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DESENVOLVIMENTO ESTRUTURAL ASSOCIADO À BIOLOGIA REPRODUTIVA DE MYRTACEAE.pdf
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA UFSC
CENTRO DE CINCIAS AGRRIAS
DEPARTAMENTO DE FITOTECNIA
Programa de Ps-Graduao em Recursos Genticos Vegetais
DESENVOLVIMENTO ESTRUTURAL ASSOCIADO
BIOLOGIA REPRODUTIVA DE Campomanesia xanthocarpa O.
Berg (MYRTACEAE)
Florianpolis - SC
2013
CRISTINA MAGALHES RIBAS DOS SANTOS
DESENVOLVIMENTO ESTRUTURAL ASSOCIADO
BIOLOGIA REPRODUTIVA DE Campomanesia xanthocarpa O.
Berg (MYRTACEAE).
Programa de Ps-graduao em
Recursos Genticos Vegetais, rea de
Concentrao em Recursos Genticos
Vegetais: Doutorado, no Centro de
Cincias Agrrias da Universidade
Federal de Santa Catarina (UFSC).
Orientador: Prof. Dr. Miguel Pedro
Guerra
Co-orientadora: Profa. Dr
a. Marisa
Santos
Florianpolis - SC
2013
Hoje me dou conta de que todas as coisas tm seu prprio momento
e que todo momento chega ao fim. Hoje me dou conta de que todas
as coisas desempenham um papel divino em nossas vidas e nos
enriquecem. Hoje me dou conta de que existe um novo agora,
com novos momentos, com outros objetivos. Nesse
momento encho-me de luz e alegria e agradeo
por tudo o que vivi! (Iyanla Vanzant)
Para Carlos Fernando e Ana Laura,
fiis e valentes companheiros
nesta caminhada.
Com todo meu amor!
AGRADECIMENTOS
Ao Programa de Ps-Graduao em Recursos Genticos
Vegetais, da Universidade Federal de Santa Catarina.
Ao Professor Dr. Miguel Pedro Guerra por ter acolhido e
orientado este trabalho, oportunizando meu crescimento profissional.
Professora Dra. Marisa Santos pela pacincia e orientao
competente neste processo de aprendizagem.
Familia Agapito, proprietria do stio onde esto as plantas de
Campomanesia xanthocarpa. Sem a oportunidade para as coletas, seria
muito difcil desenvolver todas as etapas deste trabalho.
Para Cres A. Ribas Hubner, porque sempre est presente nos
momentos importantes da minha vida.
RESUMO
Os recursos genticos de um pas, com rica diversidade biolgica como
o Brasil, possuem expressivo potencial de uso para a alimentao
humana e animal, obteno de fibras, pigmentos, condimentos, energia,
princpios ativos para produo de medicamentos, alm de
representarem um reservatrio de adaptabilidade gentica frente s
mudanas ambientais. As Mirtceas nativas destacam-se como fonte
potencial para diversos usos, por isso, existe a necessidade de melhor
estudar esses recursos. Neste sentido, o presente trabalho buscou
elucidar aspectos ligados biologia reprodutiva da Guabirobeira
(Campomanesia xanthocarpa O. Berg.) associados ao desenvolvimento
estrutural dos botes florais, elucidar os aspectos estruturais da
fecundao cruzada e de um possvel mecanismo de
autoincompatibilidade atuante, bem como estudar o desenvolvimento de
frutos, sementes e embries. Os resultados mostraram que a etapa de
florescimento dura, em mdia, 18 dias podendo-se dividir os estdios de
desenvolvimento dos botes florais em B, C, D1, D2, E (estdio balo) e
F (antese). O desenvolvimento dos andrfitos mostrou que os mesmos
so capazes de emitir o tubo polnico a partir do estdio D1. Em relao
ao desenvolvimento dos rudimentos seminais, a partir do estdio D1
ocorreu a intensificao da formao das estruturas de proteo e a
formao do saco embrionrio, embora este se complete somente no
estdio E. A espcie investe em estruturas de proteo nas spalas
(cutcula, glndulas de leo e tricomas) e em mecanismos ligados rota
transpiratria estomtica e fotossntese (abundncia de complexos
estomticos e cloroplastos). As ptalas servem de mecanismo de
proteo ao androceu e ao gineceu at a antese, devido presena de
glndulas de leo e ao formato convexo das clulas. O androceu
polistmone provavelmente assume papel de atrao aos polinizadores
pela abundncia de plen e material proteico que produz, alm de
desenvolver as anteras que garantem a produo de gametas funcionais
e facilitam a sua disperso no momento da antese, favorecendo a
polinizao cruzada. O gineceu estrutura-se de forma a facilitar a adeso
e a germinao dos gros de plen compatveis, o crescimento dirigido
dos tubos polnicos, a cpula e a descarga dos gametas nos rudimentos
seminais, com a consequente singamia, promovendo, assim a
fecundao. As glndulas de leo e os tricomas secretores so
estratgias extras adotadas pela espcie, no sentido de preservar as
partes florais dos estresses ambientais, biticos e abiticos, a fim de
garantir a perpetuao e a ocupao de novos espaos em seu hbitat
natural. O plen coletado na fase balo de desenvolvimento dos botes
florais pode ser utilizado em polinizaes controladas e esta espcie
apresenta alta eficincia reprodutiva, pois os tubos polnicos germinam
duas horas aps a polinizao cruzada, crescendo rapidamente e de
forma organizada, do estigma ao ovrio, com a penetrao nos
rudimentos seminais trs dias depois. Devido ao comportamento dos
tubos polnicos depois da polinizao geitonogmica pode-se concluir
que existe barreira autofecundao, sendo a Incompatibilidade
Homomrfica Gametoftica o mecanismo que melhor explica este
comportamento. Os frutos levam, cerca de, 42 dias para se
desenvolverem num padro sigmoidal que pode ser dividido em 5
estdios. Devido s estruturas ovarianas formadoras do fruto j estarem
presentes na pr-antese, esta fase de desenvolvimento da flor foi
includa como estdio I. O estdio II o mais longo (30 dias) e abrange
eventos como a fecundao e a embriognese (proembries, embries
globulares, embries nos estdios cordiforme e de torpedo, at sua
forma mirtide definitiva). O estdio III marca o incio do
amadurecimento perceptvel dos frutos atravs da mudana de colorao
e aumento em dimetro. O estdio IV um perodo de 2 dias com
amadurecimento pleno dos frutos e aprimoramento de padres
sensoriais. O estdio V o incio da rpida senescncia dos frutos da
espcie. Os frutos apresentam estruturas de proteo desde a epiderme
(tricomas e glndulas de leo) at as regies mais internas. Para garantir
a disperso das sementes, a espcie investiu na regio mediana do
pericarpo, formada por tecido parenquimtico rico em substncias
nutritivas que garantem a recompensa para os dispersores. As sementes
esto estruturadas de modo a proteger o embrio (cobertura com
mucilagem e substncias oriundas das glndulas de leo, reserva
alimentar no eixo hipoctilo-radicular e na hipstase), mas a
caracterstica recalcitrante e o curto perodo de viabilidade dificultam
sua utilizao.
Palavras-chave: Campomanesia xanthocarpa, biologia reprodutiva,
desenvolvimento estrutural, polinizao cruzada, autoincompatibilidade.
ABSTRACT
Genetic resources of a rich biodiversity country such as Brazil, have
high use potential for human and animal consumption, obtaining fibers,
pigments, spices, active principles for drug production, and represent a
pool of genetic adaptability in relation to environmental changes. Native
Mirtaceae species stand out as a potential source for several uses.
Taking this into account the present work seeks to elucidate aspects of
the reproductive biology of Guabirobeira (Campomanesia xanthocarpa
O. Berg) associated to the structural development of the flower buds, as
well as to elucidate the structural aspects of cross-fertilization and a
possible mechanism of self-incompatibility active and to follow the
development of fruits, seeds and embryos. The results showed that the
flowering stage takes about 18 days, dividing the development of floral
buds in B, C, D1, D2, E (balloon stage) and F (total opening of the
flower) stages. The pollen grains are able to emit the pollen tube starting
from D1 stage. After the stage D1 it takes place the intensification of
protective structures and the formation of the embryo sac, although this
is complete only in E stage. The species invests in protective structures
on the sepals (cuticle, oil glands and trichomes) and mechanisms related
to transpiratory, photosynthetic and stomatal routes (stomatal complexes
and chloroplasts). The petals are protection mechanisms for the
androecium and the gynoecium until the complete flower opening, due
to the presence of the oil glands and the convex shape of the cells that
form a barrier around the reproductive organs. The androecium poly-
staminate probably assumes the role of pollinator attraction due to the
abundance of pollen and protein material, in addition to developing
anthers which guarantee the production of functional gametes and
facilitate their dispersion at the anthesis, favoring cross pollination. The
gynoecium is structured to facilitate the adhesion and the germination of
the compatible pollen grains, directing the growth of pollen tubes, thus
facilitating coupling and the discharge of the gametes in the seminal
rudiments with consequent syngamy and fertilization. Oil glands and
trichomes are other strategies adopted by the C. xanthocarpa in order to preserve the flowers of environmental, biotic and abiotic stresses, to
ensure the perpetuation of this species and the occupation of new spaces
in their natural habitat. The pollen collected in the balloon stage of
flower buds can be used in controlled pollinations. This species shows
high reproductive efficiency because the pollen tubes germinate two
hours after cross-pollination, growing rapidly and in an organized
manner, the stigma to the ovary with penetration, three days later, in the
seminal rudiments. Due to the behavior of pollen tubes after self-
pollination, it can be concluded that there is a barrier to self-fertilization
and homomorphic gametophytic incompatibility is the mechanism that
best explains this behavior. The fruits take approximately 42 days to
develop, following a sigmoid pattern that can be divided into 5 stages.
