Reproductive biology of Rourea induta Planch. (Connaraceae), a heterostylous species from the cerrado of Central Brazil

A heterostilia é um polimorfismo floral geralmente associado a sistemas genéticos de intramorfo incompatibilidade. Nós avaliamos aspectos reprodutivos da heterostilia de uma população de Rourea induta Planch. em uma área de cerrado de Brasília, DF. Foram conduzidos estudos sobre sua biologia floral, sistema reprodutivo, produção e maturação de frutos, germinação de sementes, fenologia reprodutiva e visitantes florais. As flores são pequenas (11 mm de diâmetro), com morfologia simples e possuem dois grupos de cinco estames de comprimentos diferentes e cinco pistilos. O comprimento médio de estames e pistilos diferiu significativamente entre o morfo brevistilo e o longistilo. No entanto, não houve hercogamia recíproca completa entre os dois morfos florais. Os dois morfos são intramorfo incompatíveis, mas o morfo brevistilo é completamente auto-incompatível enquanto o longistilo é parcialmente autocompatível. Apesar das diferenças na morfologia floral e no sistema reprodutivo entre os morfos, estes apresentam igual sucesso reprodutivo em condições naturais, uma vez que a produção e a maturação de frutos por planta e a taxa de germinação das sementes não diferiram significativamente. A população de R. induta apresentou floração tipo "pulsed bang" com alta sincronia intra-individual e inter-individual de floração. Grande variedade de insetos, principalmente pequenas abelhas sociais, foi observada visitando as flores. Nossos resultados sugerem que a auto-incompatibilidade parcial, a incompatibilidade intramorfo e as diferenças nas alturas dos verticilos reprodutivos entre os dois morfos reduzem os níveis de autogamia em R. induta. Em última análise, a maior produção de frutos por polinização intermorfo, promoveu a razão isoplética na população estudada e indicou que R. induta é dependente dos polinizadores para a reprodução sexuada.Heterostyly is a floral polymorphism usually associated to intramorph-incompatible mating system. We evaluated reproductive aspects of heterostyly in a Rourea induta Planch. population in a cerrado area of Brasília, Central Brazil. Analyses of the floral biology, breeding systems, fruit set and maturation, seed germination, reproductive phenology and floral visitors of were conducted. The flowers are small (about 11 mm diameter), with single morphology, and have five pistils and two sets of five stamens of unequal lengths. The average lengths of stamens and pistils were significantly different between thrum and pin morphs. However, complete reciprocal herkogamy was not found between stamen and pistil lengths of the two floral morphs. Both morphs are intramorph-incompatible. However, thrums are completely self-incompatible while pins are partially self-compatible. In spite of the differences in the floral morphology and breeding system, the two morphs had similar reproductive success in natural condition. The two floral morphs did not differ significantly in terms of fruit setting and maturation or seed germination rate. Rourea induta produced abundant flowers daily over two short events ("pulsed bang" flowering) and most plants in the population flowered synchronously. Many species of insects, mainly small social bees, were observed visiting the flowers. Our results suggest that partial self-incompatibility, intramorph-incompatibility, and differences between morphs in lengths of stamens and pistils reduced autogamy levels in R. induta. Ultimately, the higher fruit setting by intermorph pollination promotes isoplety and indicates that sexual reproduction in R. induta population depends on pollinators services

Biologia reprodutiva e distilia em Palicourea rigida H. B. & K. (Rubiaceae) em Cerrados do Brasil Central

