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PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS (BIOLOGIA VEGETAL)
Desenvolvimento de óvulo, fruto e semente de
Xyris
(Xyridaceae, Poales)
KAIRE DE OLIVEIRA NARDI
Dissertação apresentada ao Instituto de Biociências do Câmpus de Rio Claro, Universidade Estadual Paulista, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Ciências Biológicas (Biologia Vegetal).
Desenvolvimento de óvulo, fruto e semente de
Xyris
(Xyridaceae,
Poales)
Dissertação apresentada ao Instituto de
Biociências do Câmpus de Rio Claro,
Universidade Estadual Paulista, como parte
dos requisitos para obtenção do título de
Mestre em Ciências Biológicas (Biologia
Vegetal).
Orientadora: Prof. Dra. Vera Lucia Scatena
Coorientadora: Dra. Aline Oriani
57 f. : il., figs., tabs.
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista, Instituto de Biociências de Rio Claro
Orientador: Vera Lucia Scatena Coorientador: Aline Oriani
1. Anatomia vegetal. 2. Embriologia. 3. Micromorfologia. 4. Envoltório seminal. 5. Taxonomia. 6. Xyridoideae. I. Título.
A CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) pelo auxílio financeiro.
A Profa. Dra. Vera Lucia Scatena pela confiança em mim depositada, pelos valiosos ensinamentos, conselhos e incentivos. Obrigada pela oportunidade de crescimento profissional e pessoal.
A Dra. Aline Oriani, pela disposição em me ajudar sempre que necessito, pelo apoio em todas as etapas do mestrado, sugestões, paciência e pela agradável convivência.
A Profa. Dra. Daniela Guimarães Simão, por despertar em mim o interesse pela anatomia vegetal, acreditar na minha capacidade antes de mim mesma e pela amizade e carinho.
Aos meus queridos amigos: Blanca, Mariana, Thales, Elaine, Paula, Naiara, Luis, Daniessa, Renan, Rita e Magno, por estarem sempre ao meu lado em todos os momentos, pelas palavras otimistas e atitudes amáveis.
A minha família, pelo amor, carinho, apoio, compreensão e por me apoiarem em todas as minhas decisões. Dedico-lhes esta etapa de minha vida.
ÍNDICE
Página
1. RESUMO ... 01
2. ABSTRACT ... 02
3. INTRODUÇÃO GERAL ... 03
4. LITERATURA CITADA ... 06
CAPÍTULO 1. Desenvolvimento de óvulo, fruto e semente de Xyris: contribuição à embriologia de Xyridaceae (Poales) ... 13
Resumo ... 14
Abstract ... 15
Introdução ... 16
Material e Métodos ... 17
Resultados ... 18
Discussão ... 22
Referências ... 26
Ilustrações ... 31
CAPÍTULO 2. Caracterização morfológica e micromorfológica de sementes de Xyris (Xyridaceae) e suas implicações taxonômicas ... 39
Resumo ... 40
Abstract ... 41
Introdução ... 42
Material e Métodos ... 43
Resultados ... 44
Discussão ... 45
Referências ... 48
Ilustrações ... 52
2. ABSTRACT
Xyris is the largest genus of Xyridaceae, however there are few studies on its embryology and
seed micromorphology. This thesis aimed to describe the development of ovule, fruit and seed
of Xyris species in a comparative approach and to characterize the seed coat, identifying
Dentro das monocotiledôneas ocorrem 12 ordens com posições filogenéticas fortemente sustentadas por dados moleculares, exceto no clado das commelinídeas, formado por Poales, Commelinales, Zingiberales, Arecales e Dasypogonales (Chase et al. 2006; APG III 2009; Givnish et al. 2010), sendo Poales a ordem de maior representatividade, pois compreende cerca de um terço das monocotiledôneas (Linder e Rudall 2005).
Estudos filogenéticos dentro de Poales consideram Bromeliaceae, Typhaceae e Rapateaceae famílias basais, que precedem o clado das cyperídeas, composto por Thurniaceae, Juncaceae e Cyperaceae. Em seguida, deriva-se o clado das xyrídeas, formado por Xyridaceae, Eriocaulaceae e Mayacaeae, seguido das restiídeas, com Anarthriaceae, Centrolepidaceae e Restionaceae, e o clado das graminídeas, compreendendo Flagellariaceae, Joinvilleaceae, Ecdeiocoleaceae e Poaceae (Linder e Rudall 2005; Givnish et al., 2010). O clado das xyrídeas, no entanto, é o que apresenta menor apoio em suas relações filogenéticas, sendo que as relações entre as famílias desse clado com as demais Poales ainda não foram esclarecidas (Linder e Rudall 2005; Givnish et al. 2010). Além disto, em Xyridaceae, as relações entre os gêneros ainda não foram elucidadas (Carlquist 1960; Michelangeli et al. 2003; Davis et al. 2004).
A família Xyridaceae possui 430 espécies de distribuição tropical e subtropical (Kral 1998; Campbell 2004). A família é dividida em duas subfamílias: Abolbodoideae, composta
por Abolboda (23 sp), Orectanthe (2spp), Achlyphila (1sp) e Aratitiyopea (1 sp), que são
restritos ao norte da América do Sul e, Xyridoideae, compreendendo Xyris, o gênero mais representativo com cerca de 400 espécies (Stevens 2001; Campbell 2004). Estas são encontradas na Europa, África, Índia e Austrália, mas concentram-se na América Central e nas regiões montanhosas da América do Sul (Maguire e Wurdack 1958; Kral 1998). No Brasil, o gênero é amplamente distribuído, ocupando os domínios fitogeográficos como Amazônia, Caatinga, Mata Atlântica, Pampas, Pantanal e Cerrado, preferencialmente áreas úmidas ou periodicamente alagadas dos campos rupestres da Cadeia do Espinhaço (Wanderley 1992; 2011), que são caracterizados pela ocorrência de vegetação subarbustiva e herbácea em solo arenoso-pedregoso (Fig. 1a) (Giulietti et al. 1987; Giulietti e Pirani 1988). Dentre as espécies do gênero, 171 ocorrem no Brasil, sendo 130 endêmicas (Wanderley 2014), das quais 9 foram estudadas neste trabalho.
numerosas e flores trímeras, com pétalas de coloração amarela (Fig. 1d). O ovário é súpero, 1-3 locular e de placentação parietal, central-livre, suprabasal ou basal. O fruto é do tipo cápsula loculicida (Fig. 1e) e as sementes são pequenas, de coloração castanha, numerosas, reticuladas ou estriadas longitudinalmente (Kral 1998). O gênero Xyris está dividido em três seções, sendo que na América do Sul ocorrem duas: Xyris, cujos representantes apresentam placentação parietal, e Nematopus, de placentação basal, supra-basal ou central-livre (Malme 1930), que inclui todas as espécies estudadas neste trabalho.
Dentro de Poales, alguns representantes de Xyridaceae, Cyperaceae e Eriocaulaceae formam um estrato herbáceo contínuo promovendo a uniformidade fitofisionômica dos campos rupestres da Serra do Cipó e possuem valor econômico, constituindo o grupo de espécies conhecidas como “sempre vivas” por manterem a aparência viva de seus escapos e inflorescências mesmo depois de coletados e secos (Giulietti et al. 1988). Estes são utilizados para confecção de artesanato por populações locais, constituindo importante fonte de renda (Maguire e Wurdack 1958; Giulietti et al. 1987; 1988; Wanderley 2011). Em Minas Gerais, 18 espécies de Xyris estão listadas como ameaçadas de extinção, sendo duas delas estudadas neste trabalho: Xyris cipoensis e X. bialata (Sano et al. 2008). Muitas dessas espécies ameaçadas apresentam populações pequenas, com distribuição restrita e encontram-se em perigo pela coleta predatória para comercialização no mercado nacional e internacional (Giulietti et al. 1988). A coleta é geralmente realizada antes do desenvolvimento dos frutos, afetando a reprodução por sementes (Giulietti et al. 1988; Giulietti et al. 1996). Devido à importância dos frutos e das sementes de Xyris para futuro cultivo das espécies, ressalta-se a necessidade de conhecimento acerca do desenvolvimento do pericarpo e do envoltório seminal.
