biologia reprodutiva de vriesea friburgensis mez, 1894

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE GENÉTICA TRABALHO DE CONCLUSÃO DO CURSO CIÊNCIAS BIOLÓGICAS – BACHARELADO COM ÊNFASE EM BIOLOGIA MOLECULAR, CELULAR E FUNCIONAL Biologia Reprodutiva de Vriesea friburgensis Mez, 1894 Lucas Caetano Tieppo da Silveira Professora Orientadora: Drª. Eliane Kaltchuk dos Santos Co-orientadora: Msc. Gecele Matos Paggi Porto Alegre, 2006

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE GENÉTICA

TRABALHO DE CONCLUSÃO DO CURSO CIÊNCIAS BIOLÓGICAS – BACHARELADO COM ÊNFASE EM BIOLOGIA MOLECULAR, CELULAR E

FUNCIONAL

Biologia Reprodutiva de Vriesea friburgensis Mez, 1894

Lucas Caetano Tieppo da Silveira Professora Orientadora: Drª. Eliane Kaltchuk dos Santos

Co-orientadora: Msc. Gecele Matos Paggi

Porto Alegre, 2006

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TRABALHO DE CONCLUSÃO

Biologia reprodutiva de Vrisea friburgensis Mez, 1894.

Trabalho desenvolvido no Departamento de Genética do Instituto de Biociências da Universidade Federal do Rio Grande do Sul durante a disciplina BIO 99002 – TRABALHO DE CONCLUSÃO II, como parte dos requisitos necessários para a obtenção do título em Bacharelado com Ênfase em Biologia Molecular, Celular e Funcional dentro do Programa de Graduação em Ciências Biológicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

Lucas Caetano Tieppo da Silveira Professora Orientadora: Drª. Eliane Kaltchuk dos Santos

Co-orientadora: Msc. Gecele Matos Paggi

Porto Alegre, 2006

3

“If a war of races should occur between Lord man and the wild beast, I would be tempted to sympathize with the bears” John Muir

À minha mãe, Sandra, pelo exemplo, pelo amor.

4

Agradecimentos

Ao meu pai, apesar deste trabalho não ser dedicado a ti, devo-lhe a minha

fascinação pela natureza. Obrigado.

À minha orientadora Eliane Kaltchuk, pela oportunidade de realizar este trabalho

e por compreender as minhas decisões.

À Gecele Paggi, pelas aulas, pelos campos, pelo projeto, pela orientação. Enfim,

pela amizade.

Às “garotas das bromélias”, Clarisse, Camila e Jamilla, por me agüentarem e me

ajudarem, no campo e no laboratório.

À professora Fernanda Bered, pela ajuda com as análises estatísticas. A todos

que sugeriram e criticaram algo no trabalho.

Aos meus amigos, por evitarem que eu parasse numa clínica psiquiátrica durante

esses quatro anos. Em especial aos meus irmãos Breda, Éder e Flávio, e ao glorioso

Internacional.

Por fim, à Pítia, pela sinceridade do teu sorriso, a minha felicidade.

5

Índice

Índice _______________________________________________________________ 5 Índice de figuras ______________________________________________________ 6 Índice de tabelas ______________________________________________________ 6 1. Resumo ___________________________________________________________ 7 2. Introdução _________________________________________________________ 8

2.1. Família Bromeliaceae _____________________________________________ 8 2.2. Vriesea friburgensis Mez, 1894 ____________________________________ 10 2.3. Biologia Reprodutiva_____________________________________________ 11 2.4. Parque Estadual de Itapuã _________________________________________ 14 2.5. Objetivos ______________________________________________________ 16

3. Materiais e Métodos ________________________________________________ 17 3.1. Área de Estudo _________________________________________________ 17 3.2. Sistema de Cruzamento ___________________________________________ 17 3.3. Taxa de Germinação _____________________________________________ 18 3.4 Concentração de Açúcar no Néctar __________________________________ 19 3.5. Arquitetura da inflorescência_______________________________________ 19 3.6. Análises estatísticas ______________________________________________ 19

4. Resultados ________________________________________________________ 20 4.1. Sistema de cruzamento ___________________________________________ 20 4.2. Taxas de Germinação ____________________________________________ 21 4.3. Concentração de Açúcar no Néctar __________________________________ 21 4.4. Arquitetura da Inflorescência ______________________________________ 21

5. Discussão _________________________________________________________ 22 6. Perspectivas_______________________________________________________ 25 7. Referências Bibliográficas ___________________________________________ 26 8. Anexo I___________________________________________________________ 28

6

Índice de figuras

Figura 1 Distribuição da família Bromeliaceae._______________________________ 9

Figura 2 Destaque da inflorescência de Vriesea friburgensis. ___________________ 10

Figura 3 (A) Mapa do Rio Grande do Sul, destacando a região onde se encontra o PEI. (B) Foto de satélite da área do PEI. _______________________________________ 15

Figura 4 Vista da Pedra da Visão. À esquerda a lagoa Negra, à direita a praia de Fora e a laguna dos Patos.______________________________________________________16

Figura 5 Padrão estiolado das plântulas de A. recurvata crescidas no escuro._______32

Índice de tabelas

Tabela 1 Sistema de cruzamento e biologia da polinização em espécies do gênero Vriesea da região sudeste da Mata Atlântica (Martinelli, 1994). FC = fecundação cruzada; AC = autocompatível, (-) não-analisado.____________________________ 13