A distilia é um polimorfismo floral mais freqüente entre as espécies de Rubiaceae do que em qualquer outro grupo das Angiospermas. Palicourea rigida é uma espécie de Rubiaceae, amplamente distribuída nos cerrados brasileiros e em outras áreas de savanas neotropicais. O presente trabalho buscou estudar a biologia floral e reprodutiva de populações de P. rigida comparando as características associadas à heterostilia e a ocorrência de assimetrias entre os morfos florais. O trabalho foi realizado na Fazenda Água Limpa, Brasília, entre 1993 e 1995; no Parque Estadual da Serra de Caldas Novas-GO e na RPPN do Clube Caça e Pesca Itororó de Uberlândia-MG em 2005 e 2006. As populações foram caracterizadas quanto à densidade, altura e razão entre morfos dos indivíduos floridos. Foram investigadas diferenças na morfometria, produção de néctar, sucesso reprodutivo e reações de incompatibilidade. A floração foi longa, praticamente durante toda a estação chuvosa. As flores eram claramente distílicas e com hercogamia recíproca, apresentaram néctar como recompensa e duraram apenas um dia. Apesar de diferirem em densidade e altura dos indivíduos, as populações foram predominantemente isopléticas. A produção de néctar variou em volume e concentração, mas não foi associada a cada um dos morfos. A espécie mostrou-se marcadamente autoincompatível, mas o sucesso reprodutivo foi sempre alto e independente do morfo floral. Houve diferença nos locais de formação das barreiras de incompatibilidade semelhante ao observado para outras Rubiaceae. Os principais visitantes florais e polinizadores foram os beija-flores Colibri serrirostris e Eupetomena macroura. A alta produção de frutos indica que os polinizadores efetivamente transportaram quantidades suficientes de grãos de pólen compatíveis entre os morfos, apesar de comumente apresentarem comportamento territorial.Distyly is a floral polymorphism more common among the Rubiaceae than in any other angiosperm group. Palicourea rigida is a typically distylous species of the Rubiaceae widely distributed in the Brazilian Cerrados. This work aimed to study the floral biology and breeding system of P. rigida in order to verify if there wasasymmetry between floral morphs. The work was carried out at Fazenda Água Limpa, Brasília-DF, from 1993 to 1995; and at Serra Caldas Novas State Park-Goias and in Clube Caça e Pesca Itororó de Uberlândia-Minas Gerais in 2005 and 2006. Density, height and pin/thrum ratio were assessed for flowering individuals in all areas. Plants were investigated for differences in floral morphology, nectar production, reproductive success and site of self incompatibility reactions. Blooming period was long and concentrated during the rains. Flowers were clearly distylous and with reciprocal herkogamy. They produced nectar and lasted for a single day. In spite of differences in density and height, populations were mostly isoplethic. Nectar production varied in volume and concentration but the differences could not be associated with floral morphs. The species is self-incompatible but reproductive success was always high and independent of floral morphs. There were differences in the site of incompatibility barriers between floral morphs, which were similar to those observed for other Rubiaceae. The main floral visitors and pollinators were the hummingbirds Colibri serrirostris and Eupetomena macroura. High fruit-set indicates that the pollinators transported enough compatible pollen grains between floral morphs, despite their territorial behavior

Atypical mating system in two Rubiaceae species : distyly with partial self-incompatibility in the thrum morph?

Espécies distílicas possuem populações com dois morfos florais. O morfo longistilo possui flores com pistilos longos e estames curtos e o morfo brevistilo, pistilos curtos e estames longos. Normalmente, os morfos apresentam um sistema heteromórfico de incompatibilidade e os morfos estão em uma razão de 1:1 (isopletia) nas populações. Diferentes variações podem ser encontradas em espécies distílicas, como a presença de autocompatibilidade, anisopletia e variações no nível de reciprocidade entre anteras e estigmas dos dois morfos. O objetivo desse trabalho foi investigar a ocorrência das características distílicas em duas espécies de Rubiaceae. Para isso, a razão dos morfos, a hercogamia recíproca, o sistema de incompatibilidade e os visitantes florais de Psychotria deflexa e Declieuxia fruticosa foram estudados. Ambas as espécies apresentaram os dois morfos em proporção semelhante, altos valores de reciprocidade entre a altura dos verticilos sexuais dos morfos florais e apenas insetos como visitantes florais. O morfo brevistilo das duas espécies apresentou autoincompatibilidade parcial. Dentro de Rubiaceae, mesmo em grupos filogenéticos distintos, o relaxamento ou quebra da distilia parece ocorrer em padrões similares e comumente tal variação é mais comum no morfo longistilo. Para as espécies estudadas, mesmo com a pseudocompatibilidade do morfo brevistilo, as populações apresentaram proporção igual dos morfos, indicando que fatores como a alta hercogamia recíproca e, possivelmente, o serviço de polinização podem promover a manutenção da isopletia característica da distilia.Distylous species have populations with two floral morphs. The pin morph has long pistils and short stamens while the thrum morph presents short pistils and long stamens. Usually heterostylous plants present a diallelic system of incompatibility and morphs occur in a 1:1 ratio (isoplethy) in the populations. Different forms of variations occur in distylous species, such as the presence of self-compatibility, anisoplethy and variation in the reciprocity level between anthers and stigmas of the two floral morphs. The aim of this study was to investigate the occurrence of the distylous characteristics in two Rubiaceae species. For this purpose, morph ratio, reciprocal herkogamy, incompatibility system and flower visitors of Psychotria deflexa and Declieuxia fruticosa were studied. Both species have the two floral morphs in equal ratio, high reciprocity values for height of the reproductive whorls of the floral morphs and were visited only by insects. However, the thrum morph on both species presented partial self-incompatibility. Within the Rubiaceae, even in distinct phylogenetic groups, weakening or breakdown of distyly seems to occur in similar patterns, but deviations in the incompatibility system have been mostly recorded for the pin morph of distylous species. In the studied species the populations had equal morph ratio despite the pseudocompatibility of the thrum morph, which indicates that factors such as high reciprocal herkogamy and possibly efficient pollination services could promote the maintenance of distyly in these species