The pre anthesis already had ovarian structures formative of the fruit
and thus this phase of flower development was adopted as stage I. The
stage II is the longest (30 days) and encompasses events like as
fertilization and embryogenesis (pro embryos, globular embryos, the
embryos in the cordate and torpedo stages, until its final form mirtide).
The III stage marks the beginning of the perceptible ripening of fruits by
changing color and increase in diameter. The stage IV is a rapid period
(2 days) for full ripening of fruits with enhancement of sensory patterns.
The V is the beginning stadium of rapid senescence of the fruits of this
species. The fruits have protective structures from the epidermis
(trichomes and oil glands) to the more internal regions of the pericarp.
In order to ensure seed dispersion, this species has invested in the
median region of the pericarp, through the presence of the parenchymal
tissue rich in nutrients, ensuring rewards for dispersers. The seeds are
structured to protect the embryo (covering it with mucilage and
substances contained in the oil glands and through the food reserves in
the root-hypocotyl axis and hypostasis) but the recalcitrant characteristic
and short viability of the seeds, hinders its use.
Keywords: Campomanesia xanthocarpa, reproductive biology,
structural development, cross-pollination, self-incompatibility.
SUMRIO
INTRODUO ................................................................................... 19
1- JUSTIFICATIVA ........................................................................... 21
2 - REVISO BIBLIOGRFICA...................................................... 25
2.1 FAMLIA MYRTACEAE: .......................................................... 25 2.2 CAMPOMANESIA XANTHOCARPA O. BERG .......................... 25 2.3 RGOS REPRODUTIVOS DAS ANGIOSPERMAS ............. 27 2.3.1 - Flores ......................................................................................... 27 2.3.1.1 Perianto (spalas e ptalas) ..................................................... 27 2.3.1.2 Androceu (estames) ................................................................ 28 2.3.1.3 Gineceu (carpelos) .................................................................. 28 2.3.2 Frutos ....................................................................................... 29 2.3.3 Sementes ................................................................................... 29 2.4 - CICLO BIOLGICO DAS ANGIOSPERMAS ........................... 30
2.5 FECUNDAO........................................................................... 30 2.6 - AUTOINCOMPATIBILIDADE (AI) ........................................... 31
2.6.1 - Autoincompatibilidade homomrfica gametoftica (AIG) ... 31
2.6.2 - Autoincompatibilidade homomrfica esporoftica (AIE) ..... 32
2.6.3 - Autoincompatibilidade heteromrfica (AIH) ........................ 32
2.6.4 - Autoincompatibilidade crptica (AIC) ................................... 33
2.6.5 - Autoincompatibilidade de ao tardia (AIT) ........................ 33 2.7 POLINIZAO CRUZADA ....................................................... 34 2.8 AUTOINCOMPATIBILIDADE EM C. XANTHOCARPA ......... 34 2.9 BIODIVERSIDADE .................................................................... 35 2.10 DOMESTICAO DE PLANTAS ........................................... 35 2.11 CULTIVO DE PLANTAS ......................................................... 36 2.12 CONSERVAO DE RECURSOS GENTICOS ................... 36
3 OBJETIVOS DA TESE ................................................................ 37 3.1 - OBJETIVO GERAL ..................................................................... 37
3.2 - OBJETIVOS ESPECFICOS ........................................................ 37
4 - REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ......................................... 39
SEO I
DESENVOLVIMENTO DO PERIANTO, DO ANDROCEU E DO
GINECEU DE Campomanesia xanthocarpa O. Berg
(MYRTACEAE) .................................................................................. 45
RESUMO ............................................................................................. 51
INTRODUO ................................................................................... 53
1. METODOLOGIA ........................................................................... 55 1.1. LOCAL DE REALIZAO DAS ATIVIDADES: ...................... 55
1.2 COLETA DOS RAMOS FLORAIS DE C. XANTHOCARPA .... 55 1.3 - ANLISE MORFOLGICA DO DESENVOLVIMENTO DO
PERIANTO, DO ANDROCEU E DO GINECEU DE C.
XANTHOCARPA................................................................................... 56 1.4 ANLISES ESTRUTURAIS DO DESENVOLVIMENTO DO ANDROCEU E DO GINECEU DE C. XANTHOCARPA .................. 56
2 RESULTADOS E DISCUSSO .................................................. 61 2.1 ANLISES MORFOLGICAS DO DESENVOLVIMENTO DO PERIANTO, DO ANDROCEU E DO GINECEU DE C.
XANTHOCARPA................................................................................... 61
2.2 ANLISES ESTRUTURAIS DO DESENVOLVIMENTO DO ANDROCEU E DOS GROS DE PLEN DE C. XANTHOCARPA .. 67
2.2.1 Desenvolvimento do androceu ............................................... 67 2.2.2 Desenvolvimento dos andrfitos (gros de plen) ................ 70 2.3 ANLISES ESTRUTURAIS DO DESENVOLVIMENTO DO GINECEU E DOS RUDIMENTOS SEMINAIS (VULOS) DE C. XANTHOCARPA................................................................................... 73
2.3.1 Desenvolvimento do gineceu .................................................. 73 2.3.2 Desenvolvimento dos rudimentos seminais (vulos) ............ 76
3- CONCLUSO ................................................................................. 81
4 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ........................................ 83
SEO II
ANLISE ESTRUTURAL DAS PARTES FLORAIS DE
Campomanesia xanthocarpa O. Berg. (MYRTACEAE) .................. 87
RESUMO ............................................................................................. 91
INTRODUO ................................................................................... 93
1. METODOLOGIA ........................................................................... 95 1.1. LOCAL DE REALIZAO DAS ATIVIDADES ....................... 95
1.2 COLETA DOS RAMOS FLORAIS DE C. XANTHOCARPA ..... 95 1.3 - ANLISES ESTRUTURAIS DO PERIANTO, DO ANDROCEU,
DO GINECEU E DAS ESTRUTURAS SECRETORAS DE C. XANTHOCARPA ................................................................................... 95
2 RESULTADOS E DISCUSSO .................................................. 99 2.1 FLOR DE CAMPOMANESIA XANTHOCARPA ..................... 99 2.2 PERIANTO (CLICE E COROLA) DE C. XANTHOCARPA.... 99 2.3 ANDROCEU DE C. XANTHOCARPA ...................................... 104 2.4 GINECEU DE C. XANTHOCARPA .......................................... 108 2.5 ESTRUTURAS SECRETORAS EM C. XANTHOCARPA ....... 113
3- CONCLUSO ............................................................................... 117
4 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ...................................... 119
SEO III
ANLISE DO PLEN, DA POLINIZAO CRUZADA E DA
POLINIZAO GEITONOGMICA EM Campomanesia
xanthocarpa O. Berg. (MYRTACEAE): IMPLICAES PARA A
CONSERVAO E A DOMESTICAO .................................... 123
Abstract .............................................................................................. 131
INTRODUCTION ............................................................................. 133
MATERIAL AND METHODS ........................................................ 134
RESULTS AND DISCUSSION ........................................................ 136
CONCLUSIONS ............................................................................... 151
REFERENCES .................................................................................. 153
SEO IV
DESENVOLVIMENTO ESTRUTURAL DE EMBRIES,
SEMENTES E FRUTOS DE Campomanesia xanthocarpa O. Berg.
(MYRTACEAE) ................................................................................ 159
RESUMO ........................................................................................... 165
INTRODUO ................................................................................. 167
1. METODOLOGIA ......................................................................... 169 1.1. LOCAL DE REALIZAO DAS ATIVIDADES ..................... 169
1.2 COLETA DE RAMOS E DE BOTES FLORAIS DE C. XANTHOCARPA................................................................................. 169 1.3 POLINIZAO CRUZADA CONTROLADA EM C. XANTHOCARPA................................................................................. 169 1.4 - COLETA DE FRUTOS E EXTRAO DE SEMENTES E
EMBRIES ORIUNDOS DA POLINIZAO CRUZADA
CONTROLADA EM C. XANTHOCARPA......................................... 171 1.5 - ANLISE ESTRUTURAL DE EMBRIES, SEMENTES E
FRUTOS DE C. XANTHOCARPA ..................................................... 171
2 RESULTADOS E DISCUSSO ................................................ 175 2.1 ESTDIOS DE DESENVOLVIMENTO DOS FRUTOS DE C. XANTHOCARPA................................................................................. 175
2.2 DESENVOLVIMENTO MORFOLGICO DE EMBRIES E SEMENTES CORRELACIONADOS AO DESENVOLVIMENTO
DOS FRUTOS DE C. XANTHOCARPA ............................................ 178
2.3 ANLISE ESTRUTURAL DO DESENVOLVIMENTO DE EMBRIES E SEMENTES CORRELACIONADOS AO
DESENVOLVIMENTO DOS FRUTOS DE C. XANTHOCARPA .... 182
2.3.1 Anlise estrutural aos cinco dias aps a polinizao cruzada ............................................................................................... 182
2.3.2 Anlise estrutural aos dez dias aps a polinizao cruzada ............................................................................................... 184
2.3.3 Anlise estrutural aos trinta e sete dias aps a polinizao cruzada ............................................................................................... 187
2.3.4 Anlise estrutural do fruto maduro de C. xanthocarpa ..... 189 2.4 ANLISE MORFOLGICA DA SEMENTE E DO EMBRIO MADURO DE C. XANTHOCARPA ................................................... 194
3 CONCLUSO ............................................................................. 199
4 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ...................................... 201
19
INTRODUO
Esta tese contm o trabalho desenvolvido com a espcie nativa
Campomanesia xanthocarpa O. Berg. que buscou elucidar aspectos do
desenvolvimento estrutural associado biologia reprodutiva da planta.