Tabela 2 Número de flores analisadas (n), porcentagem de frutos formados e número médio de sementes por fruto por tratamento nas duas populações estudadas._______ 20

Tabela 3 Porcentagens de sementes germinadas após 30 dias, por tratamento.______ 21

Tabela 4 Lista de espécies usadas nos teste de germinação. ____________________ 30

Tabela 5 Lista de espécies utilizadas no teste de armazenamento. _______________ 30

Tabela 6 Resultados do teste de germinação (%), 30 dias do início do experimento. Os traços representam amostras perdidas por contaminação. ______________________ 31 Tabela 7 Esquema dos resultados, por temperatura, para a germinação.____________33

7

1. Resumo

As bromélias estão sujeitas a uma forte pressão antrópica no RS, sendo que muitas

das espécies descritas para o estado estão na lista de espécies ameaçadas de extinção da

SEMA. A espécie nativa Vriesea friburgensis é uma planta de porte médio e com

potencial ornamental devido a sua inflorescência colorida. Tendo em vista os pontos

acima mencionados e a inexistência de informações sobre a sua biologia reprodutiva, o

presente trabalho teve como objetivo elucidar aspectos relativos ao modo de reprodução

de V. friburgensis. Foram avaliados os seguintes aspectos: concentração de açúcar no

néctar, sistema de cruzamento preferencial e viabilidade das sementes. O néctar foi

coletado de flores recém abertas e a concentração de açúcar foi estimada com a ajuda de

um refratômetro. Para identificar o sistema de cruzamento preferencial da espécie foram

realizados tratamentos testando: autocompatibilidade (autopolinização manual +

ensacamento), fecundação cruzada obrigatória (emasculação + polinização manual +

ensacamento), autopolinização espontânea (ensacamento) e fecundação cruzada aberta

(emasculação) e controle. O número de sementes por fruto por tratamento foi utilizado

como medida de avaliação. A viabilidade das sementes foi verificada utilizando-se

aproximadamente 500 sementes de cada tratamento. Também foram coletados dados

sobre a arquitetura da inflorescência como o número de ramos, flores e frutos por

ramos. A concentração de açúcar no néctar (x≅25%) está de acordo com o padrão de

flores diurnas polinizadas por aves, em bromélias. Os resultados demonstraram que a

espécie é autocompatível, com 177 sementes por fruto. Entretanto parece existir uma

barreira para a germinação das sementes provenientes de autofecundação, com uma

média de apenas 0.09% de sementes germinadas. A espécie é não-autogâmica, (14

sementes por fruto em média). A produção média de sementes no tratamento controle

foi de 175,85 sementes por fruto, das quais 78% germinaram.

8

2. Introdução

2.1. Família Bromeliaceae

A família Bromeliaceae tem aproximadamente 3000 espécies descritas,

distribuídas em 54 gêneros e três subfamílias: Pitcarnioideae, Bromelioideae e

Tillandsioideae (Souza & Lorenzi, 2005). Aproximadamente 45% das espécies da

família são encontradas no Brasil. Segundo Smith & Downs (1974) os centros de

origem e dispersão da família estão localizados na América do Sul, nos Andes e

Antilhas, no Planalto das Guianas e no leste do Brasil. Reitz (1983) cita que 15 gêneros

dos 54 descritos para a família são endêmicos da Mata Atlântica.

A distribuição da família Bromeliaceae é tipicamente Neotropical, já que apenas

uma espécie, Pitcairnia feliciana, encontra-se fora do continente americano (Figura 1),

na costa oeste da África (Costa, 2002). No continente americano a família se distribui

do sul dos Estados Unidos (latitude 37˚ N) até o norte da Patagônia (44˚ S). No estado

do Rio Grande do Sul estão descritas aproximadamente 76 espécies, com representantes

das três subfamílias. Por terem passado por uma extensa radiação adaptativa, as espécies

de Bromeliaceae são encontradas em ambientes extremos e com hábitos muito diversos

(Ranker et al, 1990). Podem ser encontradas espécies terrícolas ou epífitas, em

ambientes xéricos (restingas, campos, caatinga e desertos) ou mesófilos (floresta

amazônica, Mata Atlântica, cadeias montanhosas do noroeste da América do Sul e

América Central), ao nível do mar ou a altitudes de 4000 metros, em locais com muita

ou pouca luminosidade (Costa, 2002; Paggi, 2006).

Uma das características morfológicas mais marcantes em bromélias é à filotaxia,

já que as folhas se inserem em espiral no caule, formando uma roseta basal (cisterna).

As folhas são lanceoladas e apresentam tricomas peltados na superfície, cuja função

9

principal é a absorção de água e sais minerais (Benzing, 1990), uma vez que as raízes

são quase sempre reduzidas estruturalmente e funcionalmente. Nem todas as bromélias

apresentam cisternas, mas as que apresentam são utilizadas como fonte de recurso

(abrigo, alimento, fonte de água, sítio de reprodução, etc) para muitas populações

naturais de espécies associadas, grupo conhecido como fitotelmata (Palma-Silva, 2003).

Os caules são rizomas, prostados ou estolões curtos ou longos.

Figura 1 Distribuição da família Bromeliaceae.