Towards a unified terminology for angiosperm reproductive systems

Angiosperms display an enormous diversity of forms, functions and strategies when it comes to reproduction. This multiplicity has been translated into several terminological concepts and contexts, which have facilitated further research. On the other hand, the use of terms that address the reproduction of flowering plants has been shown to be inconsistent in the literature, complicating communication among specialists. Key terms, such as “reproductive system”, “mating system” and “sexual system”, among others, have been frequently cited as synonyms, and even used in different circumstances. This review proposes to establish a consistent nomenclatural classification in the field of angiosperms reproductive biology in order to facilitate communication among researchers. Specific terms related to angiosperm reproduction are conceptualized and distributed into five general systems: four related to sexual reproduction (sexual, floral, incompatibility and mating systems); and one related to asexual reproduction (apomictic systems). Our proposal is not to establish a natural classification, but rather to provide a general overview of the main concepts that were grouped here in an artificial and functional manner. Our aim is to advance the field of reproductive biology of angiosperms with consistent and well-defined applications of relevant terminologies

Data standardization of plant-pollinator interactions

Background: Animal pollination is an important ecosystem function and service, ensuring both the integrity of natural systems and human well-being. Although many knowledge shortfalls remain, some high-quality data sets on biological interactions are now available. The development and adoption of standards for biodiversity data and metadata has promoted great advances in biological data sharing and aggregation, supporting large-scale studies and science-based public policies. However, these standards are currently not suitable to fully support interaction data sharing. Results: Here we present a vocabulary of terms and a data model for sharing plant–pollinator interactions data based on the Darwin Core standard. The vocabulary introduces 48 new terms targeting several aspects of plant–pollinator interactions and can be used to capture information from different approaches and scales. Additionally, we provide solutions for data serialization using RDF, XML, and DwC-Archives and recommendations of existing controlled vocabularies for some of the terms. Our contribution supports open access to standardized data on plant–pollinator interactions. Conclusions: The adoption of the vocabulary would facilitate data sharing to support studies ranging from the spatial and temporal distribution of interactions to the taxonomic, phenological, functional, and phylogenetic aspects of plant–pollinator interactions. We expect to fill data and knowledge gaps, thus further enabling scientific research on the ecology and evolution of plant–pollinator communities, biodiversity conservation, ecosystem services, and the development of public policies. The proposed data model is flexible and can be adapted for sharing other types of interactions data by developing discipline-specific vocabularies of terms.Fil: Salim, José A. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Saraiva, Antonio M.. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Zermoglio, Paula Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones En Recursos Naturales, Agroecologia y Desarrollo Rural. - Universidad Nacional de Rio Negro. Instituto de Investigaciones En Recursos Naturales, Agroecologia y Desarrollo Rural.; ArgentinaFil: Agostini, Kayna. Universidade Federal do São Carlos; BrasilFil: Wolowski, Marina. Universidade Federal de Alfenas; BrasilFil: Drucker, Debora P.. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuaria (embrapa);Fil: Soares, Filipi M.. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Bergamo, Pedro J.. Jardim Botânico do Rio de Janeiro; BrasilFil: Varassin, Isabela G.. Universidade Federal do Paraná; BrasilFil: Freitas, Leandro. Jardim Botânico do Rio de Janeiro; BrasilFil: Maués, Márcia M.. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuaria (embrapa);Fil: Rech, Andre R.. Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri; BrasilFil: Veiga, Allan K.. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Acosta, Andre L.. Instituto Tecnológico Vale; BrasilFil: Araujo, Andréa C. Universidade Federal do Mato Grosso do Sul; BrasilFil: Nogueira, Anselmo. Universidad Federal do Abc; BrasilFil: Blochtein, Betina. Pontificia Universidade Católica do Rio Grande do Sul; BrasilFil: Freitas, Breno M.. Universidade Estadual do Ceará; BrasilFil: Albertini, Bruno C.. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Maia Silva, Camila. Universidade Federal Rural Do Semi Arido; BrasilFil: Nunes, Carlos E. P.. University of Stirling; BrasilFil: Pires, Carmen S. S.. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuaria (embrapa);Fil: Dos Santos, Charles F.. Pontificia Universidade Católica do Rio Grande do Sul; BrasilFil: Queiroz, Elisa P.. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Cartolano, Etienne A.. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: de Oliveira, Favízia F. Universidade Federal da Bahia; BrasilFil: Amorim, Felipe W.. Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho; BrasilFil: Fontúrbel, Francisco E.. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso; ChileFil: da Silva, Gleycon V.. Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações. Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia; BrasilFil: Consolaro, Hélder. Universidade Federal de Catalão; Brasi