Atravs de coletas em reas remanescentes de mata nativa de altitude,
no interior do municpio de Alfredo Wagner/Santa Catarina e utilizando
diferentes tcnicas disponveis em laboratrios da Universidade Federal
de Santa Catarina, foi analisado o desenvolvimento do perianto, do
androceu, dos andrfitos, do gineceu e dos rudimentos seminais desta
espcie. Procurou-se determinar o comportamento reprodutivo atravs
das polinizaes cruzada e geitonogmica controladas, alm de
acompanhar o desenvolvimento estrutural de frutos, sementes e
embries. Este documento foi dividido em uma parte introdutria
contendo uma reviso bibliogrfica e em sees que abordam de forma
detalhada o trabalho conduzido durante a realizao do Curso de
Doutorado em Cincias no Programa de Ps-Graduao em Recursos
Genticos Vegetais da Universidade Federal de Santa Catarina, no
estado de Santa Catarina, Florianpolis, Brasil.
20
21
1- JUSTIFICATIVA
Os recursos genticos de um pas, com rica diversidade biolgica
como o Brasil, possuem alto potencial de uso, especialmente no que diz
respeito criao de novas opes voltadas alimentao humana e
animal, obteno de fibras, madeira, pigmentos, condimentos, energia e
fornecimento de princpios ativos para produo de medicamentos.
Representam tambm, o reservatrio de adaptabilidade gentica, o qual
permite s espcies adaptaes s mudanas ambientais que se
manifestam de forma crescente em todo o planeta (RIDGEN &
CAVALCANTI, 2002).
Reconhece-se a importncia da grande variabilidade morfolgica
e fisiolgica das espcies nativas, no que se refere tolerncia s
condies edafoclimticas adversas, pois a flora nativa, milhares de
anos interagindo com o ambiente, passou por um rigoroso processo de
seleo natural que gerou espcies geneticamente resistentes e adaptadas
ao nosso meio (LORENZI, 1992).
Na lista da flora do Brasil publicada recentemente, esto
relacionadas 40.989 espcies (FORZZA et al., 2010). A despeito desta riqueza de espcies vegetais nativas, a agricultura brasileira est apoiada
na explorao de poucas espcies exticas domesticadas (LEITE &
CORADIN, 2011). O setor agrcola um dos mais competitivos da
economia brasileira, produzindo em torno de 40% do produto interno
bruto do pas. Este segmento compreende todas as atividades e inter-
relacionamentos que ocorrem neste complexo de negcios, do qual
participam desde o consumidor final dos produtos agropecurios e seus
derivados at chegar s instituies de pesquisa e universidades que so
as bases de apoio desta cadeia. Quando se fala em complexo de
negcios, no se refere somente produo de alimentos, mas a outras
reas, como produo de ornamentais, reflorestamento, produo de
sementes, arborizao urbana, bem como ao novo Mercado Ecolgico, que engloba os produtos verdes, como os fitoterpicos, a conservao de germoplasma, a recuperao de reas degradadas, os
bioinseticidas, os cosmticos e os corantes (ALMEIDA, 1998).
Uma tendncia bsica, na sociedade moderna, a de explorar a
natureza, destruindo as riquezas naturais. O conceito de Agronegcio
remete a esta tendncia exploratria da natureza humana. Nos ltimos
anos, contudo, observa-se uma mudana neste conceito, quando se v a
modificao do pensamento humano na direo de uma melhor
qualidade de vida, sade e segurana alimentar, baseadas na
conservao e respeito natureza (MAIA, 2000). Para que o potencial
22
dos recursos genticos nativos seja efetivamente utilizado, necessrio
aprofundar o conhecimento das espcies e de seus usos, bem como
adotar estratgias apropriadas e iniciativas voltadas valorizao e ao
estmulo do uso dos componentes da flora nativa brasileira, por parte de
outros segmentos da sociedade, incluindo a indstria, o comrcio e as
populaes urbanas em geral (LEITE & CORADIN, 2011).
Ainda, segundo Leite & Coradin (2011), na Regio Sul do Brasil,
o uso dos recursos genticos vegetais nativos foi muito influenciado
pelo processo histrico de ocupao territorial. Os migrantes europeus
tiveram papel importante na introduo e disseminao de cultivos
comuns nos seus pases de origem, tais como centeio, cevada, aveia,
uva, ma, pra, ameixa e pssego, entre outras. No final do sculo XIX
e incio do sculo XX, a utilizao de recursos florestais nativos
alavancou o desenvolvimento dos trs estados do sul (Paran, Santa
Catarina e Rio Grande do Sul).
A despeito das constantes perdas nas reas de matas e campos, a
vegetao caracterstica da regio sul ainda persiste, bem como, ainda
persiste certa diversidade de espcies com potencial de uso pela
populao. Espcies frutferas como ing-banana (Inga uruguensis Hook. & Arn.), buti (Butia capitata (Mart.) Becc.), araticum (Annona
sp.), amora (Rubus sp.), so utilizadas localmente, fazendo parte da dieta
das comunidades locais, especialmente da zona rural (RIZZINI &
MORS, 1995). O caraguat (Bromelia antiacantha Bertol.), a
guaatonga (Casearia sylvestris Sw.), a espinheira-santa (Maytenus ilicifolia Mart. Ex Reissek), o pau-andrade (Persea major (Nees)
L.E.Kopp), a cataia (Drimys brasiliensis Miers), o jeriv (Syagrus
romanzoffiana (Cham.) Glassman), a bracatinga (Mimosa scabrella Benth.), o catigu (Trichilia catigua A.Juss.), a taquara (Merostachys
multiramea Hack.), o cincho (Sorocea bonplandii (Baill.)W.C.Burger, Lanj. & Wess Boer) e o bacupari (Garcinia gardneriana (Planch. &
Triana) Zappi) so exemplos de plantas nativas associadas a diversos
usos nas propriedades rurais da regio (LEITE & CORADIN, 2011).
As Mirtceas nativas destacam-se como fonte potencial para
diversos usos, especialmente alimentar, medicinal, ornamental,
reflorestamento, recuperao de reas degradadas e arborizao urbana,
podendo ser citadas a goiabeira-serrana (Acca sellowiana (O.Berg)
Burret), o sete-capotes (Campomanesia guazumifolia (Cambess.) O. Berg), a guabirobeira (C. xanthocarpa O. Berg), a cerejeira-do-mato
(Eugenia involucrata DC.), a batinga (E. rostrifolia D. Legrand), a
pitangueira (E. uniflora L.), o araazeiro-do-mato (Myrcianthes gigantea (D. Legrand) D. Legrand), o guabij (M. pungens (O. Berg) D.
23
Legrand), o araazeiro-vermelho (Psidium cattleyanum Sabine), dentre
outros (SANTOS, 2003). Atualmente, o uso das mirtceas nativas da
Regio Sul est fortemente associado s comunidades locais, sobretudo
em pequenas propriedades agrcolas, e s comunidades caiaras,
quilombolas e indgenas, especialmente no que se refere ao uso desses
recursos para fins energticos (lenha), para o consumo espordico de
frutas, alm do uso para fins medicinais (LEITE & CORADIN, 2011).
Por isso, existe a necessidade de gerar e disponibilizar tecnologia
de uso sustentvel, de forma a viabilizar a utilizao comercial desses
recursos. Para tal, necessrio o desenvolvimento de ferramentas
biotecnolgicas, para a conservao de germoplasma, a facilitao de
intercmbio de material vegetal e a multiplicao massal das espcies,
com o objetivo de valorizar e reintroduzir os recursos vegetais nativos
nos sistemas produtivos da regio, tais como as espcies nativas de
Myrtaceae. Neste sentido, o presente trabalho busca elucidar aspectos
ligados biologia reprodutiva de Campomanesia xanthocarpa, espcie negligenciada da famlia Myrtaceae, classificada como prioritria e
apontada com uma Planta para o Futuro pelo projeto do Ministrio do Meio Ambiente.
24
25
2 - REVISO BIBLIOGRFICA
2.1 FAMLIA MYRTACEAE:
Os sistemas de classificao botnica vm sofrendo mudanas ao
longo do tempo. No presente estudo, adotou-se o sistema Angiosperm
Phylogeny Group III (APG III, 2009). Desta forma, a famlia Myrtaceae
pertence Angiosperma, Eudicotiledoneas Nucleares, Rosideae, clado
das Malvdeas, ordem Myrtales. A famlia compreende cerca de 100
gneros e 3.000 espcies de rvores e arbustos, com distribuio por
todos os continentes, exceo da Antrtida, mas com ntida
predominncia nas regies tropicais e subtropicais do mundo
(MARCHIORI & SOBRAL, 1997). Constitui-se numa das famlias de
melhor representatividade nas diferentes formaes vegetacionais do
Brasil. Diversos autores (MORI et al., 1983; KLEIN, 1984; LEITO-
FILHO, 1993; BARROSO & PERON, 1994; SOARES-SILVA, 2000)
tm ressaltado a elevada riqueza especfica da famlia e a importncia
fitossociolgica de suas espcies para as florestas do Sul e Sudeste do
Brasil.
