Comparative study of the inflorescence, spikelet and flower development in species of Cynodonteae (Chloridoideae, Poaceae)

Inflorescence morphology in Poaceae subtribes Hilariinae, Monanthochloinae, Boutelouinae, Scleropogoninae and Muhlenbergiinae (Cynodonteae, Chloridoideae) has been revisited recently, but inflorescence development remains largely unexplored. The aim of this study is to contribute additional information on the development of inflorescences in Cynodonteae by generating data on Distichlis, Bouteloua, Munroa, Erioneuron and Muhlenbergia and to compare them with results for other grasses. Using scanning electron microscopy images, we identified common developmental patterns among grasses and described developmental novelties for Bouteloua, Distichlis and Muhlenbergia. Novel developmental features are: The amphipetal initiation of second-order branches along the inflorescence of B. curtipendula, the elongation of the internodes of the inflorescence branches before floral development in M. asperifolius and â Type II' unisexual flowers in D. acerosa. Variable traits among studied species are: Inflorescence symmetry, direction of branch and spikelet initiation and differentiation, number of developing stamens, glume developmental patterns and timing of the arrest of gynoecium development during the formation of unisexual flowers. Our results allow us to postulate that a delicate balance of phytohormones may direct early development of grass inflorescence branching system by controlling direction of first-order branch differentiation. The approach used here provides a link between definitive structures and the underlying genetics.Fil: Pilatti, Vanesa. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias. Cátedra de Morfología Vegetal; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe; ArgentinaFil: Muchut, Sebastián Elías. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Cs.Agrarias. Departamento de Biologia Vegetal; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe; ArgentinaFil: Uberti Manassero, Nora Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral; ArgentinaFil: Vegetti, Abelardo Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe; Argentina. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias. Cátedra de Morfología Vegetal; ArgentinaFil: Reinheimer, Renata. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral; Argentin

Diversity of inflorescences in the Boutelouinae subtribe (Poaceae: Chloridoideae: Cynodonteae)

The Boutelouinae subtribe is comprised of one monophyletic genus, Bouteloua, with 57 species inhabiting the semi-arid regions of the New World. The inflorescences show significant structural variations, which provides an interesting system to examine their morphological evolution and identify characters and processes that may help to understand the group systematics. The structure of inflorescences was studied in 25 species of Bouteloua. All the species covered under this study have truncated polytelic inflorescences. Structural variations in the inflorescence unit among species may be accounted for by: (1) symmetry of the inflorescence unit, (2) total number of long primary branches, (3) total number of spikelets per branch, (4) number of perfect flowers per spikelet, (5) number of rudimentary flowers, and (6) reproductive system. Homogenization and truncation processes account for the diversity of mature inflorescences that exists in Bouteloua. In this work, we discuss the systematic and taxonomic value of the inflorescence in the Boutelouinae subtribe.Fil: Pilatti, Vanesa. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Cs.agrarias. Departamento de Biologia Vegetal; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Agrobiotecnologia del Litoral; ArgentinaFil: Vegetti, Abelardo Carlos. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Cs.agrarias. Departamento de Biologia Vegetal; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Agrobiotecnologia del Litoral; Argentin

Do leaves in Cyperoideae (Cyperaceae) have a multiple epidermis or a hypodermis?

In Cyperaceae, leaf anatomical characters, in particular the presence of a hypodermis or of a multiple epidermis, have contributed in taxonomic and phylogenetic studies. In this family, the leaf epidermis is often described as uniseriate, and the cells of the subepidermal layers having no chloroplasts are treated as hypodermis. Both tissues have a different ontogenetic origin and hence are not homologous. The aim of the present work was to verify the origin of the subepidermal layers in eight species belonging to Cyperoideae. All species studied presented multiple epidermal layers that were confirmed by leaf ontogeny. In Fimbristylis complanata, F. dichotoma, Pycreus flavescens and P. polystachyos the mature leaves present multiple epidermal layers with cells of the distinct layers similar in shape and size; in the other species studied these cells are different. Especially in the latter case, a multiple epidermis is easily interpreted erroneously as a hypodermis, possibly leading to erroneous evolutionary conclusions. Making correctly distinction between a hypodermis and a multiple epidermis, and hence in case of doubt investigating the origin of the questioned tissue, is compulsory in order to use both characters in a phylogenetic context. Though in the past often called ‘hypodermis’, our leaf ontogenetical observations show that in all species studied, the subepidermical layers constitute a multiple epidermis, originating from the protodermis.Fil: Martins, Shirley. Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho; BrasilFil: Pilatti, Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral; ArgentinaFil: Vegetti, Abelardo Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral; ArgentinaFil: Scatena, Vera Lucia. Instituto de Biociencias; Brasi

