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Smithsonian National Museum of Natural History
Cross Sections
DEPARTMENT OF BOTANY
LIANAS AND CLIMBING PLANTS OF THE NEOTROPICS

Cross Sections of Liana Stems

Lianas (woody climbing plants), in contrast to trees and shrubs, usually have stems that have very distinctive anatomical architecture. Trees and shrubs for the most part have stems with a cylindrical core of wood surrounded by the bark (including phloem, periderm, and cortex). Lianas on the other hand, have a complex composition of woody and soft tissues mixed together into a cylindrical, flattened or lobed stem. Cross sections of liana stems reveal great diversity of patterns, many of which are useful in identifying families, genera, and even species of climbing plants. This diversity of structures can be summarized as follows (modified from Angyalossy, Pace & Lima. 2015. Liana anatomy: a broad perspective on structural evolution of the vascular system; pages 253-287. In; Schnitzer et al. (edts). Ecology of Lianas. J. Wiley & Sons, Ltd):

Microscopic Features

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Macroscopic Features

Single cambium with irregular activity producing different amounts of vascular tissue resulting in asymmetrical stems

❖       Flattened stems

          • Fabaceae --Machaerium sp., Rhynchosia erythrinoides, Schnella filipes, Schnella sp, 

          • Malpighiaceae --Mascagnia cordifolia

         • Menispermaceae --Anomospermum bolivianum

          • Vitaceae --Cissus verticillata

❖      Lobed stems

         ➢      Bilobed

                  • Fabaceae --Schnella guianensis (bowtie-like), Schnella sp. (butterfly-like)

                 • Marcgraviaceae --Marcgravia sintensii

                • Polygonaceae --Coccoloba marginata, Coccoloba parimensis

                • Sapindaceae --Paullinia marginata, Urvillea chacoensis

         ➢      Trilobed

                • Malpighiaceae --Stigmaphyllon sp.

                • Passifloraceae --Passiflora glandulosa

                • Sapindaceae --Paullinia allenii, Paullinia caloptera, Paullinia fimbriata, Paullinia obovata,

                     Urvillea ulmacea

         ➢      4-lobed

                • Bignoniaceae --Amphilophium lactiflorum

                • Fabaceae --Schnella guianensis, Senegalia westiana, Senegalia sp.

                • Malpighiaceae -- Hiraea sp., Stigmaphyllon blanchetii

                • Malvaceae --Byttneria divaricata

                • Rubiaceae --Chiococca alba, Randia cinerea

         ➢      5-lobed

              • Fabaceae --Mimosa

             • Malvaceae --Byttneria aculeata

              • Passifloraceae --Passiflora sp.

              • Sapindaceae --Paullinia caloptera, Paullinia stellata, Serjania mexicana

      ➢      6-lobed

             • Malpighiaceae --Diplopterys longialata

             • Ranunculaceae --Clematis sp.

      ➢      Multi-lobed

               • Malpighiaceae --Heteropterys imperata, Heteropterys nordestina

❖       Angular stems

          ➢      Triangular to pentagonal stems

                   • Bignoniaceae

                   • Dioscoreaceae --Dioscorea altissima

                  • Fabaceae --Senna sp.

                  • Passifloraceae --Passiflora sp.

                  • Sapindaceae --Paullinia rugosa, Serjania mexicana

        ➢      Quadrangular stems

                 • Bignoniaceae --Adenocalymma sp., Amphilophium crucigerum, Bignonia diversifolia,

                     Cuspidaria convoluta, Fridericia candicans, Mansoa kerere, Pleonotoma jasminifolia,

                     Styzophyllum riparium, Thynanthus

                 • Celastraceae --Anthodon panamense

                • Dioscoreaceae --Dioscorea alata, Dioscorea trifida

                • Fabaceae --Mimosa, Schnella trichosepala

                • Lamiaceae --Aegiphila sp. (young stems)

                • Malpighiaceae --Carolus chasei

                • Plantaginaceae --Russelia lilacina

               • Rubiaceae --Diodia sarmentosa, Uncaria guianensis (young stems)

       ➢      Hexagonal stems

                • Bignoniaceae --Amphilophium crucigerum, Pyrostegia venusta

 

Discrete independent cambial zones that differentiate during early developmental stages of the stem, producing a central vascular cylinder and several peripheral vascular cylinders. This arrangement is known to occur only in Paullinia and Serjania two genera of Sapindaceae.

