Cornalean affinities, phylogenetic significance, and biogeographic implications of Operculifructus infructescences from the Late Cretaceous (Campanian) of Mexico
Authors: Hayes Reilly F. , Smith Selena Y. , Montellano-Ballesteros Marisol , Álvarez-Reyes Gerardo , Hernandez-Rivera René , Fastovsky David E. 
Published: October 2018

ABSTRACT IN ENGLISH

Premise of the Study

Cretaceous Cornales provide a crucial record of the early history of asterids. Most lineages of the order are well represented in the fossil record, but South African families of Curtisiaceae and Grubbiaceae remain poorly understood. Seventy‐three specimens of a fossil infructescence belonging to the genus Operculifructus Estrada‐Ruiz & Cevallos‐Ferriz emend. Hayes & Smith from the Late Cretaceous (Campanian) El Gallo Formation, Baja California, Mexico bear previously undescribed characters that suggest a relationship to Grubbiaceae.

Methods

Microstructures of the fossils were examined through light microscopy and x‐ray microcomputed tomography (microCT) scanning. Modern Grubbia tomentosa (Thunb.) Harms fruits were scanned for comparison to the fossil material. Phylogenetic analyses using the 77 fruit characters of Atkinson () were performed to test relationships of the fossil to major lineages of the order. Several analyses applied topological constraints to the extant taxa, based on various genetically supported hypotheses of relationship within Cornales.

Key Results

Novel structures of Operculifructus newly observed here include (1) anatropous ovules, (2) drupaceous fruits, (3) an epigynous disc, (4) and a stylar canal in the center of the disc aligned with the micropylar protrusion of the seed. Phylogenetic analysis consistently resolves Operculifructus as sister to Grubbiaceae.

Conclusions

Operculifructus provides direct evidence for the occurrence of Grubbiaceae in the Late Cretaceous, much older than previous Eocene evidence. The phylogeny of Atkinson () indicates that the new phylogenetic position recovered for Operculifructus also establishes the presence of the most basal drupaceous cornalean fruits in North America by the Campanian.

RESUMEN EN ESPAÑOL

Hipótesis de la Investigación

Cornales cretácicos representan un registro esencial en la historia de los astéridos. Casi todos los linajes del orden están bien representados en el registro fósil, pero las familias africanas sureñas Curtisiaceae y Grubbiaceae permanecen pobremente entendidas. Setenta y tres ejemplares de una infrutescencia fósil perteneciente al género Operculifructus Estrada‐Ruiz & Cevallos‐Ferriz emend. Hayes & Smith de la formación campaniana (Cretácico Tardío) El Gallo, Baja California, México, poseen caracteres no descritos previamente y sugieren una relación con Grubbiaceae.

Metodología

Microestructuras de los fósiles fueron examinadas con microscopio de luz y microtomografía computarizada (micro‐CT) de rayos X. Frutos actuales de Grubbia tomentosa (Thunb.) Harms fueron escaneados para su comparación con el material fósil. Se realizaron análisis filogenéticos usando los 77 caracteres de frutos de Atkinson () para probar las relaciones de los fósiles con los linajes principales del orden. En algunos análisis se aplicaron restricciones topológicas a los taxa actuales basándose en varias hipótesis, soportadas genéticamente, de las relaciones dentro de Cornales.

Resultados Centrales (Cruciales)

Las estructuras novedosas de Operculifructus, recientemente observadas aquí, incluyen (1) óvulos anátropos; (2) frutos drupáceos; (3) disco epígino; y (4) un canal estilar en el centro del disco alineado con la protuberancia micropilar de la semilla. Los análisis filogenéticos consistentemente dan como resultado que Operculifructus es hermano de Grubbiaceae.

Conclusiones

Operculifructus proporciona evidencia directa de la presencia de Grubbiaceae en el Cretácico Tardío, mucho antes que la previa evidencia en el Eoceno. La filogenia de Atkinson () indica que la nueva posición filogenética recuperada para Operculifructus también resalta la presencia de frutos drupáceos cornaleanos más basales en Norteamérica durante el Campaniano.