Mejoramiento genético de Panicum coloratum var. makarikariense

La expansión de cultivos extensivos es un fenómeno emergente tanto del cambio climático, que ha ampliado la superficie potencial para su producción, como del interés económico actual por los mismos. Como consecuencia la ganadería se ha visto expulsada hacia zonas marginales de menor aptitud productiva lo que impulsa la búsqueda de forrajes adaptados a condiciones edafo-climáticas limitantes. La mayor parte de los forrajes cultivados en este país son de los géneros Brachiaria y Panicum. Buenas productoras de forraje en cantidad y poseedoras de relativamente buena calidad, las especies forrajeras megatérmicas presentan en general, problemas de implantación, atribuidos frecuentemente a baja calidad de la semilla. Panicum coloratum es una especie perenne, estival, de polinización abierta y de origen africano. A partir de los distintos problemas y limitaciones acarreados por Panicum coloratum el grupo de trabajo de INTA EEA Rafaela llevó a cabo diferentes programas de mejoramiento con el fin de dar respuesta a ellos. Por un lado se propuso y se logró un material con mayor peso de semillas que alternativamente posea un embrión más vigoroso, para incrementar la posibilidad de lograr un buen inicio y desarrollo posterior de la pastura. Dicho material fue inscripto en el registro nacional de cultivares como Kapivera INTA y en este momento se encuentra en proceso de multiplicación. También se realizó un programa de mejoramiento por tolerancia a la salinidad. Además de estudiar parámetros que nos indicaron el mecanismo de tolerancia a la salinidad en la especie, nuestro objetivo fue comprobar si es posible aumentar la proporción de genotipos más tolerantes por medio de la selección genética. Nuestros resultados demostraron una respuesta favorable a la selección ya que comparadas con la población base, las plántulas provenientes de la selección presentaron mayor peso en condición salina a la vez que disminuyeron en menor medida su crecimiento en salinidad con respecto a aquellas que crecieron en condición no salina. Otro inconveniente que presenta Panicum coloratum es la caída de semilla que es el componente principal de la pérdida de rendimiento por la acumulación de genotipos dehiscentes en cultivos continuos por resiembra natural. Dado lo trabajoso de la medición de la dehiscencia, se estudió la co-variación entre caracteres de más fácil medida con la caída de las semillas. Desafortunadamente, nuestros resultados mostraron que no sería posible la selección indirecta para realizar una mejora para aumentar la retención de la semilla en P. coloratum var. makarikariense. En este momento, se están llevando a cabo ciclos de selección recurrente para retrasar la caída de semillas de manera de facilitar la cosecha de semillas de calidad en la especie y estudios para evaluar el efecto de hormonas y otros compuestos exógenos que podrían utilizarse para retrasar la dehiscencia de las semillas.Fil: Tomas, Maria Andrea. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Santa Fe. Estación Experimental Agropecuaria Rafaela; ArgentinaFil: Giordano, Mabel Cristina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Santa Fe. Estación Experimental Agropecuaria Rafaela; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe; ArgentinaFil: Cardamone, Luisina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Santa Fe. Estación Experimental Agropecuaria Rafaela; ArgentinaFil: Pilatti, Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Santa Fe. Estación Experimental Agropecuaria Rafaela; ArgentinaFil: Armando, L.. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Santa Fe. Estación Experimental Agropecuaria Rafaela; Argentin

Diversity, systematics, and evolution of Cynodonteae inflorescences (Chloridoideae–Poaceae)