Os representantes das mirtceas esto distribudos em duas
subfamlias, Myrtoideae e Psiloxyloideae (WILSON et al, 2005).
Myrtoideae inclue todas as espcies americanas e brasileiras, sendo que
na vegetao do nosso Pas, elas abrangem 24 gneros: Acca O. Berg,
Blepharocalyx O. Berg, Calyptranthes SW, Campomanesia Ruiz & Pav., Eugenia L., Gomidesia O. Berg, Hexachlamys O. Berg, Marlierea
Cambess, Myrceugenia O. Berg, Myrcia DC., Myrcianthes O. Berg,
Myrciaria O. Berg, Myrrhinium Schott, Neomitranthes D. Legrand, Paramyrciaria Kausel, Plinia L., Psidium L. e Siphoneugena O. Berg).
As mirtceas nativas ocupam uma posio de destaque na fisionomia
das florestas sul-riograndenses, estando melhores representadas nas
Florestas Ombrfila Mista, Pluvial da Encosta Atlntica e, com menor
freqncia, nas Florestas Estacionais do Alto Uruguai ou da Serra Geral
(MARCHIORI & SOBRAL, 1997).
2.2 CAMPOMANESIA XANTHOCARPA O. BERG
Sinonmia: Campomanesia malifolia O. Berg Nomes Comuns: Guavirova, guabiroba, gabiroba, guabirobeira-
do-mato.
26
A guabirobeira uma rvore de 10 a 25m de altura, com tronco
provido de caneluras, copa arredondada em indivduos isolados, com
densa folhagem verde-clara, semidecidual e ramos glabros. Folhas
opostas, simples, inteiras, longamente peciolodas e com odor
caracterstico. Flores solitrias ou em grupos, brancas, axilares,
hermafroditas, pentmeras. Frutos amarelos, globosos e coroados de
spalas, contendo numerosas sementes oval-achatadas com embries
mirtoides. Possui ampla rea de distribuio natural, que se estende
desde Minas Gerais e Mato Grosso do Sul, at o norte do Uruguai e
Provncia de Corrientes (Argentina). Habita, preferencialmente, stios
midos, na Floresta Estacional Caduciflia e Floresta Ombrfila Densa
(MARCHIORI & SOBRAL, 1997). planta decdua, mesfita e at
helifita e seletiva higrfita. Abundante nas partes midas das matas de
altitude (semidecduas e de pinhais), comum na floresta latifoliada
semidecdua da bacia do Paran e rara na mata pluvial da encosta
atlntica. Amplamente disseminada pela avifauna que ingere seus frutos
(LORENZI, 1992).
A madeira empregada para tabuado em geral, para confeco de
instrumentos musicais e cabos de ferramentas. A rvore apresenta copa
piramidal densa bastante decorativa podendo ser empregada no
paisagismo em geral. tima para o plantio em reas degradadas de
preservao permanente (LORENZI, 1992). A lenha apreciada para
sapecagem e torrefao da erva mate, pois desprende um aroma
agradvel durante a combusto (CORRA, 1984).
Em termos de morfologia e anatomia, a maioria dos trabalhos
aborda estudos das partes vegetativas adultas (ramos e folhas), da
germinao, das diferentes partes das plntulas da guabiroba ou
relacionados ao gnero Campomanesia. Neste sentido, salientam-se os
trabalhos de Gogosz et al. (2010), investigando a germinao e a estrutura das plntulas de C. xanthocarpa crescendo em solo
contaminado com petrleo e solo bioremediado, e os de Slis (2000),
com estudos morfolgicos e anatmicos de folhas com domcias em C. guaviroba (DC.) Kiaersk, entre outros.
A maioria dos estudos de composio bioqumica, em C. xanthocarpa, concentra as anlises nos frutos, tanto em termos de
composio nutricional, como de potencial tecnolgico, e nas folhas,
relacionando o potencial medicinal da guabiroba. Como exemplos,
temos os trabalhos de Vallilo (2008), tratando da composio qumica
dos frutos, e os de Klafke (2009), abordando os efeitos em parmetros
bioqumicos, hematolgicos e de estresse oxidativo em pacientes
hipercolesterolmicos.
27
2.3 RGOS REPRODUTIVOS DAS ANGIOSPERMAS
2.3.1 - Flores
A flor um ramo altamente modificado constitudo de uma haste
(pedicelo) e de um receptculo, de onde emergem os apndices
modificados: spalas, ptalas, estames e carpelos. Pode apresentar-se
solitria ou agrupada em inflorescncias. composta por trs conjuntos
de rgos apendiculares: o perianto (apndices externos de proteo
e/ou atrao de polinizadores), o androceu e o gineceu. O perianto pode
ser diferenciado em clice (spalas) e corola (ptalas). O androceu
compreende o conjunto de estames (antera e filete) e o gineceu
compreende os carpelos (estigma, estilete e ovrio) (MARIATH et al., 2006).
O crescimento da flor determinado, pois o meristema apical
cessa a atividade aps produzir todas as partes florais (ESAU, 1976).
Como estrutura, na qual a reproduo ocorre nas Angiospermas, a flor
sofreu vrias modificaes, durante a coevoluo com polinizadores
como insetos e pssaros. Estas modificaes envolvem estruturas como
o perianto e os nectrios (BECK, 2009). As flores tm sido estudadas
principalmente como fonte de caracteres de importncia taxonmica e
com relao a filogenia e a evoluo, porm, ressaltam Cutler et al.
(2007), sua funo primordial na reproduo tambm tem sido objeto de
muitas investigaes morfolgicas e fisiolgicas. Esses autores
acrescentam que os estudos combinados de microscopia eletrnica de
varredura e ptica contribuem para esclarecer a evoluo das flores e de
outras caractersticas, como s relacionadas aos nectrios florais.
2.3.1.1 Perianto (spalas e ptalas)
As spalas so denominadas coletivamente de clice. Em muitas
flores so verdes e fotossintetizantes (BECK, 2009). Lembram folhas
quanto estrutura interna (parnquima fundamental, sistema vascular
mais ou menos ramificado e epiderme). Clulas portadoras de cristais,
laticferos, clulas taninferas e outros idioblastos podem estar presentes.
As spalas verdes contm cloroplastos, mas raras vezes mostram
diferenciao em parnquima palidico e esponjoso (ESAU, 1976).
As ptalas so denominadas coletivamente de corola e, junto com
o clice, formam o perianto. No so fotossinteticamente ativas, mas na
forma e na vascularizao so muito semelhantes s folhas.
28
Frequentemente contm pigmentos e fragrncias que atraem os
polinizadores (BECK, 2009). A cor das ptalas resulta de pigmentos
contidos em cromoplastos (carotenoides) e no suco vacuolar
(antocianinas) e de diversos outros fatores, como acidez do suco celular.
As paredes externas das clulas epidrmicas das ptalas podem ser
convexas ou papilosas, especialmente na face adaxial. Tanto spalas
quanto ptalas podem apresentar estmatos e tricomas na epiderme
(ESAU, 1976).
2.3.1.2 Androceu (estames)
O estame consiste em um filamento longo e frequentemente fino,
o filete, que termina numa antera a qual contm, normalmente, quatro
microesporngios. Sua principal funo a produo de gros de plen,
que aps a germinao, produzem tubos polnicos que contm dois
gametas (BECK, 2009).
O filete, haste delgada, provido de um nico feixe vascular, que
pode ser anficrival, sendo envolvido por parnquima. Este feixe vascular
termina no conetivo, regio localizada entre as duas tecas da antera. A
epiderme destas estruturas cutinizada e pode ter tricomas e estmatos.
A antera contm os microesporngios (sacos polnicos) e outras
camadas relacionadas com o desenvolvimento e liberao dos gros de
plen (ESAU, 1976).
2.3.1.3 Gineceu (carpelos)
Os carpelos constituem o gineceu que forma o ovrio, estilete e
estigma. O estigma o receptor do plen e a estrutura sobre a qual o
plen germina. O estilete ou estilo uma extenso fina que une o
estigma ao ovrio. uma estrutura especializada na conduo dos tubos
polnicos em crescimento (MARIATH et al., 2006). Estes autores ainda
acrescentam que o estigma e o estilete exercem frequentemente
importantes funes no processo de reconhecimento e seleo dos
andrfitos nos sistemas de incompatibilidade. O ovrio, poro basal,
contm os vulos que, aps fecundados, se desenvolvem formando as
sementes (BECK, 2009).
No ovrio distinguimos a parede e o lculo (cavidade), um ou
vrios, neste caso os ovrios multiloculados so separados por septos.
Os vulos originam-se na face interna ou adaxial da parede do ovrio,
regio que constitui a placenta, a qual pode ser uma excrescncia
29
conspcua e, em alguns casos, chega quase a obstruir o lume da cavidade
ovariana (ESAU, 1976).