Também é importante aliar dados embriológicos às análises micromorfológicas das sementes para esclarecer a sua origem e caracterizar a ornamentação do envoltório seminal, uma vez que este pode apresentar riqueza de detalhes e padrões, muitas vezes úteis na identificação das espécies, auxiliando na taxonomia e filogenia (Corner 1976; Werker 1997).
De acordo com a literatura, foram realizados estudos sobre a embriologia de Xyris em 6 espécies: X. indica (Weinzieher 1914), X. pauciflora (Govindappa 1953; 1955), Xyris
schoenoides (Rasmawamy e Raju 1982), X. longiscapa, X. obtusiuscula e X. trachyphylla
(Rudall e Sajo 1999). Já para a análise da micromorfologia de sementes foram estudadas 10 espécies: X.augusto-coburgii, X. bahiana, X. cialata, X. eleocharoides, X. glochidiata, X.
harleyi, X. mertesiana, X. mucugensis, X. rubromarginata e X. sparsifolia (Silva 2010).
principalmente em relação ao desenvolvimento do endosperma e envoltório seminal. Assim, esse trabalho teve como objetivo geral estudar o desenvolvimento de óvulo, fruto e semente de espécies de Xyris, bem como a micromorfologia do envoltório seminal com fins taxonômicos, visando caracterizar o gênero e fornecer subsídios para a filogenia do grupo.
A dissertação está dividida em dois capítulos. No capítulo 1 foi estudado o desenvolvimento de óvulo, fruto e semente de seis espécies: Xyris asperula, X. cipoensis, X.
nubigena, X. pterygoblephara, X. pilosa e X. subsetigera, com os seguintes objetivos:
- Verificar a ocorrência de um padrão embriológico para Xyris; - Esclarecer a origem do envoltório seminal e do opérculo;
- Caracterizar anatomicamente o pericarpo, estudando seu desenvolvimento;
- Identificar caracteres que possam diferenciar Xyris dos demais gêneros da família, corroborando sua divisão em duas subfamílias.
No capítulo 2 foi estudada a morfologia e micromorfologia de sementes de oito espécies: Xyris asperula, X. bialata, X. minarum, X. nubigena, X. obtusiuscula, X. pilosa, X.
pterygoblephara e X. subsetigera, com os objetivos de:
- Verificar a existência de um padrão morfológico para a superfície da semente no gênero; - Identificar os caracteres da superfície da semente úteis na identificação das espécies;
4. LITERATURA CITADA
APG III. 2009. An update of the Angiosperm Phylogeny Group classification for the orders and families of flowering plants: APG III. Botanical Journal of the Linnean Society 161: 105-121.
Campbell LM. 2004. Anatomy and systematics of Xyridaceae, with special reference to
Aratitiyopea Steyerm. & P.E. Berry. Dissertation. City University of New York.
Chase MW; Fay MF; Devey DS; Maurin O; Ronsted N; Davies TJ; Pillon Y; Petersen G; Seberg O; Tamura MN; Asmussen CB; Hilu K; Borsch T; Davis JI; Stevenson DW; Pires JC; Givnish TJ; Sytsma KJ; McPherson MA; Graham SW; Rai HS. 2006. Multigene analyses of monocot relationships: a summary. Aliso 23:62-74.
Carlquist S. 1960. Anatomy of Guayana Xyridaceae: Abolboda, Orectanthe and Achlyphila.
Memoirs of the New York Botanical Garden 10(2):65-117.
Corner EJH. 1976. The seeds of dicotyledons. Cambridge University Press, Cambridge. Davis JI; Stevenson DW; Petersen G; Seberg O; Campbell LM; Freudenstein JV; Goldman
DH; Hardy CR; Michelangeli FA; Simmons MP; Specht CD; Vergara-Silva F; Gandolfo M. 2004. A phylogeny of the monocots, as inferred from rbcL and atpA sequence variation, and a comparison of methods for calculating jackknife and bootstrap values. Systematic Botany 29:467-510.
Giulietti AM; Pirani JR. 1988. Patterns of geografic distribution of some plant species from the Espinhaço Range, Minas Gerais and Bahia, Brazil. In: Vanzolini PE; Meyer WR. (eds.). Proceedings of a workshop of neotropical distribution patterns. Academia Brasileira de Ciências, Rio de Janeiro. p. 39-69.
Giulietti AM; Menezes NL; Pirani JR; Meguro M; Wanderley MGL. 1987. Flora da Serra do Cipó, Minas Gerais: caracterização e lista das espécies. Boletim de Botânica da Universidade de São Paulo 9:1-151.
Giulietti N; Giulietti AM; Pirani JR; Menezes NL. 1988. Sempre-vivas: importância econômica do extrativismo em Minas Gerais, Brasil. Acta Botanica Brasilica 1(2):179-193. Giulietti AM; Wanderley MGL; Longhi-Wagner HM; Pirani JR; Parra LR. 1996. Estudos em “sempre-vivas”: taxonomia com ênfase nas espécies de Minas Gerais, Brasil. Acta Botanica Brasilica 10:329-384.
monocotyledons: plastome sequence phylogeny and evolution of Poales. Annals of the Missouri Botanical Garden97:584-616.
Govindappa DA. 1953. The embryo sac of Xyris pauciflora. Current Science 22:386.
Govindappa DA. 1955. Embryological studies in Xyris pauciflora Wild. Proceedings of the Indian Academy of Sciences, Section B 42:47-57.
Kral R. 1998. Xyridaceae. In: Kubitzki K. (ed.). The families and genea of vascular plants. IV. Flowering plants. Monocotyledons: Alismatanae and Commelinanae (except Gramineae). Springer, Berlin. p. 461-469.
Linder HP; Rudall PJ. 2005. Evolutionary history of Poales. Annual Review of Ecology, Evolution and Systematics 36:107-124.
Maguire B; Wurdack JJ. 1958. The botany of the Guayana Highland. Part III. Memoirs of the New York Botanical Garden 10:1-56.
Malme GO (1930) Xyridaceae. In: Engler A, Prantl K (eds.). Die Natürliche Pflanzenfamilien. Leipzig, Wilhelm Engelman
Michelangeli FA; Davis JI; Stevenson DW. 2003. Phylogenetic relationships among Poaceae and related families as inferred from morphology, inversions in the plastid genome, and sequence data from the mitochondrial and plastid genomes. American Journal of Botany 90:93-106.
Ramaswamy SN; Raju MVS. 1982. The embryo sac in Xyris schoenoides Mart. (Xyridaceae). Bulletin of the Torrey Botanical Club 109:325-329.
Rudall PJ; Sajo MG. 1999. Systematic position of Xyris: flower and seed anatomy. International Journal of Plant Sciences160:795-808.
Sano PT; Forzza RC; Giulietti AM; Sakuragui CM; Fraga CN; Leme EMC; Costa FN; Fernandes HQB; Andrade IR; Batista JAN; Nunes JVC; Dutilh JHA; Menini-Neto L; Alves MVS; Trovó M; Coelho MAN; Assis MC; Viana PL; Reis RCC; Mota RC; Filgueiras TS. 2008. Lista vermelha das espécies da fauna e da flora ameaçadas de extinção em Minas Gerais. Biodiversitas & Fundação Zoo-Botânica de Belo Horizonte, Belo Horizonte. Disponível em: http://www.biodiversitas.org.br/cdlistavermelha/default. asp>. Acessado em: 06/02/2014.
Silva GO. 2010. Flora de Mucugê, Bahia, Brasil: Xyridaceae. Dissertação de Mestrado, Universidade de São Paulo, São Paulo.
Wanderley MGL. 1992. Estudos taxonômicos no gênero Xyris L. Tese de Doutorado, Universidade de São Paulo, São Paulo.
Wanderley MGL. 2011. Flora da Serra do Cipó, Minas Gerais: Xyridaceae. Boletim de Botânica da Universidade de São Paulo29:69-134.
Wanderley 2014. Flora do Brasil. Dispnível em: http://floradobrasil.jbrj.gov.br/. Acessado em: 20/03/2014.
Weinzieher S. 1914. Beitrage sur Entwicklungsgeschichte von Xyris indica. Flora 106:393-432.
