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Comparative stem anatomy of Mirabilis (Nyctaginaceae)

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Plant Systematics and Evolution Aims and scope Submit manuscript

Abstract

Mirabilis, a primarily American genus of 50–60 species almost restricted to the New World, is the most diverse within Nyctaginaceae. It not only has the greatest number of species, but also many life forms, with annual herbaceous, suffrutescent and shrubby species and with prostrate, decumbent to erect stems that are sometimes clambering. Stem anatomy has been studied only for M. jalapa, and its characteristics extrapolated to the entire genus. In this study we evaluated the taxonomic significance of stem anatomical characters from 24 species of Mirabilis, as well as their potential relation to habit evolution. Qualitative and quantitative characters of transverse and longitudinal sections were evaluated using light and scanning electron microscopy. Stem anatomy varies in several features. The phloem is arranged in short tangential spreading bands or in large tangential bands forming semi-complete rings; the conjunctive tissue is fibrous, with thin-walled sclereids and fibres, or parenchymatous; the vessels are solitary or grouped in radial multiples or clusters; the xylem fibres are very thin-walled or thin- to thick-walled with simple to minutely bordered pits; most species are raylessness; the pith has parenchyma or thin-walled sclereids or brachysclereids. The distribution of anatomical characters in Mirabilis does not correspond with the current infrageneric classification. We suggest that some stem anatomical characters are correlated with habit and that the vascular cylinder and pith characters are related to an increase in mechanical strength. This study provides new information and novel characters about the stem anatomy not only of Mirabilis, but of the family.

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Acknowledgments

We thank the curators of ARIZ, CAS, ENCB, GH, IEB, MEXU, US and XAL for granting permission to remove samples for this study; Berenit Mendoza for SEM technical assistance; and Julio Cesar Montero and Helga Ochoterena for art work. We appreciate the critical revision of the manuscript by S. Carlquist, F. Lens, H. Ochoterena and V. Steinmann, which greatly improved the original version. This research was supported by the Posgrado en Ciencias Biológicas-Universidad Nacional Autónoma de México and Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT; fellowship and grant 172344 to the first author).

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Hilda Flores-Olvera.

Appendix 1

Appendix 1

Mirabilis representative specimens examined with acronyms following Holmgren et al. (1990). Those used for anatomical studies are marked with an asterisk (*).

M. albida

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CANADA: Ottawa. Boivin et al. 13129 (CAS). Quebec. Cayouette & Bernard 73-609 (MEXU). Manitoba. Scoggan 11490 (GH). Ontario. Soper 2729 (GH). USA:Arizona. Davidson 516 (CAS). Arkansas. Croker 17003 (CAS). Demaree 6970 (US). Colorado. Eastwood 5591 (CAS). Osterhout 4157 (US). Weber 6451 (CAS). Illinois. Balduf 81 (ARIZ). Boufford & Muehlenbach 20551 (CAS, GH). Crampton 123 (US). Indiana. Davidson 1474 (US). Pammel 234 (GH). Rose 3808 (CAS). Iowa. Hayden 4021 (GH, US). Woodland 1399 (CAS). Kansas. McGregor 14288 (US). Poole 269 (GH). Rose & Fitch 17002 (US). Kentucky. Braun & Cincinati 3349 (US). McFarland 2 (CAS, GH). Michigan. Bennett 2697 (US). Ehlers 5921 (US). Minnesota. McNeilus 88-206 (MEXU). Over 17285 (US). Rosenbell 5155 (GH). Missouri. Bush 7580 (GH, US). Standley 9246 (US). Thompson 2201 (ENCB). Nebraska. Clements 2607 (US). Hapeman 2348 (ARIZ). Morrison 911 (CAS). Nevada. Tiehm 2208 (CAS). Williams 75-93 (CAS). New Mexico. Niles 638 (ARIZ). Wooton 221 (CAS). New York. Cowin 425 (US). House 19201 (GH). Muenscher & Lindsey 3241 (GH, US). Nee 43870 (MEXU*). Ohio. Bartley 1461 (US). Cobbe 95 (CAS). Rose 18132 (US). Oklahoma. Clemens 11571 (CAS). Rogers 5107 (US). Stevens 655 (CAS, US). South Dakota. Forwood 316 (US). Halse 3241 (ARIZ, CAS). Rydberg 953 (US). Tennessee. Beardsley 893 (GH). Donell 194 (US). Mortimer 40 (US). Texas. Albee 1955 (ARIZ, US). Cory 8524 (ARIZ). Reverchon 790 (ARIZ). Tharp 1494 (US). Wisconsin. Nee 22064 (XAL*). Steele 61 (US). Ziegler & Leykom (MEXU). Wyoming. Macbride 2509 (CAS). Nelson 469 (US). Porter 5345 (CAS).