Cerca de 90 espécies de bromélias são utilizadas pelo homem com os mais

diversos fins: alimentação, fibras vegetais, forragem, ornamentação, entre outros

(Bennett, 2000). Estes usos, associados à baixa produção de plantas para o comércio e o

conseqüente extrativismo, têm levado a reduções drásticas das populações naturais

(Coffani-Nunes, 2002), resultando na inclusão de muitas espécies da família em listas

de espécies ameaçadas de extinção (IBAMA, 1992; SEMA, 2002).

10

2.2. Vriesea friburgensis Mez, 1894

Pertencente a subfamília Tillandsioideae, o gênero Vriesea (Lindl.) tem

aproximadamente 230 espécies. Outros gêneros numerosos da subfamília são Tillandsia

(L.) e Guzmania (Mez).

A espécie V. friburgensis (Figura 2), uma planta de porte médio, pode chegar a

2,3 metros de altura com a inflorescência (Reitz, 1983). Pode ser epífita, rupícola ou

terrícola, e devido à beleza da sua inflorescência apresenta um grande potencial

ornamental. Desenvolve-se em solos arenosos de restinga litorânea, podendo formar

grandes touceiras, com até 12 indivíduos (Reitz, 1983).

Figura 2 Destaque da inflorescência de Vriesea friburgensis.

11

Com relação à sistemática, esta é uma espécie com alguns problemas de

separação das variedades paludosa e tucumanensis. A principal diferença entre tais

variedades está relacionada à arquitetura dos ramos laterais da inflorescência, que é

acentuado na variedade tucumanensis, resultando em um aspecto recurvo. Outra

diferença é a coloração da inflorescência, sendo mais colorida na variedade paludosa.

Além disso, as duas variedades diferem quanto à sua distribuição, sendo a variedade

paludosa encontrada na costa do Brasil e a tucumanensis no Planalto Meridional e na

floresta do Alto Uruguai (Reitz, 1983). Em conseqüência dos hábitos distintos, alguns

pesquisadores as consideram como duas espécies (J. Wacheter e J.V. Coffani-Nunes,

comunicação pessoal). Neste trabalho, as variedades foram tratadas como espécies,

sendo utilizada a variedade paludosa (espécie V. friburgensis).

2.3. Biologia Reprodutiva

Apesar de algumas espécies vegetais poderem apresentar um modo de

reprodução (assexual ou sexual) e um sistema de cruzamento (autogamia ou alogamia)

exclusivos, usualmente há um modo de reprodução e um sistema de cruzamento

predominantes, com eventos esporádicos do outro modo/sistema (Bodanese-Zanettini e

Cavalli, 2003). O entendimento destas características em diferentes espécies é essencial

para o desenvolvimento de programas de conservação, uma vez que estas estão

diretamente ligadas à composição genética das populações naturais (Hamrick e Godt,

1996; Wong e Sun, 1999; Bodanese-Zanettini e Cavalli, 2003). Outro caracter de efeito

marcante sobre a estrutura genética das populações é o mecanismo de polinização

(Ritland e Jain, 1981; Ge e Sun, 1999).

12

Em bromélias, já foi confirmada a existência de diferentes sistemas de

cruzamentos por Benzing (2000), demonstrando correlações com aspectos da história

natural e ecologia das espécies.

Estratégias como dicogamia (maturação assincrônica dos órgãos sexuais) e

heterostilia (diferença espacial entre os órgãos sexuais) podem promover alogamia em

espécies autocompatíveis e diminuir a obstrução em espécies auto-incompatíveis

(Benzing, 2000). Por exemplo, a protoginia - amadurecimento do gineceu antes do

androceu - ocorre quase que sem exceção em mais de 150 espécies do gênero Tillandsia

estudadas por Gardner (1982). A protandria - amadurecimento do androceu antes do

gineceu - foi observada por Martinelli (1994) em 17 espécies de Vriesea polinizadas por

pássaros e morcegos. Além destas estratégias em relação aos sistemas de cruzamentos, a

fecundação cruzada é reforçada pela auto-incompatibilidade encontrada na família

Bromeliaceae, embora ainda não confirmado para a subfamília Pitcairnioideae

(Benzing, 2000).

A família Bromeliaceae é uma das poucas famílias vegetais onde a polinização

por mamíferos é predominante em relação à entomofília (Sazima e Sazima, 1989;

Martinelli, 1994). Martinelli (1994) estudou a polinização de diferentes bromélias e

encontrou que todas as espécies com antese noturna e polinizada por morcegos tinham

uma maior média de volume de néctar (≅200 µl) e menor concentração de açúcar

(≅14%), quando comparada com espécies polinizadas por beija-flores (≅26 µl e ≅24%,

respectivamente) (Martinelli, 1994; Tabela 1).

No que se refere à viabilidade de sementes, são poucos os estudos existentes

para a família (Paggi, 2006). Na maioria das espécies de bromélias, as sementes perdem

a viabilidade rapidamente quando armazenadas. Outras características relacionadas à

13

Tabela 1 Sistema de cruzamento e biologia da polinização em espécies do gênero Vriesea da região sudeste da Mata Atlântica (Martinelli, 1994). FC = fecundação cruzada; AC = autocompatível, (-) não-analisado.