Capítulo 1
Desenvolvimento de óvulo, fruto e semente de X
yris
: contribuição à
embriologia de Xyridaceae (Poales)
KAIRE DE O. NARDI*, ALINE ORIANI e VERA L. SCATENA
Instituto de Biociências, UNESP – Univ. Estadual Paulista, Departamento de Botânica, Av 24A, 1515, 13506-900, Rio Claro, SP, Brasil
*Autor para correspondência. E-mail: kairenardi@gmail.com
______________________________________
Resumo
O desenvolvimento de óvulo, fruto e semente de espécies de Xyris foi estudado com a finalidade de identificar características com valor taxonômico para o gênero. Todas as espécies estudadas compartilham: óvulos ortótropos, bitegumentados e tenuinucelados, com micrópila formada pela endóstoma e exóstoma; presença de cutícula nos óvulos e nas sementes entre o nucelo/endosperma e o tegumento interno e entre os tegumentos interno e externo; endosperma helobial, amilífero; embrião reduzido, campanulado e indiferenciado; envoltório seminal formado por endotégmen taninífero, endotesta apresentando células com espessamento na parede periclinal interna e exotesta formada por células de paredes finas; opérculo micropilar, com origem nos tegumentos interno e externo. O pericarpo apresenta mesocarpo constituído por células contendo grãos de amido e exocarpo e endocarpo formados por células com espessamento de parede em “U”. Ocorrem diferenças quanto ao desenvolvimento do megagametófito, que é do tipo Polygonum em Xyris pilosa, X.
pterygoblephara e X. subsetigera e do tipo Allium em X. asperula, X. cipoensis e X. nubigena,
e quanto ao pericarpo, que apresenta células maiores em relação às demais no exocarpo em X.
cipoensis, X. pilosa e X. subsetigera e no endocarpo em X. asperula, X. nubigena e X.
pterygoblephara. O desenvolvimento do envoltório seminal e do pericarpo, bem como a
origem do opérculo são detalhados aqui pela primeira vez. Xyris diferencia-se dos demais gêneros de Xyridaceae por apresentar óvulos ortótropos, desenvolvimento do megagametófito do tipo Allium e envoltório seminal constituído por endotégmen, endotesta e exotesta, corroborando a divisão da família em Xyridoideae e Abolbodoideae.
The development of the ovule, fruit and seed of Xyris species was studied to identify characteristics with taxonomic value for the genus. The results suggest a pattern for the genus, since the studied species share: orthotropous, bitegmic and tenuinucellate ovules, with a micropyle formed by both the endostoma and exostoma; presence of a cuticle in the ovules and seeds between the nucellus/endosperm and the inner integument and between the outer and inner integuments; helobial, starchy endosperm; reduced, campanulate and undifferentiated embryo; seed coat formed by a tanniferous endotegmen, endotesta with thick-walled cells and exotesta with thin-thick-walled cells; and a micropylar operculum. The pericarp is composed of a mesocarp with cells containing starch grains and an exocarp and endocarp formed by U-shaped thickened cells. The studied species differ by the development of the embryo sac, which is of the Polygonum type in Xyris pilosa, X. pterygoblephara, and X.
subsetigera and of the Allium type in X. asperula, X. cipoensis, and X. nubigena. The species
also differ in relation to the pericarp, which presents larger cells in the exocarp in X.
cipoensis, X. pilosa, X. subsetigera and in the endocarp in X. asperula, X. nubigena, and X.
pterygoblephara. The anatomy of the seed coat and pericarp in Xyris is first characterized
here, as well as the origin of the operculum. Xyris differs from the other genera of Xyridaceae by the presence of orthotropous ovules, embryo sac development of the Allium type, and seed coat constituted of endotegmen, endotesta and exotesta, in agreement with the division of the family into Xyridoideae and Abolbodoideae.
INTRODUÇÃO
As monocotiledôneas formam um grupo monofilético com cerca de 12 ordens fortemente sustentadas, exceto no clado das commelinídeas, formado por Poales, Commelinales, Zingiberales, Arecales e Dasypogonales (Chase et al., 2006; APG III, 2009; Givnish et al., 2010). Dentre essas ordens, Poales é a que apresenta maior representatividade, compreendendo cerca de um terço das monocotiledôneas (Linder & Rudall, 2005).
Dentro de Poales, em uma escala evolutiva, estudos filogenéticos baseados em dados moleculares consideram Bromeliaceae, Typhaceae e Rapateaceae famílias basais, que precedem o clado das cyperídeas, composto por Thurniaceae, Juncaceae e Cyperaceae. Em seguida, deriva-se o clado das xyrídeas, formado por Xyridaceae, Eriocaulaceae e Mayacaeae, seguido das restiídeas, com Anarthriaceae, Centrolepidaceae e Restionaceae, e o clado das graminídeas, compreendendo Flagellariaceae, Joinvilleaceae, Ecdeiocoleaceae e Poaceae (Linder & Rudall 2005; Givnish et al., 2010).
Xyridaceae e Eriocaulaceae são apontados como grupo-irmãos na maioria das análises filogenéticas de Poales ou monocotiledôneas (Givnish et al., 1999; 2005; 2006; Chase et al., 2000; 2006; Bremer 2002). O clado das xyrídeas, no entanto, é o que apresenta menor suporte filogenético, sendo que as relações entre as famílias desse clado com as demais Poales ainda não foram esclarecidas (Linder & Rudall, 2005; Givnish et al., 2010). Além disto, em Xyridaceae, também as relações entre os gêneros não foram elucidadas (Carlquist, 1960; Michelangeli et al., 2003; Davis et al., 2004). Neste contexto, estudos embriológicos são necessários a fim de levantar caracteres que auxiliem na sua taxonomia e filogenia.
Xyridaceae possui cerca de 430 espécies e é dividida em duas subfamílias: Xyridoideae e Abolbodoideae (Stevens, 2001; Wanderley, 2011). Xyridoideae inclui o gênero
Xyris L., que é o mais representativo da família, com cerca de 400 espécies (Stevens, 2001;
Wanderley, 2011). Abolbodoideae compreende os gêneros Abolboda Bonpl., com cerca de 23 espécies, Orectanthe Maguire, apresentando 2 espécies, e Aratitiyopea Steyerm. & P.E.Berry
e Achlyphila Maguire & Wurdack,que são monotípicos (Kral, 1992; 1998; Campbell, 2005).
1987; Wanderley, 2011).
Estudos realizados com espécies de Xyridaceae envolvendo representantes de Xyris abrangem aspectos taxonômicos (p. ex. Maguire & Wurdack 1958; Kral 1988; 1992; 1998; Wanderley & Costa-e-Silva, 2009; Wanderley 2011) e anatômicos de órgãos vegetativos (p. ex. Carlquist, 1960; Smith & Downs, 1968; Tomlinson, 1969; Sajo, 1992; Sajo et al., 1995; Sajo & Wanderley, 1998; Sajo & Rudall, 1999). Dados embriológicos foram levantados apenas para Xyris indica L. (Weinzieher, 1914), X. pauciflora Willd. (Govindappa, 1953; 1955), X. schoenoides Mart. (Ramaswamy & Raju, 1982), X. longiscapa L.A. Nilsson., X.
obtusiuscula (Seub) L.A. Nilsson e X. trachyphylla Mart. (Rudall & Sajo, 1999). De acordo
com estes autores, alguns caracteres são comuns entre as espécies e outros variam no gênero, como por exemplo, o desenvolvimento do megagametófito, que pode ser do tipo Allium ou
Polygonum. Encontra-se nestes trabalhos várias lacunas de informação, principalmente em
relação ao desenvolvimento do endosperma e do envoltório seminal, que não foram devidamente descritos e ilustrados.
Considerando a representatividade de Xyris para Xyridaceae, este trabalho objetiva analisar o desenvolvimento de óvulo, fruto e semente de seis espécies de Xyris a fim de caracterizar o gênero. Como na família há variação em relação aos caracteres embriológicos, como: óvulo anátropo, ortótropo ou subcampilótropo; óvulo crassinucelado ou tenuinucelado; sementes testais ou tégmicas; endosperma nuclear ou helobial (Carlquist, 1960; Tiemann, 1985), a busca de um padrão embriológico para Xyris permitirá comparar este gênero com os demais da família, corroborando a divisão da mesma em duas subfamílias.