M. oligantha

MEXICO: Baja California. Gentry & Fox 11751 (MEXU). Moran 10346 (MEXU). Panero et al. 2816 (MEXU). Porter 173 (MEXU*). Wiggins 4406 (CAS, US). Wiggins & Wiggins 15940 (MEXU*).

M. oxybaphoides

MEXICO:Coahuila. Hinton et al. 17926 (IEB, MEXU). Robert & Passini 5753 (ENCB). Stanford et al. 400 (CAS, GH). Nuevo León. Hernández-Ledesma et al. 71 (MEXU*); 76 (MEXU*). Hinton 17556 (ENCB); Hinton et al. 18491 (ENCB, MEXU). USA:Arizona. Hough 91 (US). Jones 6060 (US). Colorado. Anect 224 (US). Standley 6022 (US). Walker 508 (US). New Mexico. Eggleston 19104 (US). Spellenberg & Spellenberg 2738 (ENCB*). Standley 6198 (US). Wooton 2823 (US). Texas. Hanson 526b (ENCB). Mueller 7994 (US). Warnock 26 (US).

M. pringlei

MEXICO:Colima. Santana & Cervantes 379 (MEXU). Estado de México. Espejo 1821 (MEXU). Hinton 4356 (MEXU, US). Hinton et al. 6418 (GH, US). Guerrero. Catalán et al. 725 (MEXU). Pringle 10384 (ENCB*). Rzedowski 16089 (ENCB). Jalisco. Carrillo-Reyes 2303 (MEXU*). Gentry 19993 (MEXU). Zamudio 4291 (MEXU). Michoacán. Dieterle 4325 (ENCB, MEXU). Hinton et al. 13080 (GH, MEXU). Martínez & Soto 1287 (ENCB, MEXU). Nayarit. Calzada et al. 18640 (MEXU). Flores-Franco et al. 2765 (MEXU). Puebla. Guízar 1070 (MEXU).

M. pudica

USA:Nevada. Beatley 10688 (US); 15696 (US). Beatley & Carl 3343 (US*). Beatley & Reveal 12359 (US). Morefield et al. 4464 (MEXU*).

M. sanguinea

MEXICO: Chiapas. Breedlove 28076 (MEXU). Colima. Sanders et al. 11529 (MEXU). Vázquez & Phillips 841(MEXU). Estado de México. Hinton et al. 10297 (MEXU). Guerrero. Hinton et al. 10452 (MEXU). Soto 9698 (MEXU*). Jalisco. Fishbein & Steinmann 5141 (MEXU). Jack 173-A (MEXU). Michoacán. Escobedo 2037 (MEXU). Hinton et al. 11976 (MEXU). Oaxaca. Calzada 21058 (MEXU). Campos & Toriz 3209 (MEXU). Reyes 1990 (MEXU*).

M. suffruticosa

GUATEMALA: El Progreso. García et al. MG 761 (MEXU). MEXICO: Oaxaca. Orcutt 5331 (MEXU*). Pérez & Reyes 1794 (MEXU). Saynes & Sánchez 3550 (MEXU).

M. tenuiloba

MEXICO:Baja California. Cowan 2321 (ENCB, MEXU). Gentry 8712 (MEXU*). Moran 7251 (MEXU). Wiggins & Wiggins 15863 (MEXU*). Sonora. Felger et al. 71-1 (MEXU). Russell & Thomas 17573 (ENCB*, MEXU).

M. triflora

MEXICO:Baja California. Hammerly 285 (GH, US). Baja California Sur. Brandegee s/n (US*). Breedlove & Axelrod 43422 (MEXU). Carter 2695 (US). Jones 24151 (GH). Jalisco. Cuevas & Guzmán 3415 (MEXU). Pilz 1260 (MEXU*). Rzedowski 21866 (ENCB*).