Espécie Antese Principal

Polinizador

Volume médio de

néctar (µl)

Concentração média de

açúcar no néctar (%)

Sistema de

Cruzamento

Vriesea altomacaensis Diurna beija-flores - 25,6 -

Vriesea atra var. Atra Noturna morcegos 209 13,3 FC/AC

Vriesea bituminosa var. bituminosa Noturna morcegos 207 13,4 FC/AC

Vriesea ensiformis var. ensiformis Diurna beija-flores 32,4 21,9 FC/AC

Vriesea flamea Diurna beija-flores - - -

Vriesea haematina Diurna beija-flores 137 21,1 FC/AC

Vriesea heterostachys Diurna beija-flores - 27,4 FC/AC

Vriesea hydrophora Noturna morcegos 90,8 13 FC/AC

Vriesea incurvata Diurna beija-flores 32,58 22,2 FC/AC

Vriesea longicaulis Noturna morcegos - 17 FC/AC

Vriesea longiscapa Noturna morcegos - 15,9 FC/AC

Vriesea neglutinosa Diurna beija-flores 63,3 19,8 FC/AC

Vriesea paraibica Diurna beija-flores 20,2 22 FC/AC

Vriesea psittacina var.psittacina Diurna beija-flores - - FC/AC

Vriesea regina Noturna morcegos 218 12,4 FC/AC

Vriesea sparsiflora var. sparsiflora Diurna beija-flores 19,6 22,7 FC/AC

Vriesea vagans Diurna beija-flores - 25,1 FC/AC

14

biologia reprodutiva em bromélias que também são pouco estudadas são: produção

média de flores e frutos, fecundidade das plantas e altura da planta e da inflorescência

(Paggi, 2006).

O termo limitação de pólen define o fenômeno onde há uma menor produção de

sementes devido à baixa quantidade ou qualidade de pólen que está disponível para

reprodução sexuada (Ashman et al, 2004) Entre os fatores que podem afetar a

quantidade do pólen está a presença/ausência e a eficácia dos agentes polinizadores.

O estudo da biologia reprodutiva é muito difícil, uma vez que são inúmeras as

variantes abióticas e bióticas que influenciam a produção de pólen e de sementes. A

qualidade do solo e da água, a pluviosidade, a temperatura, a estrutura espacial das

populações e a interação planta-polinizador são alguns fatores de influência (Paggi,

2006). Mesmo a fertilidade das populações, avaliada pela produção de sementes viáveis,

pode ser afetada. A destruição do habitat e a fragmentação deste pode levar ao

endocruzamento em espécies autocompatíveis, reduzindo a variabilidade genética

intrapopulacional.

2.4. Parque Estadual de Itapuã

Situado no município de Viamão (RS), a 57 km de Porto Alegre, o Parque

Estadual de Itapuã (PEI) foi fundado em 1973 e aberto ao público em 2002. Ocupando

uma área de 5566 hectares, o PEI é considerado uma das últimas amostras dos

ambientes naturais da região metropolitana de Porto Alegre e tem como objetivos

conservar a biodiversidade, incentivar a pesquisa científica e promover a educação

ambiental. Os limites do parque são a Vila de Itapuã e o Hospital de Itapuã ao norte, a

15

laguna dos Patos ao sul e leste e o lago Guaíba ao oeste, entre as coordenadas 50° 50’ e

51° 05’ W e 30° 20’ e 30° 27’ S (Figura 3).

O clima local é subtropical úmido, com temperaturas médias de 17,5°C e

precipitação média anual entre 1100 e 1300 mm, sem estação seca. A dinâmica das

águas que limita o parque é bem pronunciada, e respeita a direção do vento, que

usualmente é noroeste, podendo variar para sul e sudoeste.

Figura 3 (A) Mapa do Rio Grande do Sul, destacando a região onde se encontra o PEI. (B) Foto de satélite da área do PEI.

16

Figura 4 Vista da Pedra da Visão. À esquerda a lagoa Negra, à direita a praia de Fora e a laguna dos Patos.

Com a diversidade de ambientes encontrados (Figura 4) o PEI abriga uma

amostra representativa da flora e fauna naturais da região metropolitana de Porto

Alegre. Figueiras (Ficus organensis) e butiazais (Butia capita) formam a paisagem

vegetal, enquanto é possível encontrar espécies animais ameaçadas de extinção como o

bugio-ruivo (Allouatta guariba), o jacaré-do-papo-amarelo (Caiman latirostris) e a

lontra (Lutra longicaudis).

2.5. Objetivos

Tendo em vista a escassez de informações sobre a biologia reprodutiva de

Vriesea friburgensis e a necessidade de gerar subsídios para a conservação da espécie,

este trabalho teve como objetivo investigar aspectos relacionados a este tema, tais

como: o sistema de cruzamento preferencial da espécie, a viabilidade das sementes, a

concentração de açúcar no néctar e a arquitetura da inflorescência.

17

3. Materiais e Métodos

3.1. Material

Foram utilizados 63 indivíduos de Vriesea friburgensis em duas populações

naturais do Parque Estadual de Itapuã (PEI). Os indivíduos utilizados estavam

localizados nas trilhas do Fenômeno e da Pedra da Visão. Os experimentos foram

realizados á campo, durante os meses de janeiro, fevereiro e março de 2006. Neste

último, os frutos foram coletados e levados ao laboratório para a continuidade dos

testes.