Data standardization of plant–pollinator interactions

Background: Animal pollination is an important ecosystem function and service, ensuring both the integrity of natural systems and human well-being. Although many knowledge shortfalls remain, some high-quality data sets on biological interactions are now available. The development and adoption of standards for biodiversity data and metadata has promoted great advances in biological data sharing and aggregation, supporting large-scale studies and science-based public policies. However, these standards are currently not suitable to fully support interaction data sharing. Results: Here we present a vocabulary of terms and a data model for sharing plant–pollinator interactions data based on the Darwin Core standard. The vocabulary introduces 48 new terms targeting several aspects of plant–pollinator interactions and can be used to capture information from different approaches and scales. Additionally, we provide solutions for data serialization using RDF, XML, and DwC-Archives and recommendations of existing controlled vocabularies for some of the terms. Our contribution supports open access to standardized data on plant–pollinator interactions. Conclusions: The adoption of the vocabulary would facilitate data sharing to support studies ranging from the spatial and temporal distribution of interactions to the taxonomic, phenological, functional, and phylogenetic aspects of plant–pollinator interactions. We expect to fill data and knowledge gaps, thus further enabling scientific research on the ecology and evolution of plant–pollinator communities, biodiversity conservation, ecosystem services, and the development of public policies. The proposed data model is flexible and can be adapted for sharing other types of interactions data by developing discipline-specific vocabularies of termsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio

Biologia reprodutiva de duas espécies de Rubiaceae de mata de galeria do Triângulo Mineiro-MG