❖     Peripheral vascular cylinders 2-6, not forming a circle around the central vascular cylinder

        • Paullinia alata,  Paullinia alsmithii,  Paullinia largifolia,  Paullinia pinnata, Serjania circumvallata, Serjania confertiflora, 

          Serjania cuspidata, Serjania glabrata, Serjania grandiceps, Serjania ichthyoctona, Serjania nutans, 

          Serjania obtusidentata, Serjania paniculata, Serjania paucidentata, Serjania scopulifera, Serjania seriana,

          Serjania unguiculata 

❖     Peripheral vascular cylinders 5-12, forming a circle around the the central vascular cylinder (unique to several species

         of Serjania)

        • Serjania clematidifolia, Serjania caracasana, Serjania crassifolia, Serjania laurotteana, Serjania lucida, 

          Serjania multiflora, Serjania noxia, Serjania paniculata, Serjania perulacea, Serjania polyphylla, 

          Serjania pyramidata, Serjania tenuifolia

Also know as fissured xylem; Xylem is in islands dispersed by parenchyma proliferation.

     • Acanthaceae --Mendoncia hoffmannseggiana, Mendoncia sp. (early stage), Mendoncia tonduzii

     • Malpighiaceae --Alicia anisopetala, Alicia macrodisca, Banisteriopsis krukoffii, Callaeum psilophyllum,

         Callaeum malpighiodes, Diplopterys lucida, Mezia mariposa, Mezia rufa

      • Passifloraceae --Passiflora multiflora

      • Sapindaceae --Urvillea uniloba

 

Xylem is divided from early stages into 5 radial sections, each with a central medulla and growing centrifugally and independently from each other. This pattern is known only from a few species of Serjania (Sapindaceae).

• Serjania corrugata; Serjania erythrocaulis; Serjania paleata

 

Vascular tissue is radially dissected by wide rays.

• Aristolochiaceae --Aristolochia sp.

• Asteraceae --Mikania hookeriana

• Cucurbitaceae --Hanburia mexicana, Psiguria pedata, Wilbrandia

• Dichapetalaceae --Dichapetalum sp.

• Dilleniaceae --Davilla sp., Doliocarpus, Tetracera sp.

• Menispermaceae --Borismene japurensis, Cissampelos pareira, Odontocarya wullschlaeglii, Sciadotenia duckei

• Piperaceae --Piper sp., Manekia obtusa

• Ranunculaceae --Clematis sp.

• Sapindaceae --Serjania dura, Serjania gracilis

• Vitaceae --Cissus verticillata, Vitis tiliifolia

 

Included phloem strands derived either from parenchyma within the xylem or cambial activity.

❖ Phloem strands minute, circular to oval, evenly dispersed within the xylem

      • Loganiaceae --Strychnos mischerlichii, Strychnos guianensis.

      • Nyctaginaceae --Boerhavia scandens, Pisonia aculeata

      • Thymeleaceae --Lophostoma calophylloides

❖   Phloem strands of different sizes

      • Acanthaceae --Thunbergia grandiflora

      • Celastraceae --Cheiloclinium cognatum

      • Combretaceae -- Combretum sp.  

      • Malpighiaceae --Banisteriopsis nummifera, Dicella macroptera, Heteropterys, Mascagnia sp. Stigmaphyllon sp.

 

Successive production of cambial rings.

❖      Continuous concentric rings of xylem and phloem (stems cylindrical or nearly so)

         • Amaranthaceae --Chamissoa altissima, Gomphrena vaga, Hebanthe eriantha, Hebanthe pulverulenta,

               Pedersenia argentata,  Pedersenia macrophylla, Pedersenia volubilis

         • Apocynaceae --Odontadenia sp.