Do ponto de vista histolgico, j na fase de antese, o ovrio e o
estilete apresentam epiderme, tecido fundamental parenquimtico e
feixes vasculares. A epiderme externa cutinizada, podendo apresentar
estmatos. Os vulos so formados pelo nucelo envolvendo o tecido
esporgeno, um ou dois tegumentos de origem epidrmica e um
pednculo, denominado funculo. Na antese, so formados por
parnquima, contendo um sistema vascular (ESAU, 1976). O nucelo o
esporngio, onde ocorre a esporognese, processo seguido pela
transformao do esporo vivel em gametfito feminino, que, aps
fecundado origina o embrio e o endosperma (MARIATH et al., 2006).
2.3.2 Frutos
As angiospermas apresentam grande variao na natureza e na
origem de seus frutos. H frutos carnosos e secos quando maduros, que
provm somente do ovrio da flor. Outros envolvem na sua formao
partes florais, como o receptculo, spalas, ptalas, estames e o eixo das
inflorescncias. Porm, o termo fruto o resultado do desenvolvimento
ou amadurecimento do ovrio. composto por duas partes: o pericarpo
e a semente. Existe entre o pericarpo e a semente uma relao de
dependncia fisiolgica, estrutural e ecolgica (SOUZA et al., 2006).
2.3.3 Sementes
O termo semente usado para designar o conjunto formado por
um esporfito jovem (embrio), um tecido de reserva alimentar
(endosperma) e um envoltrio protetor (BELTRATI et al., 2006). Constitui a unidade reprodutiva das espermatfitas, cuja funo
relaciona-se com a disperso e a sobrevivncia das espcies. Nas
angiospermas, segundo os mesmos autores, a semente provm do vulo
como resultado de um processo conhecido como dupla fecundao, em
que um dos gametas masculinos une-se ao ncleo da oosfera dando
origem ao zigoto diploide e, posteriormente, ao embrio (novo
esporfito), enquanto o outro se funde com os dois ncleos polares do
saco embrionrio dando origem ao endosperma triploide.
30
2.4 - CICLO BIOLGICO DAS ANGIOSPERMAS
Na maioria das plantas, o ciclo biolgico envolve duas fases ou
geraes: a esporoftica (diploide) e a gametoftica (haploide), com
caractersticas alternantes (MARIATH et al., 2006). Nas Angiospermas,
a gerao assexuada, chamada de esporfito, esclarecem os autores,
desenvolve-se a partir de uma oosfera fecundada (zigoto) culminando
com a formao de uma flor ou inflorescncia, produzindo dois tipos de
esporos: andrsporos (micrsporos, andrfito= gro de plen) e
ginsporos (megsporos, saco embrionrio), em seus respectivos
esporngios androsporngio (microsporngios, saco polnico) e ginosporngios (megasporngio, nucelo). A gerao sexuada,
denominada gametfito, pode ser masculina ou feminina. Os
gametfitos masculinos so os andrfitos (gros de plen) e os
femininos so os ginfitos (sacos embrionrios). Nas plantas com
sementes, complementam os autores, os gametfitos so plantas
sexuadas que dependem nutricionalmente do esporfito e que produzem
apenas gametas masculinos ou apenas femininos.
A evoluo das plantas vasculares em direo heterosporia
estabelece o carter unissexual dos gametfitos para todas as plantas
com sementes. As geraes gametofticas passam a ser nutricionalmente
esporfito-dependentes, isto , adquirem a condio parastica
(COCUCCI & MARIATH, 1995).
2.5 FECUNDAO
A aproximao dos dois gametas do andrfito aos dois gametas
do ginfito efetiva-se em cinco etapas: polinizao, acoplamento,
cpula, descarga dos gametas e singamia (MARIATH et al., 2006). A polinizao consiste no transporte dos andrfitos (gros de plen) das
anteras at o gineceu da flor. O acoplamento a fase de aproximao
dos gametfitos, desde o estigma, atravs do tecido transmissor do
estilete, at o contato do tubo polnico com o aparelho filiforme das
sinrgides. A cpula consiste na penetrao de uma sinrgide, mediante
o desenvolvimento de um tubo copulador na extremidade do tubo
polnico. A descarga dos gametas ocorre aps a liberao do contedo
do tubo polnico no interior da sinrgide. Finalmente, esclarecem os
autores, a singamia compreende a fuso de um gameta com a oosfera
para formar o zigoto esporoftico (diploide), enquanto o outro gameta
fecunda as duas clulas mdias para formar o endosperma (geralmente
triploide).
31
2.6 - AUTOINCOMPATIBILIDADE (AI)
A autoincompatibilidade um dos mais importantes fenmenos
observados em angiospermas e sua ocorrncia evita a autofecundao e
possibilita manter uma alta diversidade intraespecfica
(BARRETT,1988).
Brewbaker (1959) registrou a ocorrncia da
autoincompatibilidade em, pelo menos, 71 famlias e em 250 de 600
gneros estudados. Estudos, realizados em cinco diferentes tipos de
florestas neotropicais, indicam uma percentagem variando entre 76 a
86% de espcies autoincompatveis (GIBBS, 1990).
Em casos extremos, plantas fortemente autoincompatveis no
formam frutos e sementes a partir de flores autopolinizadas, porm, na
maioria dos casos, a autoincompatibilidade se expressa por uma baixa
produtividade de frutos e sementes em resposta autopolinizao,
quando comparado ao nmero de sementes e frutos formados em
resposta polinizao cruzada (BITTENCOURT JR, 2003).
Entre os sistemas de autoincompatibilidade, mais frequentemente
estudados nas diversas espcies vegetais, destacam-se: a
autoincompatibilidade homomrfica gametoftica (AIG), a homomrfica
esporoftica (AIE) e a heteromrfica (AIH). Estes sistemas so
geneticamente controlados por mecanismos que previnem a germinao
do prprio plen sobre o estigma, ou impedem o desenvolvimento do
tubo polnico at o ovrio, caracterizando, neste caso, sistemas de
autoincompatibilidade pr-zigtica (GIBBS & BIANCHI, 1999). No
entanto, existe um sistema diferenciado de autoincompatibilidade no
qual, frutos provenientes de flores autopolinizadas so abortados,
determinando um sistema de autoincompatibilidade tardia ou ps-
zigtica (SEAVEY & BAWA, 1986).
2.6.1 - Autoincompatibilidade homomrfica gametoftica (AIG)
O termo homomrfico refere-se s flores das espcies que
apresentam tal sistema de AI, as quais so morfologicamente
homogneas, ou seja, no variam quanto altura das anteras e do
estigma. Na AIG, os tubos polnicos s iro crescer e s ir ocorrer
fecundao se o alelo presente no gro de plen no estiver presente no
tecido diploide do estilete. Nesse processo, o gro de plen germina e a
reao de incompatibilidade ocorre entre o tubo polnico e o estilete
(BITTENCOURT JR, 2003). Newbigin et al. (1993) supem que a ao
32
dos genes S seja ativada aps a meiose, havendo envolvimento de
RNAses e glicoprotenas. Os tubos polnicos compatveis apresentam
estrutura normal, com deposio reticulada de calose, e os
autoincompatveis desenvolvem um depsito irregular de calose (DE
NETTANCOURT, 2000). Existe uma relao entre RNAses e S-
glicoprotenas e, portanto, com a reao de incompatibilidade. As
RNAses esto presentes desde a superfcie das papilas estigmticas,
tecido condutor do estilete, at o ovrio, o que coincide com o trajeto do
tubo polnico. Supe-se que as RNAses suspendam o crescimento do
tubo polnico por meio da degradao do RNA, mas os processos
celulares que levam ao reconhecimento e eliminao dos tubos
incompatveis ainda no esto claros (HARING et al., 1990; DE
NETTANCOURT, 2000). Um gradiente de Ca+2
tambm est associado
reao de AI (WHEELER et al., 1999).
2.6.2 - Autoincompatibilidade homomrfica esporoftica (AIE)
Neste sistema de autoincompatibilidade, a especificidade do
plen determinada pelo gentipo diploide do esporfito, isto , do
genitor materno do gro de plen. Portanto, o que determinar a
ocorrncia ou no de autoincompatibilidade no ser o alelo que o plen
carrega, mas sim os alelos presentes no tecido diplide da planta
(SHIFINO-WITTMANN & DALLAGNOL, 2002). Assim como no sistema homomrfico gametoftico (AIG), o controle gentico da
incompatibilidade em plantas com AIE exercido por apenas um lcus
S, com alelismo mltiplo em uma populao e as hibridaes resultam
em autoincompatibilidade total ou compatibilidade total, no existindo
cruzamentos semicompatveis (RICHARDS, 1997).
2.6.3 - Autoincompatibilidade heteromrfica (AIH)
Este sistema de autoincompatibilidade est frequentemente
associado heterostilia, a qual se caracteriza pelas flores apresentarem
diferenas quanto ao comprimento dos estames. Assim, na distilia, os
indivduos de uma populao esto divididos em dois grupos, conforme
apresentem flores com estilete longo ou curto. Na tristilia os indivduos
de uma populao so enquadrados em trs diferentes grupos, uma vez
que suas flores podem apresentar trs diferentes comprimentos do
estilete (RICHARDS, 1986).
