Stigma morphology of Ficus L. (Moraceae) and its implications in fig-fig wasp mutualism

Orientador: Simone de Pádua TeixeiraTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A estrutura estigmática em Ficus merece destaque devido a sua diversidade morfológica no grupo, à formação do sinestigma e aos importantes aspectos evolutivos relacionados às vespas polinizadoras. A variação na morfologia estigmática observada em Ficus ocorre quanto à forma, à composição da superfície, à presença de exsudato e, quando presente, ao grau de coesão entre os estigmas que formam um sinestigma. Assim, este estudo propõe-se a investigar em detalhe a morfologia do estigma e do sinestigma, assim como o funcionamento do sinestigma, usando como modelos 29 espécies de Ficus, pertencentes a oito, de um total de 19 seções . Desta forma, a tese é estruturada em três capítulos. No primeiro capítulo, estigmas de oito espécies de Ficus pertencentes a diferentes linhagens, englobando sete seções, com modos de polinização e expressão sexual diferentes, foram observados em microscopia de luz e eletrônica de varredura. Além disso, selecionou-se Castilla elastica, espécie entomófila com polinização passiva, considerada grupo irmão de Ficus, para fins comparativos. Os resultados demonstraram a diversidade morfológica de estigma em Ficus, além de confirmarem a ocorrência de sinestigma em espécies com sistema de polinização ativa, sejam monoicas ou ginodioicas. Surpreendentemente, o entrelaçamento de ramos estigmáticos encontrado em Ficus, ocorre também em C. elastica, sugerindo a existência de um sinestigma como em Ficus. Para o segundo capítulo, 21 espécies de Ficus da seção Americana com polinização ativa foram estudadas quanto à presença e à morfologia de sinestigma. As dimensões do sicônio e de sua cavidade foram consideradas na discussão dos tipos de sinestigma encontrados. Todas as espécies apresentaram sinestigmas, com variações no número e grau de coesão de estigmas por sinestigma e na distância entre os sinestigmas. A presença de sinestigma não é influenciada pelo tamanho do sicônio, mas as dimensões da cavidade siconial podem determinar o grau de aproximação entre os sinestigmas. O terceiro capítulo propôs analisar o funcionamento do sinestigma e suas implicações na interação figueira-vespa de figo em seis espécies de Ficus da seção Americana, em especial por meio de observações do comportamento dos tubos polínicos no pistilo em microscopia de epifluorescência. Os resultados permitiram demonstrar tubos polínicos de morfologia atípica crescendo de um estigma em direção a outro, confirmando a importância do sinestigma na distribuição de tubos polínicos. Nossos dados confirmaram muitas proposições existentes na literatura sobre o tema e, principalmente, ao ampliar o número de espécies estudadas, contribuíram com o avanço no conhecimento da interação mutualística figueira-vespa de figoAbstract: The stigmatic structure in Ficus is an important characteristic to be investigated due to its morphological diversity in the group, to the synstigma occurrence, and to the important evolutionary aspects related to the pollinating wasps. The stigmatic morphology variation observed in Ficus manifests in the form, the surface composition, the exudate presence and, when present, the cohesion degree among the stigmas that form a sinestigma. So, this study aims to investigate in detail the stigma and synstigma morphology, as well as the synstigma functionality, using as models 29 species of Ficus, belonging to eight sections, of a total of19 sections. For this goal, three chapters were developed. In the first chapter, stigmas of eight species of Ficus belonging to the different lineages, with different pollination modes and sexual expression were observed by light and electron microscopy. In addition, the entomophilous species Castilla elastica, with passive pollination and considered sister group of Ficus, was selected for comparative purposes. The results demonstrated the high morphological diversity of the stigmas in Ficus, in addition to confirm the occurrence of synstigma in species with active pollination system, wether monoecious or ginodioecious. Surprisingly, the interwining of the stigmatic branches also occurs in C. elastica, suggesting the existence of synstigma as in Ficus. For the second chapter, 21 species of Ficus of section Americana with active pollination were studied to verify the presence and morphology of the synstigma. Measurements of the syconiua and their cavities were considered in order to classify the kind of synstigma found. All the species presented synstigmas, with variations in the stigmas number, the cohesion degree between the stigmas and the distance between the synstigmas. The presence of synstigma is not influenced by syconium size, but the cavity measurements can determine the degree of closeness between synstigmas. The third chapter proposed to analyze the synstigma functioning and its implications on the fig-fig wasp interaction in six species of Ficus of the section Americana, especially based on observations of the pistils in epifluorescence microscopy. It was observed pollen tubes, with atypical morphology, growing from one stigma towards another, confirming the importance of synstigma in the pollen tubes distribution. Our data confirmed many existing proposals in the literature on the subject, and is especially important becaused it is based on a high number of species. Because of it this study can be considered a great advance in the knowledge on the mutualistic interactions between figs and fig waspsDoutoradoBiologia VegetalDoutora em Biologia Vegetal2012/02374-2FAPESPCAPE

Pollen-pistil interaction in neotropical species of Indigofera L. (Leguminosae, Papilionoideae) under morphological approach