         • Celastraceae --Cheiloclinium sp., Peritassa laevigata, Salacia maburensis, Tontelea attenuata

         • Convolvulaceae --Dicranostyles ampla, Ipomoea murucoides, Ipomoea violacea, Turbina sp.

         • Dilleniaceae --Doliocarpus olivaceus, Doliocarpus sp., Pinzona coriacea,

         • Fabaceae --Machaerium sp.

         • Gnetaceae --Gnetum nodiflorum

         • Icacinaceae --Pleurisanthes artocarpi

        • Menispermaceae --Abuta grandifolia, Anomospermum bolivianum, Hyperbaena domingensis,

             Hyperbaena sp., Telitoxicum sp.

        • Nyctaginaceae --Bougainvillea sp.

        • Petiveriaceae --Seguieria americana

        • Polygalaceae --Bredemeyera lucida, Diclidanthera laurifolia

        • Polygonaceae --Antigonon cinerescens

❖      Continuous concentric arcs of xylem and phloem, stems flattened.

         • Celastraceae --Salacia cordata

         • Convolvulaceae --Turbina sp.

❖       Continuous unilateral arcs of xylem and phloem, stem flattened

          • Convolvulaceae --Maripa scandens

          • Fabaceae --Machaerium madeirense, Machaerium sp.

         • Menispermaceae --Abuta sp., Anomospermum sp., Curarea tecunarum

         • Polygalaceae --Securidaca diversifolia, Securidaca virgata

❖       Discontinuous concentric arcs or segments of xylem and phloem

         • Convolvulaceae -- Dicranostyles holostyla, Maripa scandens

        • Fabaceae --Canavalia villosa, Dalbergia sp., Machaerium madeirense, Machaerium sp., Rhynchosia sp., Schnella sp.

        • Icacinaceae --Pleurisanthes sp.

        • Petiveriaceae --Agdestis clematidea

        • Polygalaceae --Moutabea guianensis, Moutabea longifolia

        • Sapindaceae --Paullinia pseudota, Serjania grandifolia, Serjania meridionalis

 

Formation of additional vascular cylinders in the cortex or non-conducting secondary phloem.

• Cucurbitaceae--Gurania sp., Momordica charantia

• Euphorbiaceae --Dalechampia ficifolia; Dalechampia sp., Plukenetia serrata

• Rubiaceae --Chiococca alba

• Sapindaceae --Paullinia sp., Serjania caracasana, Serjania faveolata, Serjania inscripta,

     Serjania mexicana, Serjania pyramidata, Thinouia mucronata, Thinouia scandens, Thinouia sp.

 

Differential production of xylem and phloem in regions of the cambium resulting in phloem arcs or wedges (in early stages manifested as a wavy or lobed xylem).

❖       Cambium continuous

             • Asteraceae --Mikania sp.

             • Bignoniaceae --Perianthomega vellozoi

             • Boraginaceae --Tournefortia hirsutissima

             • Combretaceae --Combretum sp.

             • Fabaceae -- Schnella kunthiana

             • Malpighiaceae --Diplopterys pubipetala, Hiraea gracieana, Mascagnia sepium, Niedenzuella sp.,

                    Stigmaphyllon blanchetii, Stigmaphyllon floribundum, Thryallis laburnum

             • Passifloraceae --Passiflora amoena, Passiflora ferruginea

             • Sapindaceae --Paullinia baileyi, Paullinia pseudota, Thinouia mucronata

             • Trigoniaceae --Trigonia laevis (4 equidistant wedges)

❖         Cambium discontinuous (disrupted by continuous rays)

             • Acanthaceae --Ruellia sp.

             • Apocynaceae --Condylocarpon isthmicum

             • Asteraceae --Otopappus scaber

             • Bignoniaceae

                 ◦    4 phloem wedges --Adenocalymma inundatum, Adenocalymma schomburgkii, Amphilophium lactiflorum,

                           Callichlamis latifolia, Pleonotoma jasminifolia, Tanaecium pyramidatum, Tynanthus cognathus

                ◦    Multiples of 4 phloem wedges --Bignonia aequinoctialis, Dolichandra quadrivalvis, Dolichandra unquis-cati,

                           Lundia densiflora, Mansoa dificilis

            • Celastraceae --Celastrus liebmannii, Celastrus sp., Tontelea corymbosa, Tontelea fulginea, Tontelea glabra

            • Cucurbitaceae -- Cayaponia tatuya

            • Euphorbiaceae --Plukenetia volubilis

            •  Fabaceae -- Leptospron adenanthum

            • Passifloraceae --Passiflora glandulosa, Passiflora sp., Passiflora sp.