MATERIAL E MÉTODOS
O desenvolvimento de óvulo, fruto e semente foi estudado nas espécies: Xyris
asperula Mart. (Scatena et al., 446; Nardi & Corredor, 04), X. cipoensis L.B.Sm. & Downs
As coletas foram realizadas em áreas de campos rupestres na Serra do Cipó, município de Santana do Riacho, Minas Gerais, Brasil, situada na porção Sul da Cadeia do Espinhaço (19º12 -19º20´S 43º30´-43º40´W) (Ranieri et al., 2003).
Inflorescências com botões florais, flores e frutos em diversos estágios de desenvolvimento foram fixados em FAA 70 (37% formaldeído, ácido acético glacial, 70% etanol, 1:1:18 (v/v) – Johansen, 1940) por 24 horas e transferidas para álcool 70% (Johansen, 1940). Amostras do material coletado foram incluídas de acordo com Feder & O’Brien (1968) em (2-hidroxietil)-metacrilato (Leica Historesin Embedding Kit) e seccionadas (2,5-7µm de espessura) em micrótomo rotativo Leica (Reichert-Jung, modelo 2040). As secções anatômicas foram coradas com ácido periódico – reativo de Schiff (PAS) e azul de toluidina a 0,05% em borato de sódio (Feder & O´Brien, 1968) e montadas em lâminas permanentes com Entellan (Merck). Testes histoquímicos foram realizados utilizando-se lugol para a detecção de amido e Sudan IV para lipídios insolúveis (Johansen, 1940).
As secções anatômicas escolhidas foram registradas com capturador de imagens (Leica, DFC 290) acoplado ao microscópio (Leica, DMLB), utilizando-se o programa de digitalização de imagens LAS (Leica Application Suite V3.6.0).
Para a análise sob microscopia eletrônica de varredura, sementes foram fixadas em FAA 50 por 48 horas, transferidas para álcool 70% e desidratadas em série de acetona (50, 75, 90, 95 e 100%) por 10 minutos em cada solução. Posteriormente foram submetidas à secagem ao ponto crítico em gás carbônico (Balzers CPD030 Critical Point) e metalizadas com ouro (Balzers 5 CDO 50 Sputter Coater). Os resultados foram documentados por meio de imagens obtidas com capturador de imagens acoplado ao microscópio (TM 3000 Tabletop Microscope Hitachi), utilizando-se o programa TM 3000 applicaton program.
RESULTADOS
ÓVULO
megasporócito, sem a formação de células parietais (Fig. 1c). O megasporócito inicialmente é periforme, com núcleo central proeminente e citoplasma denso (Fig. 1c) e posteriormente se alonga longitudinalmente (Fig. 1d). Neste estágio, o tegumento externo ultrapassa o interno e envolve quase completamente o megasporócito (Fig. 1c). Ambos os tegumentos são constituídos por duas camadas de células (Fig.1c, h-i). Logo abaixo do tegumento interno, encontra-se a epiderme nucelar que é uniestratificada (Fig. 1c-l).
O óvulo desenvolvido é ortótropo, bitegumentado e tenuinucelado, com micrópila formada pelos tegumentos interno (endóstoma) e externo (exóstoma) (Fig. 1h).
MEGASPOROGÊNESE E MEGAGAMETOGÊNESE
O megasporócito alongado possui o núcleo localizado na parte superior e sofre a primeira divisão meiótica, resultando em uma díade de megásporos (Fig. 1e). Em X. pilosa, X.
pterygoblephara e X. subsetigera e a célula calazal da díade se divide, resultando em uma
tríade (Fig. 1f). Posteriormente, a célula mais próxima à micrópila também se divide, resultando em uma tétrade linear de megásporos (Fig. 1g). Os megásporos da díade também podem se dividir simultaneamente. Então, três megásporos se degeneram e apenas o megásporo funcional calazal permanece (Fig. 1h) e se desenvolve no saco embrionário, caracterizando o desenvolvimento do tipo Polygonum. Em X. asperula, X. cipoensis, e X.
nubigena o megasporócito (Fig. 1i) sofre uma divisão meiótica originando uma díade de
megásporos (Fig. 1j), sendo que a célula voltada para a micrópila se degenera e a calazal se desenvolve no megásporo funcional que irá formar o saco embrionário, caracterizando o desenvolvimento do tipo Allium.
FERTILIZAÇÃO
A fertilização é do tipo porogâmica, pois o tubo polínico penetra no saco embrionário através da micrópila (Fig 2c). Os núcleos espermáticos são descarregados na sinérgide e, posteriormente, um deles se funde com os núcleos polares, originando o núcleo endospermático primário, enquanto o outro se funde com a oosfera, originando o zigoto (Fig. 2d). O núcleo endospermático primário sofre sucessivas mitoses e as antípodas e sinérgides se degeneram (Fig. 2e). O saco embrionário se alonga e as células da epiderme nucelar se colapsam (Fig. 2e-f).
EMBRIÃO
Nas espécies estudadas o zigoto é arredondado, sofre sucessivas divisões mitóticas e origina o pró-embrião com forma de torpedo, aderido ao suspensor (Fig. 2f). O embrião maduro é campanulado e indiferenciado, com pólo mais estreito voltado para a micrópila (Fig. 2g,i). Na região oposta à micrópila as duas camadas de células cotiledonares, que são maiores em relação às demais células do embrião, ficam em contato com o endosperma (Fig. 2i).
ENDOSPERMA
O desenvolvimento do endosperma é do tipo helobial e ocorre por divisões nucleares livres (Fig. 2e-g) a partir do núcleo endospermático primário (Fig. 2d). É formada uma parede transversal que divide o saco embrionário em duas câmaras, a calazal e a micropilar. A câmara calazal possui alguns núcleos e não acumula amido (Fig. 2f-g).
Na câmara micropilar, as divisões dos núcleos e a posterior formação das paredes celulares iniciam-se nas extremidades e nas laterais do saco embrionário (Fig. 2f) em direção ao centro, até que o endosperma preencha a semente. Na semente madura as células do endosperma acumulam predominantemente grãos de amigo, mas também lipídeos. As células do nucelo se degeneram durante a formação do endosperma, restando apenas algumas próximas à calaza (Fig. 2e-g).
OPÉRCULO
Os tegumentos interno e externo do óvulo são constituídos por duas camadas de células retangulares, com citoplasma denso e núcleos conspícuos (Fig. 3a,e). Observa-se a presença de cutícula entre o nucelo e o tegumento interno e entre os tegumentos interno e externo (Fig. 3a-b). Após a fertilização, as células da camada interna do tegumento interno aumentam de tamanho e adquirem amplos vacúolos contendo compostos fenólicos (Fig. 3a-b), formando o endotégmen taninífero da semente (Fig. 3c-d). Algumas células da camada externa do tegumento interno se alongam radialmente e a cutícula presente entre os tegumentos interno e externo torna-se sinuosa (Fig. 3b-d). Posteriormente, essas células sofrem lise e se desintegram (Fig. 3c-d). Com isso, o endotégmen passa a apresentar aspecto estrelado na secção transversal da semente madura (Fig. 2d).
As células da camada interna do tegumento externo, por sua vez, se acomodam no espaço delimitado entre a cutícula sinuosa e a camada externa do tegumento externo (Fig. 3c-d). Essas células sofrem espessamento na parede periclinal interna e formam a endotesta, a camada mecânica da semente (Fig. 3d). As células da camada externa do tegumento externo são menores em relação às demais e apresentam paredes finas, formando a exotesta (Fig. 3c-d). Portanto, a semente madura apresenta endotégmen taninífero, células da endotesta com espessamento na parede periclinal interna e exotesta com células de paredes finas (Fig. 3d,f). A cutícula espessa observada no óvulo persiste até a maturação da semente e separa os estratos da testa e do tégmen.
PAREDE DO OVÁRIO
Nas fases iniciais de desenvolvimento floral (botão) de todas as espécies estudadas, a parede do ovário apresenta quatro camadas de células parenquimáticas alongadas longitudinalmente, que acumulam amido (Fig. 3g). Durante o desenvolvimento do fruto, que é uma cápsula loculicida, ocorrem alterações no espessamento das paredes e no tamanho e conteúdo das células.
