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