            • Plantaginaceae --Russelia contrerasii

            • Sapindaceae --Paullinia clavigera, Paullinia imberbis, Paullinia ingifolia, Paullinia latifolia, Paullinia rugosa,

                Paullinia turbacensis, Paullinia weinmanniaefolia, Serjania fuscopunctata, Serjania mexicana,

                Serjania reticulata, Urvillea stipularis 

 

Xylem cylindrical, surrounded by a continuous layer of phloem and bark.

❖       Rays inconspicuous

            • Apocynaceae --Allamanda cathartica, Marsdenia mexicana

            • Combretaceae --Combretum sp.

            • Connaraceae --Connarus sp., Rourea sp.

            • Euphorbiaceae --Mabea biglandulosa, Omphalea diandra

            • Melastomataceae --Adelobotrys sp.

            • Oleaceae --Jasminum fluminense, Jasminum multiflorum

            • Polemoniaceae --Cobaea scandens

            • Polygonaceae --Muehlenbeckia tamnifolia

            • Rhamnaceae --Gouania sp.

            • Rubiaceae --Uncaria guianensis

            • Sapindaceae --Paullinia capreolata, Paullinia wurdackii, Serjania foveata, Serjania mansiana

❖      Rays conspicuous

            • Acanthaceae --Ruellia inflata

            • Annonaceae --Guatteria scandens

            • Asteraceae --Dasyphyllum varians, Mikania hookeriana, Otopappus imbricatus, Piptocarpha triflora

            • Boraginaceae --Tournefortia bicolor

            • Cactaceae --Pereskia aculeata

            • Cannabaceae--Celtis iguanaea

            • Celastraceae --Curvea kappleriana, Hippocratea volubilis

            • Dichapetalaceae --Dichapetalum sp.

            • Dilleniaceae --Doliocarpus macrocarpus, Dilleniaceae indet.

            • Ericaceae --Vaccinium racemosum

            • Fabaceae --Dalbergia monetaria, Deguelia sp., Entada polyphylla, Machaerium sp., 

                    Mimosa hondurana, Piptadenia sp., Senegalia sp., Senna sp.

            • Gesneriaceae --Drymonia sp.

            • Hernandiaceae --Sparattanthelium sp.

            • Lamiaceae --Aegiphila vitelliniflora

            • Malpighiaceae --Hiraea crassipes, Mascagnia, Tetrapterys phlomoides, Tetrapterys sp.

            • Malvaceae --Byttneria pescapriifolia, Byttneria sp.

            • Marcgraviaceae --Souroubea guianensis

            • Olacaceae --Heisteria scandens            

            • Passifloraceae --Passiflora laurifolia ?

            • Petiveriaceae --Trichostigma octandrum

            • Piperaceae --Piper sp.

            • Polygalaceae --Securidaca sp.           

            • Polygonaceae --Coccoloba sp.

            • Rutaceae --Zanthoxylum foliolosum

            • Salicaceae --Casearia aculeata

            • Sapindaceae --Lophostigma plumosum, Paullinia fibrigera, Paullinia ingifolia,

                       Paullinia latifolia, Thinouia scandens

           • Schlegeliaceae --Schlegelia violacea

           • Siparunaceae --Siparuna lepidota

           • Solanaceae --Solandra boliviana, Solanum glaucescens

           • Urticaceae --Urera caracasana

           • Verbenaceae --Congea tomentosa, Petrea macrostachya, Petrea sp.

           • Violaceae --Amphirrhox longifolia, Anchietea pyrifolia, Calyptrion arborea

           • Vitaceae --Ampelocissus sp.