No fruto maduro, o mesocarpo é constituído por células de paredes finas e com grãos de amido (Fig. 3h-i). O exocarpo e endocarpo constituem-se de células com espessamento em “U” (Fig. 3h-i), sendo que as células do exocarpo apresentam este espessamento nas paredes anticlinais e periclinal externa e as células do endocarpo nas paredes anticlinais e periclinal interna. As células do exocarpo são maiores em relação às demais em Xyris cipoensis, X.
pilosa e X. subsetigera (Fig. 3h) e em X. asperula, X. nubigena e X. pterygoblephara são as
DISCUSSÃO
Estudos embriológicos são importantes e podem fornecer dados para o estabelecimento de padrões em determinados grupos taxonômicos, pois geralmente não variam entre espécies do mesmo gênero, sendo conservativos (Herr, 1984). Sob esse ponto de vista, Xyris foi pouco estudado diante do grande número de espécies que apresenta, existindo apenas dados relativos a seis espécies (Weinzieher, 1914; Govindappa, 1953; 1955; Ramaswamy & Raju, 1982; Rudall & Sajo, 1999) para um total de cerca de 400 espécies. Estes autores levantam dados comuns entre as espécies, porém não elucidam o desenvolvimento do endosperma e do envoltório seminal.
Em Xyridaceae, os gêneros já estudados diferem entre si quanto ao desenvolvimento do óvulo, sendo tenuinucelado em Xyris (Weinzieher, 1914; Govindappa, 1953; 1955; Ramaswamy & Raju, 1982; Rudall & Sajo, 1999) e em Abolboda (Oriani & Scatena, 2014) e crassinucelado em Achlyphila (Carlquist, 1960; Tiemann, 1985). Para Orectanthe e
Aratitiyopea esse dado não existe na literatura. Óvulo tenuinucelado é um caráter amplamente
distribuído entre as monocotiledôneas (Rudall, 1997), sendo considerado derivado (Endress, 2011). Segundo Rudall & Sajo (1999), este caráter liga Eriocaulaceae à Xyridaceae, além de corroborar o posicionamento destas famílias em Poales, ordem na qual o caráter é predominante (Dalhgren et al., 1985; Linder & Rudall, 1993). Como óvulo tenuinucelado está presente também em Mayacaceae (Venturelli & Bouman, 1986; Carvalho et al., 2009) torna-se caráter comum às xyrídeas.
A forma do óvulo é variável em Xyridaceae, sendo ortótropo em Xyris e anátropo nos demais gêneros (Carlquist, 1960; Tiemann, 1985; Campbell & Stevenson, 2007; Oriani & Scatena, 2014). Mayacaceae também apresenta óvulo ortótropo (Carvalho et al., 2009) e em Eriocaulaceae o óvulo é ortótropo pêndulo (Stützel, 1998; Scatena & Bouman, 2001; Coan et al., 2010). Assim, essa característica corrobora a divisão de Xyridaceae em duas subfamílias e sugere proximidade entre Xyridoideae com as demais famílias do clado das xyrídeas.
O tipo de desenvolvimento do saco embrionário é importante para o entendimento da evolução do grupo e para a taxonomia (Endress, 2005). O saco embrionário monospórico, com oito núcleos, é considerado o mais primitivo, sendo os demais derivados dele (Schnarf, 1931). Neste contexto, a ocorrência de saco embrionário monospórico, como o tipo
Polygonum, e bipospórico, como do tipo Allium em Xyris sugere que as espécies que
evolução do gênero.
Todas as espécies de Xyris estudadas até o momento apresentam embrião indiferenciado e intimamente ligado ao endosperma. O desenvolvimento do endosperma em
Xyris já havia sido estudado, por outros autores (Weinzieher, 1914; Govindappa, 1995; Rudall
& Sajo, 1999), mas não foi devidamente ilustrado e esclarecido. Weinzieher (1914) relata que
em X. indica o endosperma é formado por divisões nucleares livres, mas não o classifica
como nuclear ou helobial. O mesmo ocorre para X. longiscapa, X. obtusiuscula e X.
trachyphylla (Rudall & Sajo, 1999). Já Govindappa (1955) cita que em X. pauciflora o
endosperma é do tipo nuclear. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que todas as espécies estudadas possuem endosperma helobial e acredita-se que não há variação desta característica dentro do gênero.
Estágios iniciais do desenvolvimento da semente são fundamentais para a definição do tipo de endosperma. Maheshwari (1950) define endosperma helobial como intermediário entre os tipos nuclear e celular, em que a primeira divisão é seguida por formação de uma parede transversal, resultando em uma câmara calazal e outra micropilar. Divisões nucleares livres ocorrem em ambas câmaras, mas geralmente as paredes celulares são formadas apenas na câmara micropilar. Endosperma helobial ocorre também em Abolboda (Oriani & Scatena, 2014), podendo ser uma característica da família. Outra estrutura que pode caracterizar a família é a presença de suspensor no início do desenvolvimento do embrião, que foi relatado aqui pela primeira vez para Xyris e que ocorre também em Abolboda (Oriani & Scatena, 2014).
Os dados levantados nos estudos anteriores sobre o envoltório seminal em Xyris deixam lacunas em relação ao seu desenvolvimento e são conflitantes. Para Rudall & Sajo (1999) o envoltório seminal da semente madura de X. longiscapa, X. obtusiuscula e X.
trachyphylla é constituído de endotégmen e exotégmen. As células do tegumento interno
a endotesta, e que o padrão de ornamentação da superfície da semente é dado pelo endotégmen, sendo estas características constantes nas espécies estudadas. Os resultados aqui obtidos também demonstram que o endotégmen é taninífero, assim como ocorre em Abolboda (Oriani & Scatena, 2014), Eriocaulaceae (Scatena & Bouman, 2001; Coan et al., 2010) e Mayacaceae (Venturelli & Bouman, 1986). Conclui-se que a presença de substâncias fenólicas é constante nos representantes do clado das xyrídeas, embora o desenvolvimento do envoltório seminal seja diferente nas famílias que o constitui. Esse caráter ocorre também em outras famílias de Poales e parece ser comum nas monocotiledôneas (Danilova et al., 1995).
A presença de opérculo nas sementes já havia sido descrita para Xyris, porém sem estudo de sua ontogenia (Kraus et al., 1994; Rudall & Sajo, 1999). Os resultados aqui obtidos mostram que esta estrutura se forma a partir dos tegumentos interno e externo do óvulo, assim como ocorre em Abolboda (Oriani & Scatena, 2014). Já em Eriocaulaceae, o opérculo tem origem apenas do tegumento interno do óvulo (Scatena & Bouman, 2001) e em Mayacaceae, embora Venturelli & Bouman (1986) afirmem que não ocorra opérculo, suas ilustrações mostram a formação de uma estrutura na região micropilar da semente, a partir dos tegumentos interno e externo do óvulo, fechando a micrópila. Assim, acredita-se que esta seja uma das sinapomorfias do clado xyrídeo.
Com relação ao fruto de Xyris, este constitui-se de quatro camadas de células, assim como a parede do ovário. As células do exocarpo e do endocarpo apresentam espessamento de parede em “U”, que pode ser um caráter diagnóstico para Xyris, delimitando a subfamília Xyridoideae; já que em Abolboda e Orectanthe apenas as células do exocarpo são espessadas e de forma homogênea (Carlquist, 1960; Oriani & Scatena, 2014).
Os dados embriológicos levantados neste trabalho assemelham-se em sua maioria aos apresentados para as outras seis espécies de Xyris estudadas anteriormente, indicando sua constância dentro do gênero. A maior contribuição deste estudo é trazer à luz o conhecimento sobre a ontogenia do envoltório seminal; do opérculo e do pericarpo, estruturas importantes para a taxonomia do grupo. Os resultados aqui obtidos também permitem estabelecer um padrão para o gênero, sendo que todas as espécies estudadas compartilham óvulos ortótropos, bitegumentados e tenuinucelados, com micrópila formada pela endóstoma e exóstoma; presença de cutícula nos óvulos e nas sementes localizadas entre o nucelo/endosperma e o tegumento interno e entre os tegumentos interno e externo; endosperma helobial, amilífero; embrião reduzido, campanulado e indiferenciado; sementes com envoltório formado por endotégmen taninífero, endotesta com células com espessamento na parede periclinal interna e exotesta com células de paredes finas; pericarpo formado por três a quatro camadas de células, sendo que aquelas do exocarpo e do endocarpo apresentam espessamento de parede em “U”.
