Tranzschelia discolor Prunus domestica Iran DQ354542 Uredinopsis sp. AF522181 Uredo baruensis Guyana DQ021883 Uromyces appendiculatus AY745704 Uromyces ari-triphylli Arisaema triphyllum Maryland, EEUU DQ354529 Uromyces viciae-fabae AY745695 fusisporum Acacia salicina Australia DQ323921 Uromycladium tepperianum Sur África DQ323922 Septobasidium taxodii DQ241499 Eocronartium muscicola AF014825

526 Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 RESULTADOS el kit comercial de Qiagen, se obtuvieron 32 amplicones adicionales. La secuenciación del Colección de muestras: En total se iden- fragmento amplificado se realizó en ambas tificaron 100 especímenes de hongos roya con direcciones en reacciones individuales con base en sus caracteres morfológicos a partir cada uno de los cebadores utilizados en el PCR. de 238 muestras de hospedantes (Cuadro 1). Luego de varios intentos, se obtuvieron ambas Del total de muestras identificadas, 25 fueron secuencias en 40 de las royas recolectadas, no obtenidas de plantas de la familia Asteraceae y se incluyeron en el análisis posterior las royas 14 de la familia Solanaceae. Una sola roya fue para las que se generaron secuencias en un sólo obtenida de plantas de las familias Alstroeme- sentido, pues esto implicaba reducir el número riaceae, Apiaceae, Apocynaceae, Bromeliaceae, de sitios para el análisis de MP. Una vez edita- Cannaceae, Cucurbitaceae, Denstaedtiaceae, das las secuencias y construidos los consensos, Liliaceae, Malvaceae, Moraceae y Piperaceae; se determinó que el tamaño de este fragmento dos de Betulaceae, Lamiaceae, Malpighiaceae oscilaba entre 1 080 y 1 170 pb, según la espe- y Oxalidaceae; tres de Convolvulaceae y Ver- cie de roya. Pero, con el fin de homogenizar benaceae; cuatro pertenecieron a Euphorbia- los extremos de las secuencias, fue necesaria su ceae y Polygonaceae; seis a Rubiaceae, siete edición, obteniéndose entre 1 000 y 1 100 pb. a Rosaceae y nueve a Fabaceae y Poaceae. Las secuencias fueron depositadas en el Gen- No fue posible identificar botánicamente una Bank y sus números de accesión se registran muestra por falta de material (Cuadro 1). en el Cuadro 3.

Caracterización morfológica: Las 100 Análisis filogenético: Para el análisis filo- muestras identificadas correspondieron a 61 genético se incluyeron secuencias de 89 espe- especies diferentes con la siguiente distribu- címenes, 49 obtenidas del Genbank y las 40 ción: dos especies de las familias Puccinias- generadas en esta investigación. El alineamien- traceae, Coleosporiaceae, Mikronegeriaceae, to final de las secuencias alcanzó 1 176 sitios, Uropixydaceae, Phragmidiaceae; tres especies de los cuales 434 caracteres eran constantes, de Chaconiaceae; cuatro especies de Pucci- 236 variables pero no informativos y 506 infor- niosiraceae y Phakopsoracea; 33 especies de mativos. La longitud del árbol filogenético con Pucciniaceae y siete muestras correspondie- máxima parsimonia fue de 4 585, con índices ron a estados anamórficos identificados como de consistencia (IC) y retención (IR) de 0.315 Uredo sp. y Aecidium sp. En el Cuadro 3 se y 0.53, respectivamente (Fig. 2). En el dendro- presentan los resultados de las mediciones de grama se presentaron siete clados bien defini- los estados espóricos encontrados en un repre- dos, algunos de los cuales contienen subgrupos sentante de las 61 especies identificadas. Las internos, así como ramas individuales (Fig. 2). dimensiones corresponden al formato: medi- El clado I albergó un alto número de ción mínima - medición máxima (promedio; especímenes (29) recolectados en esta investi- desviación éstandar). Las descripciones para gación, así como secuencias obtenidas del Gen- cada especie se encuentran disponibles en el Bank que representan especies de los géneros material anexo asociado a este manuscrito. Puccinia, Uromyces, Cumminsiella y Miyagia, razón por la cual se infiere que este grupo Amplificación y secuenciación de ADNr corresponde a la familia Pucciniaceae. Adicio- 28S: Con la metodología de extracción de nalmente, el clado incluyó la secuencia de refe- ADN convencional se obtuvieron 68 ampli- rencia de Aecidium kalanchoe, lo que puede cones. En aquellas muestras en las que luego implicar que este taxón represente el estado de varios intentos de amplificación por PCR anamórfico de una especie de la familia Pucci- no fue posible obtener el fragmento esperado, niaceae. Un aspecto relevante del análisis, es el se procedió a la extracción de ADN mediante hecho que aquellos especímenes identificados

Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 527 Accesión* EU851155 EU851151 EU851134 EU851134 EU851158 EU851147 EU851140 EU851136 EU851141 EU851133 GU936634 GU936635 GU936633