Rubiaceae is the largest family with distylous species among the Angiosperms. This floral polymorphism may vary in form and degree leading to homostyly, monomorphism and dioecy, either in populations of the same species or between species of typically distylous genera. The objective of this study was to know the floral biology, including pollination and breeding systems of two Rubiaceae species common in gallery forest of Triângulo Mineiro, MG. Psychotria carthagenensis Jacq. and Manettia cordifolia Mart.. The study was carried out in The Panga Ecological Station and riverside of the Uberabinha (Uberlândia, MG), and complemented with observations of botanic material deposited in herbaria of the region. P. carthagenensis is a understory shrub with small, bee pollinated white flowers. The specie is clearly distylous with two markedly different morphs and reciprocal herkogamy. However, the studied population showed a large deviation from isoplethy (149 pin individuals and only one thrum), alongside self-compatibility condition. Data of herbaria and observations in other area of forest indicated that others populations may show isplethy or dominance of the pin morph, of form that monostyly is a characteristic of isolate populations and not of the specie in general. M. cordifolia is a vine with flowers characteristics typical of hummingbird pollination syndrome, such as red tubular corolla, abundant nectar and absence of odor. The main pollinator was the hummingbird Phaetornis pretrei. The plant cannot be considered a typically distylous specie, although it is in a genera known as distylous. The observed characteristics indicate a specie with pin-monomorphy, probably derived of a distylous ancestral. Controlled pollinations showed a self-incompatible and non-apomictic species. In general, variations in heterostylous characteristics can be associated with different factors but are result of either a crossing-over inside the supergene that controls the distyly or vegetative growth. In ecological terms, the pin morph may have selective advantages over the thrum morph, given the exsert position of the stigma; creating an asymmetry on the pollen flow towards the pin morph. These advantages associated with selfcompatibility may result in pin-monomorphic populations or even give rise to monostylous species in distylous groups. It is important to notice that although the species studied here may be seen as stages in this process, Manettia cordifolia has acquired, possibly anew, a self-sterility mechanism. The absence of information on the distyly genetic control in the Rubiaceae family makes difficult to interpret the variations observed on the present study. Information on the geographic distribution and phylogeny of the groups would be helpful to understand the situation of the species and the origin of these characteristics.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorMestre em Ecologia e Conservação de Recusos NaturaisRubiaceae é a maior família que contém espécies distílicas dentro das Angiospermas. Espécies com este polimorfismo floral podem apresentar variações de diferentes formas e graus, tais como: originar derivações como homostilia, monomorfia e dioicia ou apresentar variações tanto entre populações distílicas da mesma espécie, quanto entre gêneros e espécies tipicamente distílicos. Este estudo teve como objetivo conhecer a biologia floral, incluindo a polinização e o sistema reprodutivo, de duas espécies de Rubiaceae comuns em mata de galeria do Triângulo Mineiro, Psychotria carthagenensis Jacq. e Manettia cordifolia Mart.. O estudo foi realizado na Estação Ecológica do Panga e margens do Rio Uberabinha (Uberlândia, MG) e complementado com observações de material botânico depositado em herbários da região. Psychotria cathagenensis é um arbusto com flores brancas, pequenas, polinizadas por abelhas. A espécie é claramente distílica com dois morfos distintos e hercogamia recíproca. Entretanto, a população estudada apresentou um grande desequilíbrio na isopletia (149 indivíduos longistilos e apenas um brevistilo) juntamente com a condição de autocompatibilidade. Dados de herbário e observações em outras áreas de matas indicaram que outras populações podem apresentar isopletia ou dominância do morfo longistilo, de modo que a monostilia é uma característica de populações isoladas e não da espécie como um todo. Manettia cordifolia é uma liana com flores com características típicas da síndrome de ornitofilia, ou seja, coloração vermelha, néctar abundante e ausência de odor. Seu polinizador principal foi o beija-flor Phaetornis pretrei. A espécie não foi considerada tipicamente distílica, apesar de estar dentro de um gênero tido como distílico. Suas características sugerem uma espécie com monomorfismo longistílico, provavelmente derivado de um ancestral distílico, pois não foram encontrados indivíduos brevistilos Os testes de polinizações controladas indicam que a espécie é auto-incompatível e não apomítica. De um modo geral, variações nas características heterostílicas podem estar associadas a vários fatores ecológicos, todavia é possibilitada por eventos de cross-over do supergene que controla a distilia ou por multiplicação vegetativa de plantas de um dos morfos florais. Em termos ecológicos, o morfo longistilo pode ter vantagens seletivas sobre o brevistilo, dado o posicionamento exserto do estigma, gerando assimetria no fluxo de pólen. Estas vantagens associadas à autocompatibilidade podem levar a predominância das plantas longistilas em populações e mesmo a formação de espécies monostílicas. Cabe notar que, apesar das espécies estudadas parecerem estágios diferentes do processo descrito, em Manettia cordifolia ocorreu a aquisição, provavelmente secundária, de mecanismos de auto-esterilidade. A interpretação dos resultados obtidos é dificultada pela ausência de informações sobre o controle genético da heterostilia nas Rubiaceae. Informações sobre a distribuição geográfica e sobre a filogenia dos grupos poderão ajudar a entender melhor a situação das espécies e o surgimento destas característic