Comparando-se os dados obtidos com aqueles disponíveis na literatura, Xyris diferencia-se dos demais gêneros por óvulo ortótropo, desenvolvimento do megagametófito do tipo Allium e envoltório seminal constituído por três camadas (endotégmen, endotesta e exotesta), corroborando a divisão da família em duas subfamílias, Xyridoideae e Abolbodoideae. Caracteres como óvulo tenuinucelado, ortótropo, bitegumentado, endotégmen taninífero e embrião maduro indiferenciado confirmam a proximidade filogenética de Xyridoideae com as demais famílias do clado das xyrídeas.
REFERÊNCIAS
APG III. 2009. An update of the Angiosperm Phylogeny Group classification for the orders and families of flowering plants: APG III. Botanical Journal of the Linnean Society 161: 105-121.
Bremer K. 2002. Gondwanan evolution of the grass alliance of families (Poales). Evolution 56:1374-1387.
Campbell LM, Stevenson DW. 2007. Inflorescence architecture and floral morphology of
Aratitiyopea lopezzi (Xyridaceae). Aliso 23:227-233.
Campbell LM. 2005. Contributions towards a monograph of Xyridaceae: a revised nomenclature of Abolboda. Harvard Papers in Botany 10(2):137-145.
Carlquist S. 1960. Anatomy of Guayana Xyridaceae: Abolboda, Orectanthe and Achlyphila.
Memoirs of the New York Botanical Garden 10(2):65-117.
Carvalho MLS, Nakamura AT, Sajo MG. 2009. Floral anatomy of neotropical species of Mayacaceae. Flora 204: 220-227.
Chase MW, Fay MF, Devey DS, Maurin O, Ronsted N, Davies TJ, Pillon Y, Petersen G, Seberg O, Tamura MN, Asmussen CB, Hilu K, Borsch T, Davis JI, Stevenson DW, Pires JC, Givnish TJ, Sytsma KJ, McPherson MA, Graham SW; Rai HS. 2006. Multigene analyses of monocot relationships: a summary. Aliso 23:62-74.
Chase MW, Soltis DE, Soltis PS, Rudall PJ, Fay MF, Hahn WH, Sullivan S, Joseph J, Molvray M, Kores PJ, Givnish TJ, Sytsma KJ, Pires JC. 2000. Higher-level systematics of the monocotyledons: an assessment of current knowledge and a new classification. In: Wilson KL, Morrison DA, eds. Monocots: systematics and evolution. Melbourne, CSIRO.
Coan AI, Stutzel T, Scatena VL. 2010. Comparative embryology and taxonomic considerations in Eriocaulaceae (Poales). Feddes Repertorium 122:1-17.
Dahlgren RM, Clifford HT, Yeo PF. 1985. The families of the monocotyledons: structure,
evolution and taxonomy. Berlin, Springer-Verlag.
Danilova MF, Nemirovich-Danchenko EN, Komar GA, Lodkina MM. 1995. The seed structure on monocotyledons. In: Rudall PJ, Cribb PJ, Cutler DF, Humphries CJ, eds.
Monocotyledons: systematic and evolution. Kew: Royal Botanical Gardens, 461-472.
values. Systematic Botany 29:467-510.
Endress PK. 2005. Links between embryology and evolutionary floral morphology. Current
Science 89(5):749-753.
Endress PK. 2011. Evolutionary diversification of the flowers in angiosperms. American
Journal of Botany 98(3):370-396.
Feder N, O’Brien TP. 1968. Plant microtechnique: some principles and new methods.
American Journal of Botany 55(1):123-142.
Giulietti AM, Menezes NL, Meguro M, Wanderley MGL. 1987. Flora da Serra da Cipó, Minas Gerais: caracterização e lista das espécies. Boletim de Botânica da Universidade de
São Paulo 9:1-151.
Givnish TJ, Evans TM, Pires JC, Sytsma KJ. 1999. Polyphyly and Convergent Morphological Evolution in Commelinales and Commelinidae: Evidence from rbcL Sequence Data. Molecular Phylogenetics and Evolution 12(3):360-385.
Givnish TJ, Pires JC, Graham SW, McPherson MA, Prince LM, Patterson TB, Rai HS, Roalson EH, Evans TM, Hahn WJ, Millam KC, Meerow AW, Molvray M, Kores PJ, O´Brien HE, Hall JC, Kress WJ; Sytsma KJ. 2005. Repeated evolution of net venation and fleshy fruits among monocots in shaded habitats confirms a priori predictions: evidence from an ndhF phylogeny. Proceedings of the Royal Society B 272:1481-1490. Givnish TJ, Pires JC, Graham SW, McPherson MA, Prince LM, Patterson TB, Rai HS,
Roalson EH, Evans TM, Hahn WJ, Millam KC, Meerow AW, Molvray M, Kores PJ, O’Brien HE, Hall JC, Kress WJ; Sytsma KJ. 2006. Phylogenetic relationships of monocots based on the highly informative plastid gene ndhF: evidence for widespread concerted convergence. Aliso 22:28-51.
Givnish TJ, Ames M, McNeal JR, McKain MR, Steele PR, dePamphilis CW, Graham SW, Pires JC, Stevenson DW, Zomlefer WB, Briggs BG, Duvall MR, Moore MJ, Heaney JM, Soltis DE, Soltis PS, Thiele K; Leebens-Mack JH. 2010. Assembling the tree of the monocotyledons: plastome sequence phylogeny and evolution of Poales. Annals
of the Missouri Botanical Garden 97:584-616.
Govindappa DA. 1953 The embryo sac of Xyris pauciflora. Current Science 22:386.
Govindappa DA. 1955. Embryological studies in Xyris pauciflora Wild. Proceedings of the
Indian Academy of Sciences, Section B 42:47-57.
Johansen DA. 1940. Plant microtechnique. New York, Mc Graw-Hill Book Co.
Kral R. 1988. The genus Xyris (Xyridaceae) in Venezuela and contiguous northern South America. Annals of the Missouri Botanical Garden 75:522-722.
Kral R. 1992. A treatment of American Xyridaceae exclusive of Xyris. Annals of the Missouri
Botanical Garden 79:819-885.
Kral R. 1998. Xyridaceae. In: K. Kubitzki, ed. The families and genea of vascular plants. IV. Flowering plants. Monocotyledons: Alismatanae and Commelinanae (except
Gramineae). Berlin: Springer, 461-469.
Kraus JE, Sajo MG, Dias-Leme CL, Wanderley MGL. 1994. Aspectos morfológicos do desenvolvimento pós-seminal em espécies de Xyris L. (Xyridaceae). Hoehnea 21(1/2):29-38.
Linder HP, Rudall PJ. 1993. The megagamethophyte in Anarthria (Anarthriaceae, Poales) and its implications for the phylogeny of the Poales. American Journal of Botany 80(12):1455-1464.
Linder HP, Rudall PJ. 2005. Evolutionary history of Poales. Annual Review of Ecology,
Evolution and Systematics 36:107-124.
Maguire B, Wurdack JJ. 1958. The botany of the Guayana Highland. Part III. Memoirs of
the New York Botanical Garden 10:1-56.
Maheshwari, P. 1950. An introduction to the embryology of angiosperms, 1 ed. New York, McGraw-Hill Book Company Inc.
Michelangeli FA, Davis JI, Stevenson DW. 2003. Phylogenetic relationships among Poaceae and related families as inferred from morphology, inversions in the plastid genome, and sequence data from the mitochondrial and plastid genomes. American
Journal of Botany 90: 93-106.
Oriani A, Scatena VL. 2014. Ovule, fruit, and seed development in Abolboda (Xyridaceae, Poales): implications for taxonomy and phylogeny. Botanical Journal of the Linnean
Society (in press)
Ramaswamy SN, Raju MVS. 1982. The embryo sac if Xyris schoenoides Mart. (Xyridaceae). Bulletin of the Torrey Botanical Club 109(3):325-329.
sementes de Lavoisiera cordata e Lavoisiera francavillana (Melastomataceae), espécies simpátricas da Serra do Cipó, Brasil. Acta Botanica Brasilica 17:523-530.
Rudall P. 1997. The nucellus and chalaza in monocotyledons: structure and systematic. The
Botanical Review 63(2): 140-181.
Rudall PJ, Sajo MG. 1999. Systematic position of Xyris: flower and seed anatomy.
International Journal of Plant Sciences 160(4):795-808.