Pared Superior 5-10 (7.29; 1.66) 5-12.5 (9.58; 2.45) 3.75-5 (4.79; 0.51) 7.5-12.5 (9.5; 2.09) 7.5-10 (8.75 ; 1.36) 10-12.5 (12.08; 1.02) 10-12.5 (10.83; 1.29) Min-Max (Prom; Ds) 12.5-17.5 (15.83; 2.04) 1.25-2.25 (1.7; 0.4) Pared Lateral Min-Max (Prom; DS) 2.25-2.5 (2.37; 0.13) 1.25-1.25 (1.25; 0.0) 2.5-3.75 (2.7; 0.51) 2.5-3.75 (2.70; 0.51) 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 1.3 - 2.5 (1.583; 0.54) 1.75-2.5 (2.37; 0.30) 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 2.5-5 (3.75; 0.79) 1.25-2.5 (2.12; 0.49) 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 1.25-1.5 (1.29; 0.10) 1.25-1.75 (1.33; 0.20) 2.25-2.5 (2.45; 0.10) 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 2-2.5 (2.41; 0.20) 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 2.5-5 (2.9; 1.02) 1.25-2.5 (2.29; 0.51) 22.5-25 (23.75; 1.36) Longitud de la espora Min-Max (Prom; Ds) 22.5-27.5 (25; 1.58) 35-42.5 (38.33; 3.02) 100-125 (109.58; 8.72) 47.5-55 (50.83; 2.58) 62.5-112.5 (83.75; 19.41) 62.5-112.5 48-52.5 ( 49.58; 1.88) 47.5-65 (56.25; 6.07) 28-32.5 (30.41; 1.88) 25-30 (27.5; 1.58) 17.5-27.5 (22.5; 3.53) 35-47.5 (40; 4.18) 37.5-52.5 (45.83; 5.16) 20-30 (25.41; 3.32) 25-30 (27.91; 1.88) 25-32.5 (29.16; 2.58) 22.5-30 (25.41; 2.92) 57.5-65 (60.41;3.32) 20-27.5 (23.75; 3.44) 20-27.5 (23.75; 2.62) 25-30 (27.08; 1.88) 22.5-30 (26.25; 2.62) 17.5-22.5 (20.83; 2.04) 17.5-22.5 (20.41; 1.88) 55-62.5 (59.58; 3.68) 47.5-55 (51.25; 2.62) TABLE 3 TABLE CUADRO 3 18.75-22.5 (21.04; 1.66) Ancho de la espora Min-Max (Prom; Ds) 20-25 (22.5; 2.23) 22.5-27.5 (23.75; 2.09) 30-45 (36.66; 4.91) 17.5-22.5 (20.41; 1.88) 12.5-20 (15.83; 3.02) 20-25 (22.91; 1.88) 22.5-32.5 (25.83; 3.41) 20-30 (26.67; 2.04) 17.5-25 (22.08; 2.45) 17.5-22.5 (19.58; 1.88) 30-32.5 (31.66; 1.29) 15-20 (17.91; 2.45) 20-22.5 (20.41; 1.02) 22.5-25 (22.91; 1.02) 15-17.5 (15.83; 1.29) 15-22.5 (17.5; 3.16) 12.5-17.5 (15.83; 2.04) 12.5-17.5 (14.16; 2.04) 20-22.5 (20.83; 1.29) 17.5-20 (19.58; 1.02) 20-22.5 (21.66; 1.29) 15-17.5 (16.66; 1.29) 15-20 (17.91; 1.88) 25-30 (27.08; 1.88) 20-27.5 (25; 2.73) Telio Telio Telio Telio Telio Telio Telio Telio Telio Telio Telio Aecio Aecio Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Estado Espórico R6 R9 R10 R12 R13 R14 R20 R21 R24 R54 R50 R44 R25 R26 R27 R30 R38 R55 R72 R76 R89 R92 R73 R103 Muestra Measurements of spores of 28S rDNA sequenced rust fungi collected from different plant hosts in the Colombian Andean region hosts in the Colombian plant from different rust fungi collected sequenced Measurements of spores 28S rDNA sp. Especie de Roya sp. Dimensiones de las esporas de los hongos roya secuenciados en su region 28S del ADNr y colectados sobre diferentes hospedantes en la región andina de Colombia hospedantes en la región andina sobre diferentes ADNr y colectados en su region 28S del Dimensiones de las esporas los hongos roya secuenciados Uredo zeugites Uredo trifolii Uromyces Puccinia vernoniae-mollis Puccinia baccharidis Chardoniella gynoxidis Chardoniella Chrysocelis muehlenbeckiae Uromyces novissimus Uromyces Pucciniosira solani Phakopsora apoda Aeciure Aeciure Gerwasia lagerheimii tuberculatum Prospodium Puccinia circinata pteridis Uredinopsis Puccinia hydrocotyles cestri Uromyces arthurii Tranzschelia Melampsoridium hiratsukanum Chardoniella Uromyces viciae-fabae Uromyces Puccinia acetosae gladioli Uromyces Puccinia investita Puccinia coronata

528 Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 Accesión* EU851161 EU851145 EU851139 EU851150 EU851156 EU851143 EU851149 EU851163 EU851154 EU851164 EU851144 EU851130 GU936637

Pared Superior 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 3.75-5 (4.79; 0.51) 1.25-2.5 (2.08; 0.64) 3.75-7.5 (5.20; 1.22) 2.5-3.75 (2.91; 0.64) Min-Max (Prom; Ds) Pared Lateral Min-Max (Prom; DS) 1.25-2 (1.37; 0.30) 1.25-1.25 (1.25; 0.0) 1.25-1.25 (1.25; 0.0) 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 0.5-1.25 (0.62; 0.30) 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 2.5-4.5 (3.12; 0.83) 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 1.25-1.25 (1.25; 0.0) 1.25-2.5 (1.87; 0.68)

1.25-1.25 (1.25; 0.0) 1.25-2.5 (2.29; 0.510) 2.5-2.5 (2.50; 0.0) 2.5-5 (2.91; 1.021) 1.25-2.5 (2.16; 0.540) 2.5-2.5 (2.50; 0.0) 1.25-1.25 (1.25; 0.0) 1.25-2.5 (1.45; 0.51) 1.25-1.25 (1.25; 0.0)