3.2. Sistema de Cruzamento

Para investigar os sistemas de cruzamento foram realizados experimentos de

polinização controlada em 41 plantas, sendo 31 indivíduos da trilha do Fenômeno e 10

indivíduos da trilha da Pedra da Visão. Foram realizados os seguintes experimentos:

1. Controle (C) (n=98): flores não-manipuladas e marcadas.

2. Autocompatibilidade (A) (n=39): flores no início da antese foram

autopolinizadas e ensacadas com sacos plásticos furados (8 x 12 cm),

com o objetivo de verificar a de ocorrência autocompatibilidade.

3. Autopolinização Espontânea (autogamia) (AE) (n=117): flores antes da

antese foram ensacadas com sacos plásticos furados com o objetivo de

verificar a capacidade de autopolinização independente de agentes

polinizadores.

4. Fecundação Cruzada Aberta (FCA) (n=34): flores no início da antese

foram emasculadas, com o objetivo de avaliar a limitação de pólen.

18

5. Fecundação Cruzada Obrigatória (FCO) (n=29): flores no início de

antese foram emasculadas e polinizadas manualmente com pólen de

indivíduos de outra população e ensacadas para evitar “contaminação” do

tratamento, com o objetivo de avaliar a taxa de fertilização entre

diferentes indivíduos.

Foram utilizadas 317 flores no total. As respostas aos diferentes tratamentos

foram avaliadas através da produção de frutos, os quais foram coletados em março de

2006. O número médio de sementes por fruto por tratamento foi estimado a partir do

peso de 20 sementes por fruto em relação ao peso do número total de sementes de cada

fruto, através de uma regra de três.

Para identificar o sistema reprodutivo preferencial de V. friburgensis, o índice de

autogamia (IA) foi calculado como a relação da divisão entre as sementes provenientes

da Autopolinização Espontânea e da Autocompatibilidade, de acordo com Ramirez e

Brito (1990). Para espécies autogâmicas e parcialmente autogâmicas o índice de

autogamia varia de 0,30 a 1,00, e para espécies não-autogâmicas o valor de IA deve

estar abaixo de 0,30. Foi também estimado o percentual de sementes formadas a partir

de fecundação cruzada em condições naturais calculando a relação de divisão entre as

sementes oriundas dos tratamentos de Fecundação Cruzada Aberta e do Controle.

3.3. Taxa de Germinação

Aproximadamente 500 sementes de cada um dos tratamentos acima descritos,

exceto o tratamento de Autocompatibilidade, foram colocadas para germinar em placas

de petri (9 cm de diâmetro por 2 cm de altura) com meio de cultura contendo sais do

MS/2 (Murashige e Skoog, 1962), vitaminas do grupo B5 (Gamborg et al., 1968), 1,5%

de sacarose e 0,25% de Phytagel. Cada placa continha aproximadamente 50 sementes, e

19

estas foram mantidas em câmara de cultivo com temperatura média de 25°C e

fotoperíodo de 16 horas. Após trinta dias foram avaliadas as taxas de germinação por

tratamento.

3.4 Concentração de Açúcar no Néctar

A concentração média de açúcar no néctar das flores foi medida a partir de 28

flores, de 16 indivíuos. O néctar foi coletado com o uso de uma micropipeta, transferido

para tubos eppendorf de 0,6 ml e armazenado no freezer. A concentração média de

açúcar foi medida com a ajuda de um refratômetro, à temperatura ambiente (24°C). Os

dados coletados em BRIX foram transformados para % de açúcar com uso de uma

tabela de conversão.

3.5. Arquitetura da inflorescência

Foram coletados dados quanto ao número de ramos na inflorescência e número

de flores e frutos por ramo, de 22 plantas. Dezesseis destas plantas oriundas da trilha da

Pedra da Visão e seis da trilha do Fenômeno. Ainda, foi avaliada a influência da posição

dos ramos (base, meio ou ápice) na formação de flores e frutos (Figura 4).

3.6. Análises estatísticas

As análises estatísticas foram realizadas no programa SAS (versão 8, SAS

instituto, Cary, EUA). O número médio de sementes por tratamento foi analisado pelo

teste não paramétrico Kruscal-Wallis e a comparação de médias pelo teste de Dunn. As

concentrações de açúcar no néctar e a arquitetura da inflorescência foram analisadas

pelo teste de ANOVA, seguido do teste de Tukey para identificar diferenças entre

populações.

20

4. Resultados

4.1. Sistema de cruzamento

A produção média de frutos nas populações de V. friburgensis estudadas foi de

aproximadamente 58,16% no tratamento Controle (Tabela 2). Embora não tenha sido

realizada análise estatística para os dados de produção de frutos, os valores obtidos em

cada tratamento foram semelhantes ao observado no Controle, com exceção do

tratamento de Autopolinização Espontânea, no qual houve uma reduzida formação de

frutos.

No tratamento Controle, o número médio de sementes foi de 175,85

(DP±162,64) por fruto. Houve diferença estatisticamente significativa entre os

tratamentos (H=82,77; p<0,001). O tratamento de Autopolinização Espontânea

apresentou o menor número médio de sementes por fruto, quando comparado aos

demais tratamentos. Além disso, na Fecundação Cruzada Aberta a produção média de

sementes foi menor que no Controle (95,15 e 175,85, respectivamente), porém não

diferiu da Fecundação Cruzada Obrigatória (124,17). Os tratamentos de

Autocompatibilidade e Controle não diferiram entre si (Tabela 2). O índice de

autogamia foi igual a 0,12, mostrando que a espécie é não-autogâmica.