Sajo MG. 1992. Estudos morfoanatômicos em órgãos foliares de Xyris L. (Xyridaceae).
Boletim de Botânica da Universidade de São Paulo 13:67-86.
Sajo MG, Rudall PJ. 1999. Systematic vegetative anatomy and ensiform leaf development in
Xyris (Xyridaceae). Botanical Journal of the Linnean Society 130:171-182.
Sajo MG, Wanderley MGL. 1998. Estrutura foliar e a taxonomia de 5 taxons de Xyris L. (Xyridaceae). Boletim de Botânica da Universidade de São Paulo 17:31-38.
Sajo MG, Wanderley MGL; Carvalho LM. 1995. Caracterização anatômica foliar para 14 espécies de Xyris L. (Xyridaceae) da Serra do Cipó, M.G. Acta Botanica Brasilica 9:101-114.
Scatena VL, Bouman F. 2001. Embryology and seed development of Paepalanthus sect.
Actinocephalus (Koern.) Ruhland (Eriocaulaceae). Plant Biology 3:341-350.
Schnarf K. 1931. Die Embriologie der Liliaceae und ihre Systematische Bedeutung. Sitzungsberichte der Akademie der Wissenschaften in Wien-Mathematisch
Naturwissenschaftliche Klasse 138:69-92.
Smith LB, Downs RJ. 1968. Xyridaceae. In: Teixeira AR, ed. Flora Brasilica, Vol. 9. São Paulo: Instituto de Botânica, 1-215.
Stevens PF. 2001. Angiosperm phylogeny website. Disponível em: <http://www.mobot.org/MOBOT/research/APweb/>. Acessado em: 06/02/2014.
Stutzel T. 1998. Eriocaulaceae. In: Kubitzki K, ed. Flowering Plants: The Families and
Genera of Vascular Plants. Berlin: Springer, 197-207.
Tiemann A. 1985. Untersuchungen zur Embryologie, Blutenmorphologie und Systematik der Rapateaceen und der Xyridaceen-Gattung Abolboda (Monocotyledoneae). Dissertationes
Botanicae 82:1-201.
Tomlinson PB. 1969. Anatomy of the monocotyledons. III. Commelinales-Zingiberales. Oxford, Claredon.
Wanderley MGL, Costa-e-Silva MB. 2009. Flora de Grão-Mogol, Minas Gerais: Xyridaceae. Boletim de Botânica da Universidade de São Paulo 27(1):137-147.
Wanderley MGL. 2011. Flora da Serra do Cipó, Minas Gerais: Xyridaceae. Boletim de
Botânica da Universidade de São Paulo 29(1):69-134.
Capítulo 2
Caracterização morfológica e micromorfológica de sementes de X
yris
(Xyridaceae) e suas implicações taxonômicas
Kaire de Oliveira Nardi, Aline Oriani e Vera Lucia Scatena
Instituto de Biociências, UNESP - Univ Estadual Paulista, Departamento de
Botânica, Av 24A, 1515, 13506-900, Rio Claro, SP, Brasil
*Autor para correspondência. E-mail: kairenardi@gmail.com
Resumo
Estudou-se a morfologia e a micromorfologia de sementes de oito espécies de Xyris (Xyridaceae) a fim de levantar caracteres informativos sobre o envoltório seminal, com valor taxonômico. Os resultados obtidos sugerem que a presença de cristas longitudinais é um padrão para o gênero e que a forma destas cristas diferenciam as espécies. Somando-se a isso, foram encontrados outros caracteres que permitem o reconhecimento das espécies como: forma e tamanho das sementes, número de fileiras de células entre as cristas e padrão de estriação da zona entre cristas. A partir destas características, uma padronização na terminologia é proposta para caracterizar a superfície da semente na família. Uma chave de identificação das espécies estudadas foi elaborada com base nos caracteres analisados.
Introdução
Xyridaceae, juntamente com Mayacaceae e Eriocaulaceae, forma o clado das xyrídeas, que está incluído em Poales (Linder e Rudall 2005). A família inclui cerca de 430 espécies agrupadas em cinco gêneros, sendo Xyris o mais representativo, com cerca de 90% das espécies e distribuição pantropical (Kral 1998; Wanderley 2011). Os demais gêneros incluem poucas espécies ou são monotípicos, sendo eles Abolboda (23 spp.), Orectanthe (2 spp.),
Aratitiyopea (1 sp.) e Achlyphila (1sp.), todos restritos à América do Sul (Kral 1992; 1998;
Campbell 2005; Wanderley 2011). Xyris está dividido em três seções, sendo que na América do Sul ocorrem duas: Xyris, cujos representantes apresentam placentação parietal, e
Nematopus, de placentação basal, supra-basal ou central-livre (Malme 1930).
Em Poales, estudos sobre a micromorfologia da semente foram realizados com representantes de Bromeliaceae (Gross 1988), Rapateaceae (Venturelli e Bouman 1988), Juncaceae (Brooks e Kuhn 1986; Zech e Wujek 1990; Khalik 2010), Cyperaceae (Coan et al. 2008), Mayacaceae (Venturelli e Bouman 1986) e Eriocaulaceae (Giulietti et al. 1986; Nair 1987; Scatena e Bouman 2001; Coan et al. 2010; Zona et al. 2012, Barreto et al. 2013). Para Xyridaceae, Carlquist (1960) relata algumas características do envoltório seminal de
Abolboda e Orectanthe.
A superfície das sementes de dez espécies de Xyris foram analisadas por Silva (2010), que estabelece três padrões de ornamentação: 1. costelada com espaço intercostal reduzido; 2. reticulada com estrias transversais e espaço intercostal evidente e 3. estriado-reticulada com retículos esparsos a ausentes. A autora enfatiza a utilização destes caracteres, bem como a forma da semente, no tratamento taxonômico das espécies.
O conhecimento da anatomia das sementes é muito importante para a análise da micromorfologia, pois facilita o entendimento da origem das camadas que conferem a ornamentação à semente. Estudo realizado por Rudall e Sajo (1999) em três espécies de Xyris relata algumas características anatômicas da semente, mas não explora seus aspectos micromorfológicos e detalhes estruturais do envoltório seminal. De acordo com Nardi et al. (dados não publicados) o envoltório da semente madura de Xyris é composto por exotesta, endotesta e endotégmen, sendo que este último sofre um alongamento radial em algumas regiões, formando cristas na superfície da semente.
características morfológicas externas das sementes variam pouco com as modificações ambientais, sendo de grande utilidade na identificação de espécies, gêneros e famílias (Barthlott 1981; Behnke e Barthlott 1983; Johri 1984; Zech e Wujek 1990). Assim, estudos sobre a micromorfologia da semente também podem acumular dados que auxiliem na resolução de problemas evolutivos e ecológicos (Werker 1997).
Diante do grande número de espécies de Xyris e sua difícil identificação devido à similaridade morfológica, o presente trabalho tem como objetivo identificar quais são os caracteres do envoltório seminal que tem valor taxonômico para o gênero. Com base no estudo do desenvolvimento do envoltório seminal de Xyris (Nardi et al. dados não publicados), busca-se estabelecer uma terminologia mais adequada para caracterizar a superfície da semente na família.
Material e métodos
Sementes maduras de oito espécies de Xyris foram coletadas na Serra do Cipó, em Minas Gerais (Brasil) e os vouchers estão depositados no Herbarium Rioclarense, do Instituto de Biociências da Universidade Estadual Paulista (HRCB). As espécies estudadas foram:
Xyris asperula (Scatena et al. 446), X. bialata (Nardi & Corredor 7), X. minarum (Nardi &
Corredor 9), X. nubigena (Scatena et al. 448, 451; Nardi & Corredor 8), X. obtusiuscula (Scatena et al. 454), X. pilosa (Scatena et al. 455; Nardi & Corredor 4), X. pterygoblephara (Scatena et al. 453; Nardi & Corredor 11; 12; 16) e X. subsetigera (Scatena et al. 447; Nardi & Corredor 14, 17). A identificação das espécies foi feita pela especialista da família Maria das Graças Lapa Wanderley. Essas espécies foram escolhidas porque ocorrem no mesmo ambiente e são representativas na Serra do Cipó, além de possuírem morfologia semelhante e mesma época de floração.
espécie sob microscópio de luz (Leica, DMLB), utilizando-se o programama LAS (Leica Application Suite V3.6.0).