Orientador: Simone de Pádua TeixeiraDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: Indigofera L., terceiro maior gênero de Leguminosae, possui cerca de 700 espécies, tropicais e subtropicais, descritas como melitófilas, com hábitos variados, e ampla ocorrência em áreas degradadas e de Cerrado. Estudos prévios mostraram que o estigma de I. lespedezioides e I. suffruticosa é secretor e cuticularizado e que suas flores não produzem frutos por autopolinização espontânea. Assim, este trabalho avaliou a morfologia da interação pólen-pistilo em quatro espécies relacionadas e neotropicais de Indigofera: I. hirsuta, I. lespedezioides, I. suffruticosa e I. truxillensis. Pretendeu-se compreender o comportamento do grão de pólen e do tubo polínico no pistilo, em especial no estigma destas espécies, caracterizado como semi-seco. Grão de pólen, estigma, estilete e ovário de botões florais e flores foram observados em microscopias eletrônica e de luz. Testes para a detecção de substâncias foram realizados em grão de pólen e estigma. Polinizações induzidas foram realizadas visando à compreensão do sistema reprodutivo das espécies. O grão de pólen é harmomegático, tricolporado, prolato, com exina perfurada e pouco "pollenkitt". O estigma é revestido por cutícula sem poros, constituído por células secretoras e parcialmente delimitado por tricomas tectores. A secreção, hidrofílica e lipofílica, fica retida nos espaços intercelular e subcuticular. Após autopolinização e polinização cruzada, indivíduos das quatro espécies apresentaram grãos de pólen germinando no estigma e tubos polínicos crescendo pelo estilete até o ovário. Indigofera hirsuta foi a única espécie que produziu frutos por autopolinização espontânea. Nas quatro espécies, o grão de pólen adere-se ao estigma receptivo, reidrata-se e germina emitindo o tubo polínico que percorre os espaços intercelulares do tecido transmissor, cresce pelo espaço central ou pela margem do canal estilar, penetrando o óvulo pela micrópila, 6 a 24h após a polinização. A escassez de "pollenkitt", a secreção estigmática abundante e as visitas frequentes de abelhas sugerem que, nas espécies que não produzem frutos por autopolinização espontânea, a germinação polínica depende do polinizador para romper a cutícula do estigma possibilitando o contato do pólen com a secreção. Em I. hirsuta, a ruptura da cutícula deve ocorrer devido à pressão exercida pela secreção estigmática ou pelo contato com as anteras. Este trabalho confirma a presença de estigma semi-seco em Indigofera e sugere que I. hirsuta, I. lespedezioides, I. suffruticosa e I. truxillensis são espécies autocompatíveis, além de fornecer dados reprodutivos para este gênero e para a tribo Indigoferae, grupos pouco estudados sob este enfoqueAbstract: Indigofera is the third largest genus of Leguminosae with tropical and subtropical distribution, is considered melittophilous, with varied habits and wide occurrence in degraded areas and Cerrado ecosystems of Brazil. Previous research demonstrated that I. lespedezioides and I. suffruticosa have secretory stigma covered by cuticle and fruit are not produced by spontaneous self-pollination. Thus, this work evaluated the morphology of pollen-pistil interaction of four related and neotropical species of Indigofera: I. hirsuta, I. lespedezioides, I. suffruticosa and I. truxillensis. Pollen grain, stigma, style and ovary of flower buds and flowers were examined under electron and light microscopy. Tests to detect substances were made with pollen grain and stigma. Controlled pollinations were realized aiming at helping to understand the reproductive systems of these species. The pollen grain is harmomegathic, tricolporate, prolate, with perforated exine and a small quantity of pollenkitt. The stigma, considered semi-dry, is covered by a cuticle, partially covered by trichomes and has secretory cells. The hydrophilic and lipophilic secretion is retained in intercellular and subcuticular spaces. Pores were not found at the stigmatic cuticle. After self-pollination and cross-pollination experiments, individuals of four species had germinating pollen grains on stigma and pollen tubes growing by style toward ovary. Indigofera hirsuta was the only species that produced fruit after spontaneous self-pollination. The pollen grain adheres to the receptive stigma, rehydrates and germinates, emitting the pollen tube through the stigmatic cells spaces. The pollen tube passes through the intercellular spaces of the transmitting tissue and it grows through the central space of the style or around the edge of the style channel. The pollen tube penetrates the micropyle about 6 to 24h after pollination. The scarcity of "pollenkitt", the abundant stigmatic secretion, and the frequent visits of stingless bees suggest that, in the species that do not have spontaneous self-pollination, the pollen germination depends on the pollinator to break the stigmatic cuticle allowing the contact between pollen and stigmatic secretion. In I. hirsuta, the cuticle rupture may occur due to stigmatic secretion pressure. This study confirms the presence of a semi-dry stigma in Indigofera and suggests that I. hirsuta, I. lespedezioides, I. suffruticosa and I. truxillensis are self-compatible, providing reproductive data for these genera and for the tribe Indigoferae, groups that are poorly studied under this approachMestradoBiologia VegetalMestre em Biologia Vegeta

Anatomia foliar com implicações taxonômicas em espécies de ipês

Tendo em vista a dificuldade de identificação dos ipês brasileiros em estado vegetativo, este trabalho objetivou levantar caracteres que possibilitassem reconhecê-los pela anatomia foliar (lâmina foliar e pecíolo). Folhas de seis espécies de Handroanthus (ipês amarelos: H. chrysotrichus, H. ochraceus e H. serratifolius; ipê branco: H. roseo-albus; ipês roxos: H. heptaphyllus e H. impetiginosus) e de uma espécie de Tabebuia (ipês amarelo: T. aurea) foram preparadas para observação em microscopias de luz (exame histológico) e eletrônica de varredura (exame de superfície). Caracteres provenientes da anatomia foliar possibilitaram a diagnose dos ipês, sendo mais relevantes na lâmina foliar, o número de camadas da epiderme, a posição dos estômatos em relação às demais células epidérmicas, a presença de domácias, a presença de espessamento de parede das células parenquimáticas na margem, o tipo de mesofilo e a presença de parênquima paravenal; no pecíolo, destacaram-se seu formato, a forma das células epidérmicas e a presença de fibras na região interna do floema