M. violacea

COSTA RICA: Puntarenas. Weston et al. 5656 (MEXU). EL SALVADOR: La Libertad. Renderos 510 (MEXU). Santa Ana. Linares et al. 1342 (MEXU). GUATEMALA: El Progreso. Ramírez & Véliz 772 (ENCB). Peten 328 (MEXU). Sacatepéquez. Véliz 94. 3724 (MEXU). HONDURAS: Cortes. Molina & Molina 34432 (MEXU). Francisco Morazán. Molina 33876 (MEXU). Williams & Molina 10503 (MEXU). MEXICO: Chiapas. Breedlove 37808 (MEXU). Matuda 15967 (MEXU). Méndez & Martínez (CAS, ENCB). Miranda 5361 (MEXU). Coahuila. Wendt et al. 1247 (MEXU). Distrito Federal. Bopp 78 (ENCB). Hernández-Ledesma 63 (MEXU*). Estado de México. Rzedowski 28386 (ENCB). Ventura 216 (ENCB, MEXU). Vibrans 7248 (MEXU). Guanajuato. Ocampo 77 (MEXU). Hidalgo. Gonzáles 2880 (CAS). Pringle 11337 (CAS, MEXU). Matuda 18885 (MEXU). Michoacán. Huerta 532 (MEXU). Silva-Sáenz 975 (MEXU). Oaxaca. Pérez-García & Reyes 1794 (MEXU). Saynes & Sánchez 3550 (MEXU). Puebla. Tenorio et al. 9437 (MEXU). Querétaro. Argüelles 2907 (MEXU). San Luis Potosí. Gómez-Hinostrosa & Bárcenas CGH01302 (MEXU). Veracruz. Acosta & Acosta 373 (MEXU, XAL). Dorantes & Márquez 1502-D (ENCB). Hansen & Nee 7440 (XAL). Yucatán. Calzada et al. 6452 (XAL). Enríquez 754 (MEXU). Steere 1578a (MEXU). NICARAGUA: Granada. Araquistain & Moreno 2829 (MEXU). Matagalpa. Harmon & Fuentes 6349 (ENCB). Sandino & Guzmán 827 (MEXU). Momotombo. Smith 158 (MEXU).

M. viscosa

MEXICO: Aguascalientes. De la Cerda 5662 (MEXU). Hernández et al. 238 (MEXU). Coahuila. Lyle & Mueller 622 (ARIZ). Durango. Fernández 1201 (MEXU). Kimnach & Brandt 1115 (MEXU). Spellenberg et al. 2725 (MEXU). Estado de México. Matuda et al. 27070 (MEXU). Guanajuato. Barriga 3335 (IEB, MEXU, XAL).Ventura & López 8442 (IEB, MEXU, XAL). Rzedowski 52141 (IEB, MEXU, XAL). Guerrero. Calónico 6048 (MEXU). Cruz 1261 (MEXU). Hidalgo. Hernández et al. 6434 (MEXU, XAL). Hernández-Ledesma et al. 4 (MEXU*); 10 (MEXU*). Rzedowski 49529 (XAL). Jalisco. Acevedo et al. 1195 (MEXU). Cházaro et al. 7045 (MEXU). Flores & Martínez 1761 (XAL). Michoacán. Escobedo 1802 (MEXU). Medina 1254 (MEXU). Morelos. Boyd 60 (MEXU). Forbey 104 (MEXU). Miranda 1355 (MEXU). Nuevo León. Hinton 24403 (MEXU). Rollins & Roby 74139 (ENCB). Oaxaca. Breedlove 12256 (CAS). Calzada 23704 (MEXU). Chiang 1982 (XAL). Puebla. Cabrera & Flores 12194 (MEXU). Lyonnet 3097 (MEXU). Vibrans 2998 (MEXU). Querétaro. Carranza 988 (IEB, MEXU, XAL).González Ponce 1286 (IEB, MEXU). Rzedowski 49632 (IEB, MEXU). Tamaulipas. Nee et al. 19448 (MEXU). Rodríguez 184 (MEXU). Tlaxcala. Ramírez 404 (MEXU). Veracruz. Ventura 8506 (MEXU). Zacatecas. Enríquez 809 (MEXU). Rollins & Roby 74131 (ENCB).

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Hernández-Ledesma, P., Terrazas, T. & Flores-Olvera, H. Comparative stem anatomy of Mirabilis (Nyctaginaceae). Plant Syst Evol 292, 117–132 (2011). https://doi.org/10.1007/s00606-010-0402-2

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