) ) Longitud de la espora Min-Max (Prom; Ds) 22.5-25 (24.16; 1.29) 22.5-27.5 (24.16; 2.04) 22.5-35 (27.5; 4.74) 45-55 (48.75; 3.44) 25-30 (27.08; 1.88) 42.5-57.5 (51.25; 5.184) 25-30 (26.66; 2.041) 22.5-27.5 (25; 2.23) 25-30 (26.25; 2.092) 25-30 (27.91; 2.45) 45-55 (47.91; 4.0) 17.5-27.5 (23.33; 3.41) 27.5-30 (29.16; 1.29) 17.5- 22.5 (20; 2.23) 35-47.5 (42.5; 4.74) 25-27.5 (25.83; 1.29) 25-32.5 (27.5;3.16) 32.5-50 (41.66; 6.64) 22.5-30 (25; 3.16) 27.5-37.5 (32.5; 4.74) 17.5-20 (18.75; 1.36) 22.5-30 (25; 3.16) 17.5-22.5 (20; 2.23) 42.5-50 (47.08; 3.32) 25-35 (30.83; 3.76) TABLE 3 ( Continued TABLE CUADRO 3 ( Continuación Ancho de la espora Min-Max (Prom; Ds) 17.5-20 (19.58; 1.02) 20-20 (20; 0.0) 20-20 (20; 0.0) 17.5-27.5 (24.58; 3.68) 22.5-25 (23.33; 1.29) 10-17.5 (13.33; 2.58) 20-32.5 (24.58; 4.30) 20-22.5 (21.25; 1.36) 20-22.5 (20.41; 1.02) 17.5-20 (19.58-1.02) 10-15 (12.08; 1.88) 15-17.5 (16.66; 1.29) 12.5-27.5 (21.66; 5.16) 15-17.5 (15.83; 1.29) 12.5-15 (14.58; 1.02) 20-27.5 (23.75; 2.62) 22.5-25 (22.91; 1.02) 17.5-20 (18.75; 1.36) 15-20 (17.5; 2.23) 17.5-25 (20.83; 3.02) 12.5-15 (14.16; 1.29) 12.5-17.5 (14.16; 2.04) 15-17.5 (16.66; 1.29) 22.5-27.5 (25; 2.23) 15-17.5 (15.83; 1.29) Telio Telio Telio Telio Telio Telio Telio Telio Telio Telio Aecio Aecio Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Estado Espórico R111 R118 R131 R128 R136 R159 R160 R161 R162 R164 R165 R167 R177 R178 R185 R188 R190 R202 R205 R209 R109b R158b Muestra Measurements of spores of 28S rDNA sequenced rust fungi collected from different plant hosts in the Colombian Andean region hosts in the Colombian plant from different rust fungi collected sequenced Measurements of spores 28S rDNA sp. Especie de Roya Dimensiones de las esporas de los hongos roya secuenciados en su region 28S del ADNr y colectados sobre diferentes hospedantes en la región andina de Colombia hospedantes en la región andina sobre diferentes ADNr y colectados en su region 28S del Dimensiones de las esporas los hongos roya secuenciados sp. sp. Uredo Uredo Uredo Uredo Uromyces hedysari-paniculati Uromyces Pucciniosira

Chrysocelis lupini Puccinia polygoni-amphibii

Puccinia striiformis Puccinia crassipes Puccinia lateritia Puccinia spegazzinii Uredo chusqueae Uredo Hemileia vastatrix Maravalia guianensis Puccinia cnici-oleracei Uromyces setariae- Uromyces italicae Puccinia chardoniensis Coleosporium vernoniae Puccinia thaliae Phakopsora meibomiae Puccinia lantanae Puccinia oxalidis Gerwasia rubi-urticifolii

Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 529 Accesión* EU851146 EU851165 EU851152 EU851153 EU851160 EU851138 EU851157 EU851162 : EU851148; spegazzinii : EU851148;

Pared Superior 2.5-5 (3.75;0.76) 5-10 (7.08; 1.88) 5-7.5 (5.41; 1.02) Min-Max (Prom; Ds) Pared Lateral Min-Max (Prom; DS) 2.5-2.5 (2.50; 0.0) 1.25-2.5 (2.29; 0.51)

1.25-1.25 (1.25; 0.0) 1.25-2.5 (2.29; 0.51) 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 1.3-2.5 (1.45; 0.51) 2.5-2.5 (2.5; 0.0) 2-2.5 (2.41; 0.20) 1-1.5 (1.25; 0) 1-2.5 (1.75; 0.3) ) ) Longitud de la espora Min-Max (Prom; Ds) 45-62.5 (51.66; 5.84) 32.5-42.5 (35; 3.87) 22.5-27.5 (25; 1.58) 20-30 (23.75; 4.10) 20-22.5 (22.08; 1.02) 37.5-47.5 (42.5; 3.87) 28-37.5 (31.66; 4.08) 20-32.5 (24.16; 4.37) 40-50 (43.33; 4.08) 22.5-50 (34.16; 10.08) 100-130 (117.5; 6.76) 100-130 (117.5; 22-37 (29.5; 5.61) TABLE 3 ( Continued TABLE CUADRO 3 ( Continuación Ancho de la espora Min-Max (Prom; Ds) 17.5-22.5 (20; 2.23) 20-27.5 (23.75; 2.62) 20-25 (23.33; 2.04) 15-20 (17; 1.58) 17.5-20 (19.16; 1.29) 20-22.5 (21.66; 1.29) 25-27.5 (26.25; 1.36) 17.5-20 (19.16; 1.29) 22.5-27.5 (23.75; 2.09) 15-22.5 (19.16; 3.41) 12-15 (14.5; 1.23) 17-25 (21.3; 1.43) Telio Telio Telio Telio Telio Aecio Aecio Uredo Uredo Uredo Uredo Uredo Estado Espórico R211 R212 R219 R221 R222 R218 R214 R223 R225 R227 R237 Muestra Measurements of spores of 28S rDNA sequenced rust fungi collected from different plant hosts in the Colombian Andean region hosts in the Colombian plant from different rust fungi collected sequenced Measurements of spores 28S rDNA sp. Especie de Roya sp. Dimensiones de las esporas de los hongos roya secuenciados en su region 28S del ADNr y colectados sobre diferentes hospedantes en la región andina de Colombia hospedantes en la región andina sobre diferentes ADNr y colectados en su region 28S del Dimensiones de las esporas los hongos roya secuenciados * Números de accesión del GenBank para las especies de roya secuenciadas en la región 28S del ADNr. Los números de accesión para especies con varios especímenes secuenciados Los números de accesión para especies con varios especímenes ADNr. en la región 28S del * Números de accesión del GenBank para las especies roya secuenciadas Puccinia : EU851142; striiformis Puccinia Pucciniosira solani : EU851137; EU851135; EU851132, gynoxidis : EU851131, corresponden a: Chardoniella Coleosporium ipomoeae : EU851160. Puccinia malvacearum Puccinia liabi Puccinia Hemileia colombiana Puccinia eupatorii-columbiani Puccinia peperomiae Puccinia impedita Coleosporium ipomoeae Puccinia garcesispora Chrysocyclus cestri Arthuria Puccinia pittieriana