Tabela 2 Número de flores analisadas (n), porcentagem de frutos formados e número médio de sementes por fruto por tratamento nas duas populações estudadas.

C A AE FCA FCO

n 98 39 117 34 29

% frutos formados 58,16 58,97 6,83 50 55,17

Média de sementes por fruto 175,85a 176,95a 13,68c 95,15b 124,17ab Legenda dos tratamentos nos Materiais e Métodos.

21

4.2. Taxas de Germinação

O tratamento Controle apresentou a taxa de germinação mais alta dentre os

tratamentos (78,18%). Os tratamentos de Fecundação Cruzada Obrigatória e Aberta

tiveram taxas de germinação muito semelhantes ao Controle, 75,54% e 68,78%

respectivamente. O tratamento de Autocompatibilidade apresentou uma baixa taxa de

germinação (8,68%), quando comparada com os outros tratamentos (Tabela 3).

Tabela 3 Porcentagens de sementes germinadas após 30 dias, por tratamento.

C A FCA FCO

n 504 461 490 466

% de sementes germinadas 78,18 8,68 68,78 75,54 Legenda dos tratamentos nos Materiais e Métodos.

4.3. Concentração de Açúcar no Néctar

A concentração de açúcar no néctar não diferiu significativamente entre os

indivíduos (F=1,75; P=0,16), sendo a concentração média de 25,61%.

4.4. Arquitetura da Inflorescência

Os indivíduos analisados apresentaram, em média, oito ramos, 57 flores e uma

proporção de frutos formados de 36,9%. A produção de flores e frutos não diferiu

significativamente com relação à sua posição na inflorescência (F=1,95; P=0,15 e

F=2,52; P=0,09, respectivamente). As duas populações estudadas diferiram quanto à

produção de flores e frutos (F=6,72; P=0,01 e F=6,59; P=0,01, respectivamente). Na

trilha do Fenômeno foram produzidos, em média, 43,32 flores e 12,33 frutos por planta,

enquanto que na Pedra da Visão, foram 62,3 e 24,2, respectivamente.

22

5. Discussão

Em condições naturais a formação média de frutos foi de 58,97%, resultado

semelhante ao observado em Bromelia antiacantha e V. gigantea (50 e 47,92%

respectivamente) (Canela & Sazima, 2005 e Paggi, 2006). A produção média de frutos

no tratamento de Autocompatibilidade foi igual ao Controle (58,97 e 58,16,

respectivamente), bem como o número médio de sementes por fruto (176,95 e 175,85,

respectivamente, Tabela 2), indicando que V. friburgensis é autocompatível. A

autocompatibilidade é amplamente distribuída dentro da família Bromeliaceae, porém é

necessária a existência de vetores de polinização (Martinelli, 1997; Benzing, 2000;

Paggi, 2006). O índice de autogamia de V. friburgensis (IA=0,12) indica que a espécie é

não-autogâmica. A formação de frutos no tratamento de Autopolinização Espontânea,

mesmo que baixa, pode estar relacionada a uma falha metodológica, pois durante a

antese, pode ter ocorrido o contato entre o estigma e as anteras, quando estas estruturas

tocaram o saco plástico.

A partir dos resultados obtidos no tratamento de Fecundação Cruzada Aberta, foi

estimado que, em condições naturais (Controle), aproximadamente 54% das sementes

de um fruto provêm de fecundação cruzada. Este resultado levanta a discussão em

relação à estratégia do polinizador. Insetos podem passar muito tempo numa mesma

flor, com pouca dispersão entre indivíduos (Wendt et al, 2001). Já entre beija-flores são

duas as estratégias de forrageamento mais observadas. A primeira é do tipo “linha-de-

captura”, onde um indivíduo percorre um grande roteiro se alimentando, e o segundo é

uma estratégia territorialista (Machado e Semir, 2006). Souza (2004) observou que os

principais polinizadores de V. friburgensis são abelhas e beija-flores. Dentre as abelhas,

forma registrados indivíduos das famílias APIDAE (Apis mellifera e Trigona spinipes),

23

ANTHOPHORIDAE (Xylocopa brasilianorum e Ceratina spp.) e HALICTIDAE

(Augochlora spp., Pseudaugochlora sp. e Trectochlora sp.). As espécies de beija-flores

avistados foram da família TROCHILIDAE: Amazilia fibriata e Anthracothorax

nigricollis.

Nos indivíduos das populações estudadas, não foi observada limitação de pólen,

já que a média de produção de frutos por planta e a média de sementes por fruto não

foram estatisticamente diferente entre os tratamentos Fecundação Cruzada Aberta e

Fecundação Cruzada Obrigatória.

A concentração média de açúcar no néctar está de acordo com o padrão de

antese diurna e polinização por beija-flores, descrita por Martinelli (1994) (Tabela 1)

para o gênero Vriesea. A porcentagem de açúcar média encontrada por Souza (2004) foi

semelhante à encontrada neste trabalho, nos períodos noturno, matutino e vespertino

(27,00; 27,47 e 24,48%, respectivamente).

A taxa de germinação média das sementes para V. friburgensis (78,18%) foi

relativamente alta. Paggi (2006) observou uma taxa média de 94% para V. gigantea. As

sementes oriundas do tratamento de Autopolinização Espontânea não foram utilizadas

no teste de germinação, pois os resultados deste tratamento não se mostraram confiáveis

pelos motivos já mencionados. A baixa taxa de germinação das sementes provenientes

do tratamento de Autocompatibilidade pode indicar a existência de depressão

endogâmica nas populações do Parque Estadual de Itapuã, visto que as populações de V.

friburgensis podem ser consideradas pequenas (observação pessoal).