The species of the Cynodonteae tribe show great morphological diversity in their reproductive structures. Previous studies where inflorescences were comparatively analysed in the context of phylogeny have shown that although grass inflorescences seem to be excessively variable, there are certain aspects of inflorescences that store relevant information on the evolution and systematics in Poaceae. We have analysed and compared the inflorescence structures of species belonging to the Hilariinae, Monanthochloinae, Scleropogoninae, and Muhlenbergiinae subtribes. Considering the most relevant morphological characters, the most recurrent types of inflorescences in the lineage were determined by means of a principal coordinates analysis. To understand the evolution of inflorescence morphology, ancestral reconstructions of inflorescence characters were performed using the Bayesian inference method. The results obtained demonstrate that the processes of homogenization and truncation might account for the diversity observed in adult inflorescences. Five different types of inflorescences were identified out of 36 theoretical possibilities. Amongst these, inflorescence type 1 (panicle of spikelets, with a terminal spikelet, non-homogenized, and bearing third- or higher-order branches) was found to be the most frequent in the studied group. Ancestral reconstructions of morphological characters allowed us to suggest that the ancestor of the group might have had an inflorescence with the form of a raceme of spikelets, non-truncated and bearing first-order branches. More complex inflorescences bearing no terminal spikelets and having branches of higher order might have diverged this lineage.Fil: Pilatti, Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias. Cátedra de Morfología Vegetal; ArgentinaFil: Muchut, Sebastián Elías. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias. Cátedra de Morfología Vegetal; ArgentinaFil: Uberti Manassero, Nora Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Agrarias; ArgentinaFil: Vegetti, Abelardo Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias. Cátedra de Morfología Vegetal; ArgentinaFil: Reinheimer, Renata. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral; Argentin

A developmental approach expanding the knowledge of inflorescence diversity in subtribe Eleusininae (Chloridoideae: Poaceae)

Within Chloridoideae, subtribe Eleusininae comprises 237 species with little morphological diversity in its inflorescence structure. This diversity may be explained by an evolution from complex (pyramidal shaped and highly branched) to simpler (digitated and barely branched) morphologies. However, only mature specimens have been studied; the developmental analyses of the inflorescences are rare. We analyzed the inflorescence, spikelet, and flower development of 17 species belonging to subtribe Eleusininae using scanning electron microscopy. In the early stages of the transition to flowering of the studied species, the inflorescence meristem elongates initiating primary branches acropetally. The differentiation of these branches along the main axis is either basipetal or amphipetal. Though the initiation of secondary branches along primary branches may be acropetal or amphipetal, their differentiation follows an amphipetal direction. The florets within spikelets are initiated acropetally. We found abnormal orientation of stamens and gynoecium within florets of Leptochloa chloridiformis. The analysis of the ontogeny enriched the current knowledge of inflorescences of the subtribe. In addition, the developmental patterns revealed the existence of more than one developmental pattern that leads to similar mature inflorescence forms. The results serve for future efforts on postulating trends of developmental patterns along Poaceae.Fil: Muchut, Sebastián Elías. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Pilatti, Vanesa. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Reutemann Arnolfo, Andrea Guadalupe. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Vegetti, Abelardo Carlos. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Reinheimer, Renata. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral; Argentin

Inflorescence diversity in subtribe Eleusininae (Poaceae: Chloridoideae: Cynodonteae)

We studied the inflorescences of 112 members of tribe Chloridoideae subtribe Eleusininae from a morphological and evolutionary perspective to identify the most frequent types and to explore the evolutionary history of selected inflorescence associated characters. Six characters were scored on adult specimens and a principal coordinate analysis was conducted to identify inflorescence types. To investigate the evolution of inflorescences we regenerated the phylogeny of the subtribe and performed ancestral character state reconstructions using parsimony methodology. All species have panicles of spikelets with pyramidal, digitate or single-branched appearances. The number of primary branches varies widely among species, although some species have a single primary branch. The lack of terminal spikelet (truncation) and the similarity among primary branches of the inflorescence (homogenization) characterize the majority of the subtribe. In Eleusininae, the spikelet may be uni-, two- or multi-flowered. We found 13 inflorescence types in the group among 72 putative inflorescence forms. About 75% of the species can be divided to five different inflorescence types. Ancestral state reconstruction suggests an evolutionary direction towards simpler inflorescences with spikelets that contain 1-2 florets.Fil: Muchut, Sebastián Elías. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina. Ministerio de Ciencia. Tecnología e Innovación Productiva. Agencia Nacional de Promoción Cientifíca y Tecnológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Pilatti, Vanesa. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe; ArgentinaFil: Uberti Manassero, Nora Graciela. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe; ArgentinaFil: Vegetti, Abelardo Carlos. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe; ArgentinaFil: Reinheimer, Renata. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe; Argentin