530 Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 68 Puccinia oxalidis (Col.) Puccinia pittieriana (Col.) 73 Chardoniella gynoxidis (Col.) 51 Chardoniella gynoxidis (Col.) 100 Chardoniella sp. (Col.) IA 1 86 58 Chardoniella gynoxidis (Col.) Chardoniella gynoxidis (Col.) 60 Uromyces cestri (Col.) 100 Pucciniosira solani (Col.) Pucciniosira solani (Col.) IA 2 Pucciniosira sp. (Col.) Uromyces gladioli (Col.) 61 94 Puccinia striiformis (Col.) 98 Puccinia coronata (Col.) IA 3 IA Puccinia coronata Puccinia striiformis (Col.) 100 Maravalia guianensis (Col.) Puccinia peperomiae (Col.) IA 4 Puccinia lantanae (Col.) Aecidium kalanchoe Uromyces aritriphylli Puccinia arundinariae Puccinia hordei Puccinia malvacearum Puccinia poarum I Puccinia mirabilissima Uromyces novissimus (Col.) 100 Puccinia spegassinii (Col.) Puccinia spegassinii (Col.) IB 1 64 Puccinia chardoniensis (Col.) 57 Puccinia impedita (Col.) Uromyces trifolii (Col.) 51 95 Puccinia vernoniaemollis (Col.) Puccinia eupatorii-columbiani (Col.) IB 2 Pucciniosira pallidula (Col.) 64 Puccinia hydrocotyles (Col.) Puccinia cnici-oleracei (Col.) IB Puccinia thaliae (Col.) 58 Uromyces appendiculatus (Col.) Puccinia convolvuli (Col.) Uromyces viciae-fabae (Col.) Puccinia hemerocallidis (Col.) Puccinia menthae (Col.) Puccinia violae (Col.) Miyagia pseudosphaeria (Col.) Dietelia portoricensis (Col.) 93 Uredo zeugites (Col.) Puccinia physalidis (Col.) Sphenospora kevorkianii (Col.) 100 Uredo chusqueae (Col.) 98 Kweilingia divina (Col.) Uredo baruensis (Col.) II 53 Puccinia podophylli (Col.) Gymnosporangium juniperi-virginianae (Col.) 98 Chrysocyclus cestri (Col.) Chrysocelis muehlenbeckiae (Col.) VII 71 71 Ravenelia echinata var. ectypa (Col.) Ravenelia macrocarpa (Col.) 80 Uredo sp. (Col.) 73 Coleosporium ipomoeae (Col.) 100 Coleosporium ipomoeae (Col.) Coleosporium elphantopodis (Col.) 75 Coleosporium asterum (Col.) 79 69 Chrysomyxa arctostaphyli III 98 Cronartium ribicola Endocronartium harknessii 99 Pucciniastrum circaeae Naohidemyces vaccinii Arthuria sp. (Col.) 100 Phakopsora meibomiae (Col.) 98 96 Phakopsora pachyrhizi Phakopsora tecta IV Batistopsora crucis lii Prospodium lippiae Hemileia colombiana 72 Trachyspora intrusa 77 Frommeella mexicana 97 V 100 Puccinia smilacis Gymnoconia peckiana Tranzschelia discolor 100 Endoraecium acaciae Endoraecium hawaiiense VI Hemileia vastatrix Olivea scitula Melampsoridium betulinum Melampsora epitea Eocronartium muscicola Septobasidium taxodii

Fig. 2. Árbol filogenético generado mediante análisis de Máxima parsimonia con las secuencias del ADN ribosomal 28S de 87 hongos roya de Colombia (Col.) y otras regiones del mundo. Los números romanos indican los clados principales (ver texto) y los números ubicados sobre las ramas los valores de bootstrap (valores >50%). Fig. 2. Phyllogenetic tree constructed through Maxium parsimony analysis using the 28S ribosomal DNA sequences of 87 rust fungi from Colombia (Col.) and other countries. Roman numbers show main clades (see text for details) and numbers above branches are bootstrap values (values >50%).

Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 531 morfológicamente como pertenecientes a los Coleosporiaceae, Cronartiaceae y Puccinias- géneros Chardoniella y Pucciniosira, adscritos traceae. Los únicos especímenes del clado, a la familia Pucciniosiraceae, fueron incluidos colectados en este estudio, fueron identificados en este clado, al igual que las secuencias de morfológicamente como Coleosporium ipo- referencia de las especies Pucciniosira pallidu- moea, C. vernoniae y una especímen ana- la y Dietelia portoricensis. El clado I presentó mórfico determinado como Uredo sp. Cada dos subgrupos medianamente soportados por el una de las familias incluidas en este clado análisis de bootstrap. El subgrupo IA, incluye presenta un fuerte soporte estadístico en el cuatro clados bien soportados estadísticamente: análisis de bootstrap. IA-1: corresponde a varios especímenes iden- El clado IV representa la familia Phakop- tificados en este estudio como Chardoniella soraceae con secuencias de tres géneros: gynoxidis y Chardoniella sp.; IA-2: conforma- Phakopsora, Arthuria y Batistopsora. Además, do por las especies identificadas como Pucci- el grupo incluye los especímenes colecta- niosira solani y Pucciniosira sp.; IA-3: incluyó dos Phakopsora meibomiae y Arthuria sp. la secuencia referencia de Puccinia coronata y El análisis asocia este grupo con la espe- las especies identificadas morfológicamente en cie Prospodium lippiae, que pertenece a la este estudio como P. coronata y P. striiformis; familia Uropyxidaceae. IA-4: contiene las especies Puccinia pepero- El clado V representa los miembros de la miae Maravalia (M. y una especie del género familia Phragmidiaceae al incluir secuencias de guianensis). Los demás integrantes del subgru- los géneros Frommeella, Kuehneola, Trachys- po IA se presentan en ramas individuales o pora y Gymnoconia. clados con bajo soporte estadístico. El clado VI esta fuertemente soportado El subgrupo IB presenta dos clados bien (100%) e incluye dos especies del género Endo- soportados, IB-1: incluye las especies Pucci- raecium, perteneciente a la familia Pileolariaceae. nia spegazzinii, mientras que IB-2 contiene El clado VII está conformado únicamente las especies P. vernoniae-mollis, P. eupato- por dos especies del género Ravenelia (fami- rii-colombiani y Pucciniosira pallidula. Los lia Raveneliaceae), además de los especíme- demás integrantes del subgrupo IB correspon- Chrysocelis muehlenbeckiae den a ramas individuales o clados con bajo nes colectados y soporte estadístico donde están incluidos P. Chrysocyclus cestri, que representan especies cnici-oleracei, P. hydrocotyles, P. thaliae, U. de las familias Mikronegeriaceae y Puccinia- novissimus (recolectados en este trabajo) y la ceae, respectivamente. secuencia de referencia de la especie Dietelia Además de los clados mencionados, el portoricensis, entre otras. árbol filogenético presenta una serie de espe- El clado II se ubica en posición basal con cies dispersas a lo largo del dendrograma, entre respecto al clado I e incluye diferentes secuen- las que se destacan el grupo formado por la cias referencia de especies representativas de especie recolectada Uredo zeugites y la secuen- la familia Pucciniaceae: Gymnosporangium cia de referencia de Puccinia physalidis; ade- juniperi-virginianae y Puccinia podophylli, más de las especies Sphenospora kevorkianii además contiene las especies anamórficas (Raveneliaceae), asociados al clado I; mientras Uredo chusqueae y U. baruensis. La secuencia que las especies Hemileia colombiana y H. obtenida del GenBank de Kweilingia divi- vastatrix, no se presentan relacionadas. Final- na, adscrita a la familia Phakopsoraceae está mente, se destaca que la ubicación taxonómica incluida en este grupo, con un fuerte soporte de las especies Tranzschelia discolor (Uro- estadístico y presenta una gran afinidad con el pyxidaceae), Olivea scitula (Chaconiaceae), espécimen U. chusqueae. Melampsoridium betulinum y Melampsora epi- El clado III está conformado por secuen- gea, no es claramente definida por el análisis cias de especies representativas de las familias de MP realizado.

532 Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 DISCUSIÓN 1999a,b), de acuerdo con la estructura de las teliosporas, el tipo de espermogonio, y en algu- En este trabajo se realizó un estudio mor- nos casos las características de los aeciosoros, fológico y filogenético basado en la secuencia- uredosporas y basidios (Hiratsuka & Hiratsuka ción de la subunidad grande (28S) del ADNr de 1980). Estudios filogenéticos recientes basados 40 hongos roya recolectados en la región andi- en la secuenciación del ADNr y de algunos na de Colombia, estableciéndose sus afinidades genes nucleares (Maier et al. 2003, Wingfield con 47 especies (que incluyen especímenes et al. 2004, Aime 2006, Bauer et al. 2006, Van tanto del trópico como de la zona templada), Der Merwe et al. 2007) revelan incongruencias cuyas secuencias se encuentran disponibles en a todos lo niveles taxonómicos con la clasifi- el GenBank y representan al menos un género cación basada en caracteres morfológicos. Así de cada una de las trece familias propuestas por por ejemplo, Maier et al. (2003) indican que Cummins & Hiratsuka (2003). Esta investiga- los géneros Puccinia, Pucciniastrum, Thekop- ción se realizó con el ánimo de incluir informa- sora y Uromyces son claramente polifiléticos, ción referente a hongos roya neotropicales en mientras que Aime (2006) encontró que las los estudios recientes que tratan de dilucidar las familias Cronartiaceae, Pucciniastraceae y Puc- relaciones evolutivas de los Uredinales y que ciniosiraceae se presentan como redundantes, buscan redefinir su sistema taxonómico. mientras que Chaconiaceae y Uropyxidaceae La validez taxonómica del orden Ure- corresponden a taxones no naturales. dinales (Pucciniales) dentro del Subphylum En nuestro estudio resultó evidente la Puccininiomycotina, ha sido confirmada en separación de Pucciniaceae sensu lato del dos estudio filogenéticos independientes que linaje Melampsoraceae sensu lato (Coleospo- utilizaron las secuencias de las subunidades raceae, Pucciniastraceae, Cronartiaceae). Sin grande y pequeña del ADNr (Aime et al. 2006, embargo, el primer grupo se presentó disper- Bauer et al. 2006), y que concluyeron que éste so a lo largo del dendrograma, mientras que representa un grupo monofilético dentro de la Melampsoraceae sensu lato sí correspondió a Clase Pucciniomycetes; la cual comparte con un solo clado (III), aunque Melampsora epi- los ordenes Platygoeales, Heliocobasidiales y gea, la única especie analizada de la familia Septobasidiales, grupos de los cuales fueron Melampsoraceae sensu stricto, se ubicó por seleccionados los taxones externos empleados fuera de ambos grupos, en posición basal. Esta en nuestro estudio filogenético (E. muscicola situación fue igualmente encontrada por Maier y S. taxodii) y cuya ubicación en el análisis et al. (2003), quienes proponen que el género realizado, ocurrió en forma externa al grupo de Melampsora representa un linaje primitivo del los Uredinales. orden Uredinales, caracterizado por su falta de Tradicionalmente, la taxonomía de los especificidad y la diversidad de relaciones que Uredinales se ha basado en el empleo de sus especies establecen con sus hospedantes caracteres morfológicos, cuya ponderación ha (Durrieu 1980). Es claro que esta hipótesis sólo variado dependiendo de cada uno de los siste- puede ser confirmada incluyendo en análisis mas planteados. Esta situación ha conducido a posteriores un mayor número de especímenes propuestas que dividen el orden en dos familias pertecientes a este género y especialmente (Dietel 1928) basadas en la estructura de las de hospedantes tropicales ancestrales, tales telioporas (Pucciniaceae: teliosoros erumpen- como los helechos. tes con teliosporas pediceladas y Melampso- El linaje Pucciniaceae sensu lato se carac- raceae: teliosoros subepidermales, cubiertos teriza por presentar especies que cuando son y teliosporas sésiles), hasta clasificaciones heteroicas, desarrollan aecios sobre angios- más complejas que separan el grupo en 13 permas. Este grupo ha sido subdividido por (Cummins & Hiratsuka 2003), 14 (Cummins Cummins & Hiratsuka (2003) con base en & Hiratsuka 1983) ó 16 familias (Buriticá, el tipo de espermogonio en nueve familias:

Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 533 Mikronegeriaceae, Phakopsoraceae, Cha- 3 000 y 600 especies, respectivamente (Kirk coniacecae, Uropyxidaceae, Pileolariaceae, et al. 2001, Cummins & Hiratsuka 2003). El Raveneliaceae, Phragmidiaceae, Pucciniaceae clado que representa esta familia en el análisis y Pucciniosiraceae. En nuestro análisis las filogenético aparece dividido en dos subgrupos siguientes familias corresponden a clados bien (IA y IB), los que a su vez presentan indis- definidos con alto soporte estadístico: Puc- tintamente especies de Puccinia y Uromyces ciniaceae, Phakopsoraceae, Phragmidiaceae, colectadas en Colombia y en otras regiones del Pileolariacea y Mikronegeriaceae, aunque en mundo, y se demostró la naturaleza polifilética algunos casos existen especies que no se agru- de dichos géneros. Esta situación fue confir- pan en los clados representativos de dichas mada por dos estudios recientes realizados familias y que por tanto requieren un trata- con base en secuencias de los genes nucleares miento taxonómico especial, siendo evidente EF 1α y β-tub (Van Der Merwe et al. 2007) esta situación con algunas especies del género y de la subunidad grande del ADNr (Maier Puccinia. Las familias Uropyxidaceae, Rave- et al. 2007), en los cuales se analizó un alto neliaceae y Chaconiaceae se presentan como número de especies y se determinó que la prin- polifiléticas, mientras que Pucciniosiraceae es cipal característica morfológica empleada para claramente un taxón redundante con Puccinia- diferenciar dichos géneros (número de células ceae. Estas conclusiones del análisis concuer- presentes en las teliosporas), no corresponde a dan con lo encontrado por Aime (2006) quien un carácter filogenéticamente informativo. En utilizó un grupo diferente de hongos roya y dichos estudios se encontró que efectivamente la combinación de dos regiones ribosomales las especies tipo de estos géneros (P. graminis para su estudio. y U. appendiculatus) representan linajes dife- El linaje Melampsoraceae sensu lato está rentes, situación que coincide en esta investi- conformado por especies de royas que cuando gación con la ubicación de U. appendiculatus son heteroicas desarrollan su estado aecial en un subgrupo diferente a las especies de sobre plantas gimnospermas (Wingfield et al. Puccinia colectadas sobre plantas de la familia 2004). Las familias Coleosporiaceae y Cronar- Poaceae (P. coronata, P. striiformis), las cuales tiaceae definidas por Cummins & Hiratsuka están estrechamente relacionadas con P. gra- (2003), se muestran como clados bien soporta- minis (Maier et al. 2007). En el subgrupo IA, dos en nuestro análisis, mientras que la familia se incluye además un representante del género Pucciniastraceae es polifilética y Melampsora- Cumminsiella y de la especie anamórfica Aeci- ceae se presenta como un taxón independiente, dium kalanchoe. El primero se diferencia del que requiere un análisis posterior, tal como se género Puccinia por presentar dos poros por mencionó anteriormente. cada célula de las teliosporas, sin embargo la A continuación se realiza una discusión validez filogenética de este género requiere del basada en las familias establecidas por Cum- análisis de un mayor número de especies. mins & Hiratsuka (2003) con relación a los Una confirmación importante de este estu- hallazgos de los análisis filogenéticos y morfo- dio con respecto a los trabajos de Wingfield lógicos efectuados en este estudio y con énfasis et al. (2004), Aime (2006) y Van Der Merwe en los especímenes colectados en la zona andi- et al. (2007), corresponde a la redundancia de na de Colombia. las familias Pucciniaceae y Pucciniosiraceae. Según Buriticá & Hennen (1980), las royas Pucciniaceae Chevall de esta última familia son derivadas principal- mente de especies de ciclo largo del comple- Esta familia comprende el mayor número jo Puccinia-Uromyces, géneros que también de hongos roya del orden, con cerca de 7 000 resultaron polifiléticos. Interesantemente, estos especies y 16 géneros, los géneros Puccinia autores en su monografía de Pucciniosireae, y Uromyces fueron los más numerosos con sugerían la necesidad de tratar esta familia