A heterostilia interpretada como um mecanismo que reduz a
geitonogamia (polinizao entre flores de um mesmo indivduo),
33
interferncia sexual e desperdcio de plen em plantas zofilas (WEBB
& LLOYD, 1986), alm de promover a transferncia mais precisa de
plen entre formas florais (BARRETT, 2002). Espcies heterostlicas
muito frequentemente apresentam autoincompatibilidade entre flores de
um mesmo indivduo e entre formas florais semelhantes (BARRETT &
CRUZAN, 1994). O dimorfismo floral, associado aos mecanismos de
autoincompatibilidade, potencializaria os nveis de polinizao cruzada
entre formas florais, em espcies heterostlicas (CHARLESWORTH,
1979). Devido associao entre heterostilia e a AIH, este sistema
mais facilmente reconhecido na natureza.
2.6.4 - Autoincompatibilidade crptica (AIC)
Este tipo de autoincompatibilidade ocorre quando observada
competio de plen, ou seja, a presena simultnea do auto e alo-plen,
no mesmo estigma/estilete, e resulta na produo de elevado nmero de
sementes provenientes do alo-plen em detrimento do auto-plen
(BATEMAN, 1956).
A autoincompatibilidade crptica geralmente ocorre no estdio de
alongamento do tubo polnico, no estilete, ocasionando um
desenvolvimento mais rpido dos tubos polnicos provenientes do alo-
plen (BATEMAN, 1956). No entanto, acrescenta o autor, quando as
flores so autopolinizadas, na ausncia da competio com o alo-plen,
as plantas que apresentam AIC tem sucesso na fertilizao e formao
de sementes.
2.6.5 - Autoincompatibilidade de ao tardia (AIT)
Neste tipo de autoincompatibilidade os tubos polnicos penetram
nos vulos autopolinizados, mas estes no formam sementes. Este tipo
de autoincompatibilidade tambm chamado autoincompatibilidade
ovariana (AIO) e foi observada pela primeira vez por Crowe (1971), em
Borago officinalis L. (Boraginaceae). Seavey e Bawa (1986)
comprovaram a existncia de barreiras do sistema de incompatibilidade
operando no ovrio de muitas espcies vegetais e denominaram este
sistema de autoincompatibilidade de ao tardia (AIT). Segundo estes
autores, existem quatro diferentes categorias de AIT: i) quando a
inibio dos tubos polnicos incompatveis processa-se no ovrio, porm
antes dos mesmos alcanarem os vulos; ii) quando a inibio dos tubos
incompatveis tem lugar aps a penetrao dos vulos, mas sem que
ocorra a singamia; iii) quando a rejeio dos tubos polnicos
34
incompatveis processa-se aps a formao do zigoto; iv) quando se
sabe que a reao de auto-incompatibilidade ovariana, mas se
desconhece os detalhes histolgicos do processo de rejeio.
Stephenson et al. (2003) sugeriram que a plasticidade dos
sistemas de AI visto como um mecanismo que promove a fecundao
cruzada, flexibilizando a intensidade com a qual impede o
desenvolvimento do auto-plen.
2.7 POLINIZAO CRUZADA
A polinizao ocorre com a chegada do plen ao estigma das
flores, a qual pode ocorrer por contato direto da antera com o estigma,
ou por agentes polinizadores, como o vento (anemofilia), a gua
(hidrofilia), aves (ornitofilia) e insetos (entomofilia) (JOHRI et al., 2001). Esta ltima a forma mais comum em fruteiras, realizada,
principalmente, por abelhas (RODRIGO & HERRER0, 2000).
No estigma, os gros de plen encontram um substrato adequado
para a germinao (JOHRI et al., 2001). Aps a hidratao, ocorre a
germinao do gro de plen. O tubo polnico cresce atravs do estigma
em direo ao tecido transmissor do estilete e dependente destas
estruturas. Estas estruturas produzem secrees que tem funo de guiar
e nutrir os tubos polnicos durante o seu trajeto at o ovrio (RODRIGO
& HERRER0, 2000). Quando chega ao ovrio, o tubo polnico encontra
o vulo e entra pela micrpila, penetrando no nucelo e atingindo o saco
embrionrio (HERRERO, 2003).
2.8 AUTOINCOMPATIBILIDADE EM C. XANTHOCARPA
Estudos com espcies de Campomanesia (no incluindo C. xanthocarpa) mostraram presena de autoincompatibilidade.
Campomanesia velutina apresentou evidncias de mecanismos de
autoincompatibilidade de ao tardia (AIT), sendo que as plantas com
fecundao cruzada alcanaram uma produo de frutos de cerca de
75%, enquanto, nas plantas auto-polinizadas, a produo no passou de
7% (PROENA & GIBBS, 1994). Almeida et al. (2000), trabalhando
com outras espcies do gnero, constataram a importncia da presena
das abelhas (Apis mellifera) para a produo de frutos, indicando a necessidade da polinizao cruzada e a presena de possvel mecanismo
de autoincompatibilidade.
Bruckner et al. (2005) referem a inexistncia de trabalhos abordando a ocorrncia de autoincompatibilidade em C. xanthocarpa, e
35
salientam que este aspecto de extrema relevncia para a melhor
compreenso da biologia reprodutiva e viabilizao da produo
comercial da espcie. Os autores complementam que a presena de
autoincompatibilidade, em espcies frutferas cultivadas, implica na
constituio dos pomares, onde as cultivares devem conter suficiente
diversidade gentica para que exista maior eficincia na polinizao, e
consequentemente, seja obtida elevada produo de frutos .
2.9 BIODIVERSIDADE
Diversidade biolgica refere-se variedade de vida no planeta
Terra, incluindo: a variedade gentica dentro das populaes e espcies
da flora, fauna, e dos microrganismos; a variedade de interaes e
funes ecolgicas desempenhadas pelos organismos nos ecossistemas;
a variedade de comunidades, hbitats e ecossistemas formados pelos
organismos (DIAS, 1996). Para os propsitos da Conveno sobre
Biodiversidade Biolgica (UNCED, 1992) diversidade biolgica significa a variabilidade de organismos vivos de todas as origens,
compreendendo, os ecossistemas terrestres, marinhos e outros
ecossistemas aquticos e os complexos ecolgicos de que fazem parte;
compreendendo ainda a diversidade dentro de espcies, entre espcies e
de ecossistemas.
2.10 DOMESTICAO DE PLANTAS
A domesticao das plantas tem um relacionamento direto de
interao com o homem, pois um processo que envolve mudanas
mtuas entre os dois grupos e foi decisiva na mudana do
comportamento humano, sendo considerado um pr-requisito para o
surgimento das civilizaes (SERENO et al., 2008). Pode ser
conceituada como um processo de seleo gentica que, por alterar traos chaves, transforma formas silvestres em variedades
domesticadas (SALAMINI et al., 2002). um processo de modificao do gentipo de maneira contnua, evolutiva, efetuado
inconscientemente pelo homem (EVANS, 1993).
Ainda segundo Evans (1993), a sndrome da domesticao pode
ser definida como o resultado do processo de domesticao das plantas,
resultando em modificaes das caractersticas originais. As principais
caractersticas envolvidas so: a supresso de mecanismos de disperso
das sementes; mudanas de forma e condensao, formando estruturas
mais compactas; germinao mais rpida e eficiente das sementes;
36
sincronismo no florescimento e na maturao; perda de substncias
amargas e txicas; gigantismo de rgos; ciclo de vida perene, que se
torna anual; e a troca da fecundao cruzada pela autofecundao.
2.11 CULTIVO DE PLANTAS
O cultivo das plantas considerado o hbito de desenvolver plantas para o prprio uso ou o particular e persistente interesse por uma cultura, implicando em maior desenvolvimento humano (EVANS, 1993). Os termos, domesticao e cultivo, no so sinnimos, pois a
domesticao envolve mudanas na resposta gentica, enquanto o
cultivo relaciona-se com a atividade humana de plantio e colheita, tanto
na forma silvestre quanto na domesticada (SALAMINI et al. , 2002).
2.12 CONSERVAO DE RECURSOS GENTICOS
Os recursos genticos so definidos como espcies de plantas, animais e microrganismos de valor atual ou potencial. Constituem-se na parte essencial da biodiversidade, que usada pelo homem para a
promoo do desenvolvimento sustentvel da agricultura e produo de
alimentos (GOEDERT, 2007). O artigo 2o da Conveno sobre
Diversidade Biolgica CDB (UNCED, 1992) define duas estratgias para a conservao dos recursos genticos: ex situ e in situ. A
conservao ex situ que adotaria diferentes tcnicas de conservao dos componentes da diversidade biolgica fora de seus hbitats naturais e a
conservao in situ, que significa a conservao dos ecossistemas e
hbitats naturais e a manuteno e recuperao de populaes viveis de
espcies em seus ambientes naturais e, no caso de espcies domesticadas
ou cultivadas, nos ambientes onde elas desenvolveram suas
propriedades distintas. Nenhuma estratgia sozinha pode responder pela
adequada conservao e, como ambas so complementares, devem ser
utilizadas em conjunto para o sucesso da conservao.
37
3 OBJETIVOS DA TESE
3.1 - OBJETIVO GERAL
O projeto de tese teve como objetivo geral elucidar aspectos do
desenvolvimento estrutural associado biologia reprodutiva de
Campomanesia xanthocarpa O. Berg (Myrtaceae).
3.2 - OBJETIVOS ESPECFICOS
Acompanhar o desenvolvimento estrutural dos botes florais. Aprofundar os conhecimentos anatmicos acerca da estrutura das
partes florais.