Com relação à arquitetura da inflorescência, neste trabalho verificou-se que em

V. friburgensis, assim como em V. gigantea (Paggi, 2006), a produção de flores não é

influenciada pela arquitetura da inflorescência. Entretanto em V. gigantea existe uma

menor formação de frutos no ápice da inflorescência em relação à base, tal padrão não

24

foi verificado em V. friburgensis. No que se refere às diferenças observadas entre as

populações, deve-se considerar que nas duas populações, os indivíduos selecionados

para a análise da arquitetura da inflorescência não foram os mesmos utilizados nos

testes de sistema de cruzamento. O número de indivíduos disponíveis para esta análise

na população da trilha do Fenômeno (n=6) foi menor do que o da trilha da Pedra da

Visão (n=16). Além disso, um maior número de indivíduos vigorosos haviam sido

primeiramente selecionado para os testes de sistema de cruzamento, o que não ocorreu

na população da trilha da Pedra da Visão, onde em ambos os experimentos os

indivíduos eram igualmente vigorosos.

25

6. Perspectivas

Têm-se como perspectivas realizar observações quanto aos agentes polinizadores

e visitantes florais, de modo a identificar a participação de vertebrados e insetos na

polinização da espécie. Tenciona-se ainda, estudar a viabilidade do pólen e a variação

temporal da quantidade e do teor de açúcar no néctar das flores de Vriesea friburgensis.

26

7. Referências Bibliográficas

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8. Anexo I

29

A seguir serão apresentados dados obtidos durante o ano de 2005 relativos ao

trabalho intitulado “Conservação de Germoplasma em Bromeliaceae: Avaliação das

Condições de Armazenagem”.

Introdução

As bromélias, de um modo em geral, são plantas de grande interesse ornamental

que tem sido alvo de extensa coleta predatória. Cerca de 50% das plantas

comercializadas atualmente são oriundas de extração ilegal. Além disto, a destruição de

seu habitat natural tem contribuído para aumentar o risco de extinção de muitas espécies

desta família (IBAMA,1992; Coffani-Nunes, 2002; SEMA, 2002).

Um aspecto importante a ser avaliado em programas de conservação de espécies

ameaçadas é a possibilidade do estabelecimento de um banco de sementes. A criação de

um banco de germoplasma ex situ é de fundamental interesse, contudo algumas espécies

podem ser recalcitrantes, sendo as sementes inviáveis ou de baixa germinabilidade após

um dado tempo de armazenagem. Desta forma, o presente trabalho visa avaliar o

potencial germinativo e estabelecer protocolos para bancos de semente em espécies de

bromélias nativas do Rio Grande do Sul.

Material e Métodos

TESTE DE GERMINAÇÃO:

Para o teste de germinação foram utilizadas 12 espécies de bromélias,

distribuídas em seis gêneros (Tabela 4). Cada espécie teve 40 sementes colocadas para

germinar sob quatro tratamentos com diferentes fotoperíodos, em placas com meio de

cultura contendo os sais do MS (Murashige e Skoog, 1962), vitaminas do meio B5

(Gamborg et al, 1968), 0,25% de Phytagel e 1,5% de sacarose. A desinfecção das

cápsulas foi realizada mediante lavagem das mesmas em solução de hipoclorito de sódio

a 3% durante 5 minutos e seguida de flambagem por três vezes. A taxa de germinação

foi avaliada após 30 dias. Os testes foram desenvolvidos no Laboratório de Cultura de

Tecidos e Transformação Genética de Plantas do Departamento de Genética da UFRGS.

30

Tabela 4 Lista de espécies usadas nos teste de germinação.

Espécies Aechmae bromelifolia

Aechmae recurvata Bromelia antiacantha

Dickya maritima Neoregelia roseolineata

Tillandsia gardneri Tillandsia geminiflora Vriesea friburgensis

Vriesea híbrida 1 Vriesea híbrida 2 Vriesea híbrida 3

Vriesea reitzii

Tratamentos do Teste de Germinação:

1) Luz contínua: visava criar um ambiente de iluminação intensa. As placas

com as sementes permaneceram 24 horas por dia sob iluminação.

2) Fotoperíodo 16 horas: visava reproduzir um ambiente natural onde as

sementes foram expostas a iluminação durante o período de 16 horas.

3) Pulso de luz: visava reproduzir um ambiente onde as sementes foram

expostas à luz direta apenas durante um período do dia. As placas com as

sementes foram expostas à luz durante uma hora diariamente.

4) Ausência de luz: visava reproduzir um ambiente onde a semente não estaria

exposta à luz em nenhum momento do dia.

TESTE DE ARMAZENAGEM:

Sementes de 12 espécies de Bromeliaceae (Tabela 5) foram armazenadas em

duas diferentes temperaturas: a 24°C e a -10°C. A avaliação do armazenamento a 5°C

(em geladeiras), inicialmente proposta, não pode ser realizada, uma vez que nestas

condições as sementes apresentaram uma alta taxa de contaminação por fungos.

Tabela 5 Lista de espécies utilizadas no teste de armazenamento.