534 Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 como una tribu dentro de Pucciniaceae, carac- de dicho clado no presenta ninguna justifi- terizada por presentar royas autoicas con ciclo cación desde el punto de vista morfológico reducido, telioporas en cadena que asemejan y su relación requiere ser redefinida con un aeciosporas y que frecuentemente presentan mayor número de representantes de los géne- células intercaladas o estructuras similares a ros involucrados. De especial interés resultó pedicelos. La ubicación de las especies recolec- el hecho que U. chusqueae presentó una alta tadas pertenecientes a la tribu Pucciniosireae relación con K. divina, dada la gran afinidad en la parte superior del árbol, sugiere que estas filogenética de sus hospedantes de la familia royas son uno de los grupos más evolucionados Poaceae: Guadua angustifolia para K. divina y dentro de los Uredinales incluidos en este aná- Chusquea sp. para U. chusqueae. lisis, lo cual también es evidenciado por el alto Finalmente, del análisis filogenético de los nivel evolutivo de sus hospedantes (ej. Astera- miembros de la familia Pucciniaceae recolec- ceae: Chardoniella spp). La separación de las tados en este estudio, se presentan situaciones especies del género Pucciniosira recolectadas puntuales que sin duda brindarán un aporte en nuestro estudio con respecto a la especie fundamental desde la perspectiva del neotrópi- cuya secuencia se obtuvo del GenBank (P. co a la construcción de un sistema taxonómico pallidula) puede ser explicada por las diferen- “más natural” de los hongos roya, pero para lo cias evidentes entre sus hospedantes, que para cual deben ser colectados un mayor número nuestro caso corresponden a plantas pertene- de especímenes. Entre dichas situaciones se cientes a los género Solanum y Cestrum endé- destaca la localización de Puccinia oxalidis y micas de las zonas altoandinas, mientras que la P. pittieriana en la posición apical del clado I especie P. pallidula es parásita de Triumfetta y la localización de P. smilacis y P. physalidis semitriloba, una planta de origen más ancestral. por fuera del grupo que representa la familia De otra parte, la similitud morfológica entre Pucciniaceae, pero en asocio con Gymnoconia estas royas, puede ser explicada por un proceso peckiana y Uredo zeugites, respectivamente, de evolución convergente, que hace necesario así como la estrecha asociación entre la espe- redefinir los caracteres morfológicos que defi- cie Maravalia guianensis y Puccinia pepe- nen el género Pucciniosira sensu stricto. romiae, lo que sin duda merece un análisis Por fuera del clado se ubicó un represen- futuro, pues morfológicamente estas especies tante del género Gymnosporangium (Puccinia- son bastante diferentes. ceae) el cual tradicionalmente se ha incluido en esta familia con base en la morfología de Phakopsoraceae su espermogonio, aunque presenta otras carac- (Arthur) Cummins & Y. Hiratsuka terísticas que son únicas y que claramente lo diferencian de los demás miembros de Pucci- Esta familia presenta 13 géneros teliomór- niaceae: estado telial de consistencia gelatino- ficos (Cummins & Hiratsuka 2003) y al menos sa desarrollado sobre gimnospermas y estado 10 formas anamórficas (Buriticá & Hennen aecial tipo Roestelia sobre dicotiledóneas fre- 1994) de royas en gran diversidad de plantas cuentemente de la familia Rosaceae (Cummins mono y dicotiledóneas. Se caracterizan por pre- & Hiratsuka 2003). sentar espermogonios del Grupo VI, teliosporas Interesantemente, la especie Puccinia sésiles embebidas en el tejido del hospedante y podophylli se presentó asociada con G. juni- formadas sobre teliosoros compuestos de una peri-virginianae, aunque con un débil soporte corteza de teliosporas con dos o más células estadístico. Este grupo a su vez, conformó un de profundidad (Cummins & Hiratsuka 2003). clado con dos especies del género anamórfico La familia estuvo representada en el análisis Uredo (U. baruensis y U. chusqueae), además por miembros de los géneros Phakopsora, de la especie Kweilingia divina, un miembro Batistopsora, Arthuria y Kweilingia. Los tres de la familia Phakopsoraceae. La formación primeros géneros conformaron el clado IV que

Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 535 presentó un alto soporte en el dendrograma, Phakopsoraceae, pero cuyas teliosporas son dentro del cual se ubicó el especímen colectado claramente diferentes: pediceladas con dos Arthuria sp., mientras que Kweilingia lo hizó células y con presencia de apéndices basales. en el clado II. La situación de Kweilingia ya fue Esta relación requiere de un análisis posterior discutida anteriormente. En este caso su ubica- con un mayor número de representates del ción por fuera del clado de la familia Phakop- género Prospodium. soraceae conduce a inferir que la asociación taxonómica de este género es incierta, aunque Phragmidiaceae Corda su posición en el dendrograma, no soporta la anotación de Thirumalachar & Narasimhan Esta familia está representada por diez (1951) en el sentido que este hongo no debería géneros de royas autoicas que parasitan casi ser considerado como una roya, sino como un exclusivamente plantas de la familia Rosaceae miembro de los Auriculares. Una interesante y se caracterizan por producir espermogonios evaluación que se deriva de este análisis, es del grupo IV (tipos 6, 8, 10 ó 11) con teliospo- la necesidad de incluir en un estudio posterior ras pediceladas con uno a varios septos trans- royas de esta familia que parasitan pastos tales versales y desarrolladas sobre telios erumpentes como aquellas del género Dasturella, pues es (Cummins & Hiratsuka 2003). Los análisis posible que dichas especies también se ubiquen filogenéticos recientes (Maier et al. 2003, Aime por fuera del clado que representa Phakopso- 2006) han confirmado el carácter monofilético raceae sensu stricto, ya que sus características de la familia y la cercanía evolutiva entre los morfológicas son muy diferentes a aquellas géneros Kuehneola y Phragmidium. En nues- propias de los demás miembros de esta familia. tro análisis la condición filogenética de esta De especial interés resultaron las dife- familia fue igualmente confirmada con base rencias en las secuencias encontradas entre en secuencias de los géneros Gymnoconia, P. pachyrhizi y P. meibomiae, comúnmente Frommeella, Kuehneola y Trachyspora; sin conocidas como la roya asiática y americana embargo, el hecho que ninguna especie reco- de la soya, respectivamente, y alrededor de lectada de esta familia en Colombia pudo ser cuya clasificación existe una polémica mundial secuenciada, hace necesario su abordaje en un (Frederick et al. 2002). Nuestros resultados futuro estudio. De gran interés será el análisis confirman que estas royas no representan la de diferentes especies del género Gerwasia, el misma especie y que el especímen colectado cual afecta plantas del género Rubus, es típi- en Colombia corresponde a P. meibomiae. camente tropical y presenta teliosporas de una Morfológicamente esta diferenciación ha sido sola célula, que difieren ampliamente de los soportada por estudios basados en sus telioso- demás miembros de esta familia. ros (Ono et al. 1992) y en los trabajos molecu- lares adelantados por Frederick et al. (2002) y Coleosporiaceae Dietel Posada (2008), quienes encontraron que éstas presentan una similitud en las secuencias de Esta familia es una de las representantes las regiones ITS del ADNr de tan sólo 80%, y del suborden Melampsorineae (Aime 2006) que su genoma mitocondrial presenta diferen- que sistemáticamente en los diferentes estudios cias en tamaño y % G+C (P. pachyrhizi: 31.8 basados en secuenciación del ADN, se presenta kb, 34.6% vs P. meibomiae: 32.5 kb, 34.9%). como un linaje filogenético bien soportado, Finalmente es importante anotar que el análisis pero cuyos límites familiares no están clara- de MP ubicó a esta familia en estrecha relación mente definidos. Esta situación es evidente con Prospodium lippiae, un miembro de la cuando se consideran los resultados de los familia Uropyxidaceae caracterizado por for- análisis con los dos géneros de la familia mar espermogonios subcuticulares del grupo Coleosporiaceae incluidos en nuestro estudio: VI (tipo 7), los cuales también son típicos de Coleosporium y Chrysomyxa. En este caso,