Trophotagma Enrichment Axes in Poaceae

This review is intended: (1) to interpret and characterize morphological variations observed in the structure of the enrichment axes, located below the terminal inflorescence in Poaceae; and (2) to study the relationship between the intensity of development of such axes and the size of terminal inflorescence. An important reduction in the development of the terminal inflorescence is generally accompanied by a significant development of enrichment axes. It is necessary to adequately characterize these enrichment axes, differentiating them from the terminal inflorescence. Since the intensive development of enrichment axes in synflorescences of many grass genera has caused misinterpretations of the inflorescence structure, to include them as parts of the terminal inflorescence.Fil: Muchut, Sebastián Elías. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias; ArgentinaFil: Pilatti, Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Santa Fe. Estación Experimental Agropecuaria Rafaela; ArgentinaFil: Uberti Manassero, Nora Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias; ArgentinaFil: Perreta, Mariel Gladis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias; ArgentinaFil: Vegetti, Abelardo Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentin

Mejoramiento genético de Melilotus albus

El cultivo de las especies de género Melilotus se incrementó notablemente al descubrirse su aptitud forrajera para ganado doméstico, especialmente en áreas con bajo potencial productivo. Desde INTA se ha propiciado el mejoramiento genético de M. albus por considerarse una especie clave para los sistemas ganaderos de zonas con limitantes, dada su amplia distribución en el territorio nacional y por su capacidad de adaptación a múltiples ambientes. A partir de una colección de materiales naturalizados que fueron colectados en diferentes condiciones ambientales, se inició un estudio de la variabilidad genética contenida en dicha colección, con el propósito de cuantificarla y sentar las bases para un programa de mejoramiento genético. Para ello, se realizaron análisis de diferentes marcadores moleculares sobre el conjunto de 8 poblaciones de la colección de INTA más una accesión selecta de la FCA de la Universidad Nacional del Litoral que resultaron igualmente informativos. Se demostró la existencia de amplia variación genética útil para realizar la selección. Tomando como punto de partida esta colección de M. albus se encontraron diferencias entre poblaciones en el poder germinativo de las semillas frente a condiciones crecientes de salinidad. Cuando dichas poblaciones fueron evaluadas en su respuesta al estado de plántulas, se encontraron diferencias en la producción de biomasa aérea y radical y en otros caracteres morfológicos tanto en condiciones nativas como frente al agregado de concentraciones crecientes de sal cuando crecían en hidroponía. El grado de tolerancia, fue diferente entre poblaciones, destacándose algunos materiales con mayor tolerancia que a la vez tuvieron alto crecimiento en un medio no salino. En 2011 INTA impulsó un plan de mejoramiento genético basado en las mismas poblaciones de la colección con el objetivo de aumentar la producción y calidad de forraje a través del incremento en la relación hoja: tallo y retrasar la floración para prolongar el periodo de utilización de la pastura. Después del primer ciclo de selección se eligieron poblaciones por su mejor producción de forraje y mejor relación hoja: tallo. Las evaluaciones se realizaron posteriormente sobre planta aislada, teniendo en cuenta la fecha de floración, se seleccionaron las plantas de ciclo más largo en cada sitio. A partir de las plantas seleccionadas en cada localidad se sembraron familias de medios hermanos en todos los sitios. Resultados preliminares confirmaron la existencia de una gran interacción genotipo x ambiente, lo que indicaría que los diferentes materiales elegidos hasta el momento tendrían un comportamiento diferente de acuerdo al lugar donde crecen.Fil: Tomas, Maria Andrea. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Santa Fe. Estación Experimental Agropecuaria Rafaela; ArgentinaFil: Iacopini, Maria Lorena. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Santa Fe. Estación Experimental Agropecuaria Rafaela; ArgentinaFil: de Marco, Noelí. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Santa Fe. Estación Experimental Agropecuaria Rafaela; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe; ArgentinaFil: Giordano, Mabel Cristina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Santa Fe. Estación Experimental Agropecuaria Rafaela; ArgentinaFil: Cardamone, Luisina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Santa Fe. Estación Experimental Agropecuaria Rafaela; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe; ArgentinaFil: Pilatti, Vanesa. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Santa Fe. Estación Experimental Agropecuaria Rafaela; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe; Argentin