Elucidar os aspectos estruturais da fecundao cruzada e de um possvel mecanismo de autoincompatibilidade atuante.
Acompanhar o desenvolvimento de frutos, sementes e embries a partir da fecundao cruzada controlada.
38
39
4 - REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS
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45
SEO I
DESENVOLVIMENTO DO PERIANTO, DO ANDROCEU E DO
GINECEU DE Campomanesia xanthocarpa O. Berg
(MYRTACEAE)
CRISTINA MAGALHES RIBAS DOS SANTOS
46
47
LISTA DE QUADROS SEO I
Quadro 1 - Estdios de desenvolvimento das flores de C. xanthocarpa (Adaptado de Ducroquet & Hickel, 1991) ............................................ 56
Quadro 2 - Etapas da androsporognese e da androgametognese,
segundo os critrios de Rodrigues et al. (2007) .................................... 57
48
49
LISTA DE FIGURAS SEO I
Figura 1 - Metodologias utilizadas para as anlises dos botes florais de
C. xanthocarpa ...................................................................................... 59 Figura 2 - Perodo de desenvolvimento dos botes florais de C.
xanthocarpa ........................................................................................... 64 Figura 3 - Estdios de desenvolvimento do perianto de C. xanthocarpa.
............................................................................................................... 65 Figura 4 - Relao entre os estdios de desenvolvimento do perianto, do
androceu e gineceu de C. xanthocarpa. ................................................ 66 Figura 5 - Estdios de desenvolvimento do androceu de C. xanthocarpa. .......................................................................................... 69 Figura 6 - Relao entre os estdios de desenvolvimento das anteras e
dos andrfitos de C. xanthocarpa.......................................................... 72 Figura 7 - Relao entre os estdios de desenvolvimento dos botes
florais e do gineceu de C. xanthocarpa. ................................................ 75 Figura 8 - Relao entre os estdios de desenvolvimento dos botes
florais e dos rudimentos seminais de C. xanthocarpa. .......................... 78
50
51
RESUMO
Botes florais de Campomanesia xanthocarpa foram analisados at a fase de antese. Foram realizadas anlises estruturais no perianto,
androceu e gineceu, acompanhando o processo de maturao do
andrfito, ovrio e rudimentos seminais. Seis estdios de desenvolvimento B, C, D1, D2, E e F foram caracterizados. Os botes florais, nesta espcie, levam cerca de 18 dias a partir do estdio B
at a completa abertura da flor. O acompanhamento da
androsporognese e androgametognese revela a presena de ttrades,
andrsporos e andrfitos. No estdio D1, os andrfitos j esto aptos
desenvolver os tubos polnicos e os rudimentos seminais intensificam a
diferenciao das estruturas de proteo e esporognicas. Entretanto, o
saco embrionrio s completa sua constituio no estdio E (fase balo).
O detalhamento de como se desenvolvem os rgos reprodutivos, os
estdios de desenvolvimento dos gros de plen e dos rudimentos
seminais, relacionados ao tamanho dos botes florais, so de grande
relevncia para embasar os programas de melhoramento e conservao
desta espcie subutilizada, mas com grande potencial agrcola,
nutricional e medicinal.
52
53
INTRODUO
Campomanesia xanthocarpa considerada uma das plantas para o futuro da regio sul do pas, havendo a recomendao do incentivo pesquisa, especialmente por serem os frutos uma opo promissora no
mercado de bebidas artesanais e industriais, alm do potencial para
produo de polpa concentrada e congelada sendo tambm considerada
espcie medicinal (BIAVATTI et al., 2004; KINUPP, 2007). H carncia de informao sobre plantios comerciais desta espcie, que
vem sendo explorada por meio de extrativismo por comunidades locais.
A sua conservao depende, exclusivamente, da manuteno de seus
hbitats naturais (LISBOA et al., 2011).
Para que essa espcie possa entrar em sistemas de produo
agrcola, muitos aspectos estruturais de sua biologia reprodutiva
precisam ser elucidados. Neste sentido, h poucos trabalhos sobre
espcies de Campomanesia, sendo a maioria com abordagens sobre as partes vegetativas adultas (SOLS, 2000), germinao das sementes e a
estrutura das plntulas em desenvolvimento (GOGOSZ, 2008, 2010).
Em relao biologia reprodutiva, em especial aos rgos reprodutivos,
no existem registros mais detalhados na literatura. Por este motivo, o
presente trabalho busca aprofundar os estudos caracterizando o
desenvolvimento estrutural do perianto, do androceu e do gineceu, uma
vez que este conhecimento de fundamental importncia para o manejo,
bem como em programas de melhoramento e conservao desta espcie
nativa.
54
55
1. METODOLOGIA
1.1. LOCAL DE REALIZAO DAS ATIVIDADES:
Acompanhamento e Coleta de Material Vegetal: A coleta de ramos florais foi realizada em plantas de reas
remanescentes de mata nativa do Estado de Santa Catarina, no interior
do municpio de Alfredo Wagner, latitude 27o4201, longitude
49o2001, altitude 480m, distante 111Km de Florianpolis (capital do
estado).
Anlises Laboratoriais: Foram realizadas no Laboratrio de Fisiologia do
Desenvolvimento e Gentica Vegetal (LFDGV), do Departamento de
Fitotecnia, integrado ao Centro de Cincias Agrrias; no Laboratrio
Central de Microscopia Eletrnica (LCME) e no Laboratrio de
Anatomia Vegetal (LAVEG) do Departamento de Botnica, Centro de
Cincias Biolgicas da Universidade Federal de Santa Catarina, em
Florianpolis, Santa Catarina, Brasil.
1.2 COLETA DOS RAMOS FLORAIS DE C. XANTHOCARPA
Foram coletados 6 ramos florais de 1,5m de comprimento, de
uma rvore adulta de C. xanthocarpa (matriz S1), com botes florais em
diferentes estdios de desenvolvimento. O material vegetal foi
acondicionado em baldes plsticos contendo gua, para transporte e
manuteno no laboratrio, sendo deixados em ambiente protegido
durante 10 dias, seguindo metodologia proposta por Franzon (2008).
Para as anlises do desenvolvimento morfolgico e estrutural
(morfohistodiferenciao) foram retirados os botes florais diretamente
dos ramos, para identificao dos estdios de desenvolvimento (Tabela
1), conforme os critrios estabelecidos por (DUCROQUET & HICKEL,
1991).
Amostras de material retiradas do indivduo S1 foram depositadas
no herbrio Flor da Universidade Federal de Santa Catarina, nmero
FLOR 40926 e identificados por Cristina Magalhes Ribas dos Santos.
56
Quadro 1 - Estdios de desenvolvimento das flores de C. xanthocarpa
(Adaptado de Ducroquet & Hickel, 1991) Estdios de
desenvolvimento Critrios morfolgicos
B Botes globosos envoltos por brcteas
C Primeiro par de spalas comea a se afastar, mas no
aparecem as ptalas. Botes com o dobro de tamanho.
D Comeam a aparecer as ptalas e ocorre maior afastamento
das spalas.
E Estdio balo. Ptalas descompactadas e prestes a abrir
para expor as anteras e o estigma.
F1 Flor com pistilo exposto e afastamento parcial das ptalas.
F2 Flor completamente aberta, com ptalas na posio
horizontal, expondo anteras e estigma. Liberao de plen.
1.3 - ANLISE MORFOLGICA DO DESENVOLVIMENTO DO
PERIANTO, DO ANDROCEU E DO GINECEU DE C.
XANTHOCARPA
Para estas anlises, 200 botes florais, de diferentes tamanhos,
foram retirados dos ramos vegetais, aleatoriamente. Os botes florais
foram colocados sobre papel milimetrado e analisados sob o
microscpio estereoscpio Olympus SZH10 com a unidade de controle
DP, Control 71 da Olympus e a cmara fotogrfica acoplada. Com base
em critrios visuais relativos aos aspectos morfolgicos, as amostras
foram classificadas nos diferentes estdios de desenvolvimento referidos
na Tabela 1. A seguir amostras de botes florais de cada fase foram
analisadas para descrio morfolgica do androceu e do gineceu. Vinte
botes florais foram mantidos nos ramos, no laboratrio, sendo
marcados com fitas coloridas, para acompanhar os intervalos de tempo
(em horas) entre os diferentes estdios.
1.4 ANLISES ESTRUTURAIS DO DESENVOLVIMENTO DO ANDROCEU E DO GINECEU DE C. XANTHOCARPA
Para a caracterizao estrutural do androceu e do gineceu, nas
diferentes fases de desenvolvimento, 20 botes florais de cada estdio
57
foram analisados por meio de diferentes tcnicas, sendo analisados em
microscopia ptica e eletrnica de varredura.
Cinco botes florais foram seccionados transversal e
longitudinalmente, mo livre. As seces foram colocadas sobre
lminas histolgicas, hidratadas e cobertas por lamnula. Outros cinco
botes florais, de cada estdio, foram separados para anlise do
desenvolvimento dos gros de plen. Nestes botes florais, a anteras
foram removidas, esmagadas sobre lmina histolgica, coradas com
carmim actico 0,5% e cobertas por lamnula. As anlises foram
realizadas em quatro campos de observao escolhidos de forma
aleatria. As categorias relativas androsporognese e
androgametognese (Tabela 2) foram registradas em planilha e imagens,
sendo relacionadas aos tamanhos dos botes florais, conforme os
critrios de Rodrigues et al. (2007). Estes dois procedimentos foram
analisados em microscpio ptico Olympus DP40F, com a unidade de
controle DP Control 71 da Olympus e a cmara fotogrfica acoplada.