536 Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 ambos se ubican en el clado III y se presentan & Mundkur (1949) habían sugerido que este individualmente bien soportados, pero con taxón estaba relacionado con el género Blas- Chrysomyxa más relacionado con los géneros tospora, hoy en día considerado de la fami- Cronartium y Endocronartium de la familia lia Mikronegeriaceae (Cummins & Hiratsuka Cronartiaceae, que con Coleosporium. Esta 2003). Esta cercana asociación fue reciente- situación soporta los hallazgos de Maier et al. mente confirmada por Aime (2006), quien (2003) y Wingfield et al. (2004) en el sentido con base en análisis del ADNr sugiere que que la monofilia de la familia no pudo ser defi- Hemileia y al menos una especie del géne- nida y conduce a interpretar que las diferencias ro Maravalia (M. cryptostegiae) deberían ser morfológicas que se presentan entre ambos ubicadas en Mikronegeriaceae, la que además géneros: germinación de teliosporas interna representa un grupo ancestral dentro del orden (basidiación interna) (Coleosporium) vs ger- Uredinales. Esta situación se vió reflejada minación de teliosporas que producen basidios en nuestro estudio mediante MP. El análisis externamente (Chrysomyxa), deben ser consi- además no permitió establecer una cercana deradas más detalladamente en los estudios de relación entre H. vastatrix (agente causal de la este grupo de royas. roya del café) y H. colombiana (roya de Apo- cynaceae); así como tampoco fueron definidas Chaconiaceae afinidades entre éstas royas y las otras especies Cummins & Y. Hiratsuka y estudiadas de la familia Chaconiacae (Olivea Mikronegeriaceae scitula y Maravalia guianensis); pues la pri- Cummins & Y. Hiratsuka mera especie aparece en posición basal en el dendrograma, mientras que M. guianensis se Morfológicamente la familia - ubicó en el clado IA, que representa un linaje ceae se caracteriza por presentar espermogo- de la familia Pucciniaceae. nios del grupo VI (tipos 5 ó 7), uredosporas A partir de los resultados de esta inves- generalmente equinuladas y teliosporas unice- tigación, que incluyó un alto número de hon- lulares, lateralmente libres, sésiles ó pedicela- gos roya representantes de diferentes géneros, das. Cummins & Hiratsuka (2003) reconocen se propone priorizar la continuación de este diez géneros dentro de esta familia, aunque estudio con base en el análisis filogenético de Ono & Hennen (1983) no consideran los géne- los siguientes taxones: Gerwasia, Hemileia, ros Achrotelium, Botryorhiza, Chaconia y Phragmidium, Prospodium, Puccinia y Uromy- Maravalia como pertenecientes a ésta, debido ces. Dichos grupos contienen gran cantidad de a la presencia de teliosporas pediceladas. Es royas presentes en el trópico que requieren ser claro de este estudio y de aquellos adelantados por Wingfield et al. (2004) y Aime (2006) estudiadas más detalladamente. que la válidez taxonómica de la familia Cha- coniaceae no es soportada filogenéticamente, AGRADECIMIENTOS siendo evidente la necesidad de clarificar la afinidad de algunos de sus genéros con la fami- Esta investigación se realizó gracias al lia Mikronegeriaceae; familia ésta que sólo apoyo económico de la dirección de Inves- estuvo representada por la especie Chrysocelis tigaciones de la Universidad Nacional de muechlenbeckiae y cuya ubicación en el den- Colombia sede Medellín a través del proyecto drograma correspondió a un clado compartido 20201005428. La identificación taxonómica de con Chrysocyclus cestri (Pucciniaceae) y dos los hospedantes se realizó con apoyo de Jorge especies de Ravenelia (Raveneliaceae). Pérez del Herbario Medel y el análisis filoge- La afinidad del género Hemileia con esta nético con la colaboración de Andrés López familia es igualmente problemática, pues ya Rubio y Sandra Uribe Soto del Grupo de siste- desde la mitad del siglo pasado Thirumalachar mática molecular UNAL-MED. Se agradece a

Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN-0034-7744) Vol. 59 (2): 517-540, June 2011 537 Mauricio Salazar Yepes por la revisión crítica for kingdom Fungi (Deep Hypha). Mycologia 98: del manuscrito. 829-837.

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