Espécies

31

Aechmae bromelifolia Aechmae recurvata

Bromelia antiacantha Dickya maritima

Tillandsia gardneri Tillandsia geminiflora Vriesea friburgensis

Vriesea híbrida 1 Vriesea híbrida 2 Vriesea híbrida 3 Vriesea procera Vriesea reitzii

Após 1, 3 e 5 meses de armazenagem, amostras de 10 sementes de cada espécie

por cada tratamento foram colocadas para germinar em caixas do tipo gerbox, com uma

mistura de cascas de arroz e terra preta. Estas caixas foram mantidas em uma B.O.D.,

com fotoperíodo de 16 horas e temperatura de 24-27°C. Os resultados foram obtidos

após 30 dias de germinação.

Resultados e Discussão

TESTE DE GERMINAÇÃO:

Em sete das 12 espécies testadas foi verificada a ocorrência de germinação,

sendo que entre as espécies que não germinaram estavam três putativos híbridos de

Vriesea, demonstrando assim, que as sementes desses híbridos não eram viáveis.

Sementes de T. gardneri também não germinaram num primeiro momento, embora em

teste posteriores tenham germinado. Tendo em vista que as sementes desta espécie

apresentavam coloração esverdeada após a coleta, pode ser sugerido que tais sementes

não estavam maduras e aptas a germinar. As sementes de A. bromelifolia apresentavam-

se danificadas, e se mostraram inviáveis. Os resultados estão resumidos na Tabela 6.

Tabela 6 Resultados do teste de germinação (%), 30 dias do início do experimento. Os traços representam amostras perdidas por contaminação.

Luz

intensa Escuro Pulso 16 Hs.A. bromelifolia 0 0 0 0

32

A. recurvata 10 50 - 10 B. antiacantha 50 40 50 60 D. maritima 100 0 20 70

N. roseolineata - 10 30 10 T. gardneri 0 0 0 0

T. geminiflora 50 0 30 60 V. friburgensis 10 0 0 0

V. híbrida 1 0 0 0 0 V. híbrida 2 0 0 0 0 V. híbrida 3 0 0 0 0

V. reitzii 90 0 10 100

Excluindo-se as espécies que não germinaram em nenhum tratamento, nas

demais espécies os tratamentos de luz intensa e de fotoperíodo de 16 horas

apresentaram os melhores resultados, 44,29% para ambos. Embora, estes não tenham

diferido significativamente dos resultados apresentados pelos outros dois tratamentos:

pulso de luz (18,57%) e escuro (14,29%).

A única espécie que apresentou melhor resultado de germinação no escuro foi

A. recurvata, com uma taxa de germinação de 50%, enquanto nos tratamentos de luz

intensa e fotoperiodo 16 horas a germinação foi de 10%. Como esperado, as plântulas

de A. recurvata e de N. roseolineata (germinadas no escuro) apresentavam padrão

estiolado (Figura 5).

TESTE DE ARMAZENAMENTO:

A temperatura de 24°C mostrou-se mais adequada para o armazenamento de

sementes das espécies testadas. A média de germinação para todas as espécies no

tratamento de 24°C foi de 23%, enquanto a média do tratamento de -10°C foi de 9%

(F=10,79, P=0,0019). Os resultados obtidos para as espécies testadas estão de acordo

com o esperado para espécies tropicais, comuns dentro da família Bromeliaceae.

33

A espécie A. bromelifolia e os híbridos de 1, 2 e 3 de Vriesea não responderam a

nenhum tratamento de armazenamento, provavelmente pelos mesmos fatores explicados

anteriormente. As sementes de V. procera apresentavam-se em mal estado, assim como

as sementes de A. bromelifolia, o que pode ter causado a sua inviabilidade.

Entre as espécies que germinaram, D. maritima apresentou as mais altas taxas de

germinação, em ambos os tratamentos (Tabela 7). No tratamento de -10°C esta diferiu

significativamente de todas as outras espécies, mostrando certa tolerância ao frio. A

espécie T. geminiflora não germinou quando armazenada em -10°C. Todas as espécies

germinadas, exceto D. maritima, obtiveram resultados melhores quando armazenados

em 24°C.

Espécies 24 °C 10 °CD. maritima 0,9 a 0,9 a

V. friburgensis 0,55 ab 0,25 bT. geminiflora 0,47 ab 0 b

B. antiacantha 0,45 ab 0,2 bA. recurvata 0,4 ab 0,03 b

V. reitzii 0,3 ab 0 bT. gardneri 0,1 ab 0 b

A. bromelifolia 0 b 0 bV. procera 0 b 0 bV. híbrida 1 0 b 0 bV. híbrida 2 0 b 0 bV. híbrida 3 0 b 0 b

Temperatura

Figura 5 Padrão estiolado das plântulas de A. recurvata crescidas no escuro.

Tabela 7 Esquema dos resultados, por temperatura, para a germinação.

-

34

Os resultados obtidos demonstram a dificuldade no estabelecimento de um

banco de germoplasma de bromélias a partir de sementes, além de indicar que

protocolos espécie-específicos precisam ser desenvolvidos com esta finalidade. A

criação de bancos de germoplasma a partir da criação de coleções de genótipos in vitro

pode ser uma alternativa diante de tais limitações.

Referências Bibliográficas COFFANI-NUNES, J. V. Bromélias. In: Luciana Lopes Simões; Clayton Ferreira Lino.

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