Quadro 2 - Etapas da androsporognese e da androgametognese,
segundo os critrios de Rodrigues et al. (2007) Etapa Critrios
CMM Clulas-me dos andrsporos ou clulas arquesporiais
Meicitos Clulas em qualquer fase da meiose
Ttrades Quatro esporos revestidos por calose
Andrsporos Esporos livres com um ncleo no polarizado
Andrfitos I Gametfitos com um ncleo polarizado, antes da primeira mitose
Andrfitos II
Gametfitos com duas clulas, generativa e vegetativa, aps a
primeira mitose incluindo os diversos estdios de
desenvolvimento dos ncleos
Nota: Andrfitos apresentam citoplasma denso, com depsitos de amido, e
desenvolvimento completo da exina e da intina.
Outros cinco botes florais de cada estdio foram fixados em
glutaraldedo (1%) + formaldedo (4%) (MCDOWELL & TRUMP,
1976), infiltrados com historesina (Leica), sendo colocados em
soluo de pr-infiltrao (historesina: etanol 95%, 1:1, v/v), durante 24
horas, sob vcuo, e, em seguida, transferidos para a soluo de
infiltrao (historesina pura), por quatro horas, sob vcuo. A seguir,
foram colocados em moldes que continham a soluo de incluso
58
(historesina adicionada de endurecedor). A seces foram feitas em
micrtomo de rotao, distendidas em lminas histolgicas e submetidas
colorao com azul de toluidina (OBRIEN et al. 1964). Os registros fotogrficos e as anlises foram realizados em microscpio ptico
Olympus DP40F, com a unidade de controle DP, Control 71 da
Olympus e a cmara fotogrfica acoplada.
A anlise ultraestrutural de superfcie, em microscopia eletrnica
de varredura (MEV) foi realizada em amostras retiradas de cinco botes
florais, de cada estdio de desenvolvimento, que haviam sido fixadas em
glutaraldedo e desidratadas em srie etlica crescente (at lcool 100%
PA) para a obteno das seces transversais e longitudinais. As seces
foram colocadas em tubos eppendorfs contendo lcool 100%, por 30
minutos, e, posteriormente, foram submetidas ao ponto crtico de CO2
Leica EM CPD 030, seguindo procedimento de Horrige & Tamm
(1969). Depois da secagem, o material foi aderido sobre suportes de
alumnio, com auxlio de uma fita carbono dupla-face e numerado
conforme planejamento prvio. Estes suportes foram postos sobre
isopor, numa caixa plstica transparente contendo slica gel. A caixa foi
vedada com PVC e colocada dentro de um desumidificador at ser
coberto com 20nm de ouro, em metalizador Leica EM CPD 030, modelo
CPD 030. A anlise e documentao foram efetuadas em microscpio
eletrnico de varredura JEOL JSM-6390LV.
59
Figura 1 - Metodologias utilizadas para as anlises dos botes florais de
C. xanthocarpa A) Indivduo S1 (seta). B) Ramos com botes florais retirados de S1. C e D) Transporte e acondicionamento dos ramos florais em baldes
contendo gua. E) Botes florais retirados dos ramos no laboratrio. F)
Microscpio eletrnico de varredura (seta) JEOL JSM-6390LV (LCME/UFSC).
G) Microscpio estereoscpio Olympus SZH10 (seta) com a unidade de
controle DP. Control 71 da Olympus e a cmara fotogrfica acoplada
(LFDGV/UFSC).
60
61
2 RESULTADOS E DISCUSSO
2.1 ANLISES MORFOLGICAS DO DESENVOLVIMENTO DO PERIANTO, DO ANDROCEU E DO GINECEU DE C.
XANTHOCARPA
Nesta espcie o perianto, o androceu e o gineceu passaram por
modificaes de fcil visualizao durante o desenvolvimento dos
botes florais, com formao de estruturas, tais como os gros de plen,
ovrios e rudimentos seminais, diretamente ligados formao de frutos
e sementes. Para garantir que as estruturas de disperso (frutos e
sementes) e os novos indivduos (embries) se formem C. xanthocarpa
investiu na arquitetura floral. Foram detectados os estdios B, C, D1,
D2, E e F de desenvolvimento (Figuras 3A e 4A).
Nos estdios B e C, as estruturas reprodutivas (androceu e
gineceu) mostraram-se protegidas pela cpsula floral formada por
spalas e ptalas (perianto) e apresentavam modificaes discretas de
volume e forma, especialmente do androceu. No estdio B de
desenvolvimento, o perianto apresentou um par de brcteas verde claras,
na base de um boto floral globoso, com spalas bem compactadas de
cor verde escura (Figura 3B). O androceu mostrou estames com anteras
de aspecto translcido, agrupadas em torno e abaixo do estilete, e com
estigma esverdeado (Figura 4B). O estdio C caracterizou-se pela
ausncia do par de brcteas, apresentando um afastamento do primeiro
par de spalas, sem mostrar as ptalas (Figura 3C). Os estames cobriam
parcialmente o estigma e as anteras perderam o aspecto translcido
(Figura 4C).
Em D1 e D2, foram detectadas as maiores mudanas nos botes
florais ao longo do desenvolvimento. O pleno desenvolvimento das
ptalas comeou a ser visualizado a partir do estdio D1, alm do
androceu e do gineceu mostrarem expressivas diferenas de volume e
forma. No estdio D1, foi possvel identificar as ptalas devido
colorao branca contrastante com a cor verde das spalas, estas
ligeiramente afastadas (Figura 3D). Assim, estas flores podem ser
classificadas como heteroclamdeas, com clice e corola de coloraes
diferenciadas. Os estames apresentaram anteras agrupadas ao redor do
estilete, na altura das spalas, permitindo a visualizao do estigma
(Figura 4D). O estdio D2 mostrou a presena de ptalas bem
desenvolvidas, mas ainda dobradas umas sobre as outras, evidentes
acima das spalas (Figura 3E). Nos estames, os filetes exibiram
crescimento livre e acima das spalas, com cerca de 4mm de
62
comprimento, sustentando as anteras. O estilete e o estigma mostraram-
se evidentes acima dos estames (Figura 4E). At o estdio D2 foi
possvel perceber indcios de cuidado da espcie com relao s
estruturas reprodutivas, tendo em vista que estas se desenvolvem
protegidas pelo perianto, cujas partes constituintes foram sendo,
gradativamente, flexibilizadas.
No estdio E, o perianto mostrou a presena de ptalas bem
desenvolvidas, descompactadas e prestes a se abrir (Figura 3F). Os
estames dispuseram-se afastados e ao redor do pistilo exibindo a poro
superior do ovrio (Figuras 4F e 4G). O estdio F mostrou o perianto
formado por cinco ptalas de colorao branca completamente abertas e
livres entre si (corola dialiptala) rodeadas por cinco spalas de cor
verde, parcialmente unidas entre si (clice gamosspalo). Os numerosos
estames (flores polistmones) encontravam-se estendidos, posicionando-
se afastados do estigma e do estilete (Figuras 3G e 3H). O estdio E
(fase balo) e o estdio F constituram o perodo em que C. xanthocarpa exps as estruturas reprodutivas. Nestes estdios a abertura das ptalas e
a expanso dos estames, posicionando-se de forma a permitir o acesso
ao estigma das flores, so indicativos de facilitao polinizao e s
subsequentes cpula e singamia.
Em relao ao tempo de desenvolvimento dos botes florais, nas
condies deste experimento, a passagem do estdio B para C levou
cerca de setenta e duas horas (3 dias). A transio do estdio C para o
D1 foi o perodo mais prolongado, levando cerca de duzentas e
dezesseis horas (9 dias). Considerando as modificaes ocorridas no
androceu e gineceu, o intervalo D, originalmente estabelecido por
Ducroquet e Hickel (1991), neste estudo, foi dividido em D1 e D2,
levando, em mdia, noventa e seis horas (4 dias). A passagem de D2
para E foi de apenas vinte e quatro horas (1 dia). Para passar da fase
balo para a completa abertura da flor, o intervalo foi de cerca de oito
horas, o que possibilitou a classificao como estdio F. Estes resultados
diferiram de Ducroquet & Hickel (1991) que observaram em Feijoa sellowiana uma antese gradual, ao longo de dois dias, levando a
subdiviso da antese em F1 e F2 (Tabela 1). Os autores definiram F1
como sendo o estdio em que o boto floral estava entreaberto, com
emergncia do estigma e anteras visveis; e F2 como sendo o estdio em
que o boto floral estava completamente aberto, com as ptalas na
posio horizontal. A Figura 2 mostra os intervalos de tempo entre os
estdios de desenvolvimento da flor de C. xanthocarpa. Os botes
florais despenderam 18 2 dias para passarem do estdio B at o F
(Figuras 3A e 4A).
63
Para outras mirtceas sul americanas, como Acca sellowiana (O.
Berg.) Burret foram estabelecidos os estdios B, C, D, E, F1 e F2 de
desenvolvimento, levando cerca de 30 dias para a completa abertura da
flor (STEWART, 1987; DUCROQUET & HICKEL, 1991; FRANZON,
2004). Eugenia uniflora L. apresentou os estdios B, C, D, E e F de