Resultados
Os caracteres morfológicos e micromorfológicos das sementes das espécies de Xyris estudadas são apresentados na Tabela 1.
As espécies estudadas apresentam sementes de formas diferentes, sendo oblongas em
Xyris asperula (Fig. 1a), obovadas em X. bialata (Fig. 1c), elípticas em X. minarum (Fig. 1e),
X. nubigena (Fig. 1g), X. pilosa (Fig. 2c), X. pterygoblephara (Fig. 2e) e X. subsetigera (Fig.
2g), e fusiformes em X. obtusiuscula (Fig. 2a).
O comprimento das sementes varia entre 0,40 mm e 0,72 mm e a largura entre 0,19 mm e 0,25 mm, exceto em Xyris asperula e X. bialata, em que as sementes são maiores, apresentando em média 1,02 mm x 0,54 mm e 1,72 mm x 0,50 mm, respectivamente.
Todas as espécies estudadas apresentam cristas longitudinais no envoltório seminal, que podem ser lisas (Figs. 1a, b, g, h, 2c, d), moniliformes (Fig. 1c, d), sulcadas (Figs. 1e, f, 2e, f) ou em espiral (Fig. 2a, b, g, h).
A partir das estrias longitudinais foi possível determinar o número de fileiras de células da exotesta entre as cristas, que apresenta variações intraespecífica, podendo ocorrer apenas 1 fileira (Fig. 1e, f), de 1 a 2 fileiras (Figs. 1a, b, g, h, 2g, h), de 1 a 3 fileiras (Fig. 2c, d, e, f), ou de 2 a 3 fileiras (Figs. 1c, d, 2a, b). Além disso, observa-se hilo (h) e micrópila em extremidades opostas, sendo o hilo pronunciado e a micrópila protegida pelo opérculo (op) (Fig. 1a).
Com base nas características descritas, foi elaborada uma chave de identificação para as espécies estudadas.
1. Sementes elípticas 2. Cristas sulcadas
3. Fileiras de células entre cristas -1 ... Xyris minarum 3´. Fileiras de células entre cristas 1-3 ... X. pterygoblephara 2´. Cristas lisas ou em espiral
4. Estrias transversais conspícuas na zona entre cristas
5. Zona entre cristas com estrias longitudinais conspícuas ... X. pilosa
1´. Sementes fusiformes, oblongas ou obovadas 6. Cristas moniliformes ou em espiral
7. Sementes com 0,53 mm x 0,19 mm ... X. obtusiuscula 7´. Sementes com 1,72 mm x 0,50 mm ... X. bialata 6´. Cristas lisas ... X. asperula
Discussão
Através dos resultados obtidos neste trabalho pode-se afirmar que são caracteres do envoltório seminal com valor taxonômico para Xyris: tamanho e forma das sementes, forma das cristas, número de fileiras e padrão de estriação nas zonas entre cristas. Esses caracteres variam entre as espécies, permitindo sua identificação e são, portanto, de grande importância para o gênero considerando que muitas de suas espécies ocorrem simpatricamente e são de difícil identificação por apresentarem grande similaridade morfológica, com poucos caracteres exclusivos. A relevância das características do envoltório seminal para a taxonomia já havia sido reportada também em outras famílias de Poales, cujos estudos mostram sua variação entre espécies do mesmo gênero (Nair 1987; Zona et al. 2012).
As cristas longitudinais observadas na semente estão presentes em todas as espécies já estudadas e correspondem a um padrão para o gênero. Essas cristas são formadas por células do endotégmen que se alongam radialmente em algumas regiões durante o desenvolvimento da semente.
Os resultados aqui obtidos corroboram o que foi relatado por Weinzieher (1914) para
Xyris indica, em que a semente apresenta uma camada de células formando cristas
longitudinais, que esculpem a superfície do envoltório seminal e que, segundo Carlquist (1960), também está presente em Abolboda, mas não em Orectanthe.
O desenvolvimento do envoltório seminal em Abolboda (Carlquist 1960; Oriani e Scatena 2014) é semelhante ao de Xyris, pois ambos apresentam células da exotesta com paredes finas, células da endotesta acomodada entre as cristas e endotégmen taninífero. No entanto, em Xyris a crista é promovida pelo endotégmen e em Abolbolda pelo exotégmen, que não se denegera como em Xyris.
Em Eriocaulaceae, família também inserida no clado das xyrídeas com Xyridaceae e Mayacaceae, o desenvolvimento da semente é semelhante nos diversos gêneros, sendo que as células da exotesta e a parede periclinal externa das células da endotesta se degeneram. Quem confere diferentes ornamentações às sementes são as paredes anticlinais das células da endotesta, que permanecem e se espessam (Scatena e Bouman 2001; Coan et al. 2010). Já em Mayacaceae, a camada mecânica da semente corresponde a exotesta, cujas células sofrem alongamento radial e espessamento nas paredes anticlinais e periclinal interna (Venturelli e Bouman 1986). Portanto, a camada do envoltório seminal que confere ornamentação às sementes não são homólogas nas três famílias do clado das xyrídeas.
A micromorfologia das sementes de Xyris foi descrita por Silva (2010 – dados da dissertação de mestrado), que estabelece três padrões de ornamentação. Em seus resultados, a autora não apresenta estudo anatômico e nem do desenvolvimento das sementes, tendo analisado apenas material de herbário. Assim, os padrões estabelecidos não estão bem delimitados e baseiam-se em caracteres de difícil visualização. Com base nos dados de anatomia e desenvolvimento das sementes (Nardi et al., dados não publicados) e nos dados aqui apresentados, sugere-se uma terminologia mais adequada para a descrição do envoltório seminal de Xyris, que poderá ser utilizada também para caracterizar os demais gêneros da família. Ressalta-se que as cristas correspondem às costelas descritas por Silva (2010), bem como as estrias longitudinais e transversais correspondem aos retículos. Os espaços intercostais reduzidos ou evidentes (Silva 2010) são descritos aqui pelo número de fileiras de células das zonas entre cristas.
se que as interpretações da ornamentação da semente são semelhantes, apenas a terminologia utilizada é diferente. Assim, ressalta-se a importância da padronização da terminologia para caracterizar a superfície da semente na família, utilizando-se caracteres de fácil visualização.
Uma das características que varia em Xyris e que é usada para diferenciar as seções é o tipo de placentação (Malme 1930). Analisando os resultados obtidos para o envoltório seminal é possível relacionar o tipo de placentação e a forma da crista da semente, pois todas as espécies com sementes de cristas lisas ou sulcadas possuem placentação basal, enquanto que aquelas com sementes de cristas em espiral ou moniliformes apresentam placentação central-livre. Acredita-se que estas características possam ter evoluído juntas e, portanto, possuem valor potencial para a filogenia. Uma análise mais ampla poderá indicar se as mesmas formam agrupamentos e se correspondem a sinapomorfias desses grupos. Assim, estudos futuros da micromorfologia do envoltório seminal com uma maior amostragem de espécies poderão facilitar a comparação infragenérica e auxiliar no entendimento da evolução do gênero.
Com relação à germinação, estudos realizados sugerem uma provável associação de fungos com sementes de Xyris complanata, os quais promovem a germinação (Tamura et al. 2008). Outra estrutura que pode ser relacionada à germinação é o opérculo, como discutido por Kraus et al. (1994) para Xyris longiscapa e X. pterygoblephara. Esta estrutura foi descrita anatomicamente por Nardi et al. (dados não publicados) e aqui observada sob microscopia eletrônica de varredura. O opérculo também foi encontrado em Abolboda (Oriani e Scatena 2014) e em todos os gêneros de Eriocaulaceae (Scatena e Bouman 2001; Coan e Scatena 2004; Coan et al. 2010), onde é empurrado para fora pelo crescimento do eixo embrionário em um processo passivo durante a germinação da semente. Acredita-se que em Xyris o mesmo ocorra, sendo ainda o opérculo uma estrutura que protege a micrópila nas sementes dormentes. Estudos futuros poderão comprovar a função do opérculo e a relação desta e das demais estruturas da semente na dispersão e na germinação.
identificação das espécies e ao Laboratório de Microscopia Eletrônica da UNESP, onde as análises micromorfológicas foram realizadas.
Referências
Barreto QC, Echternacht L, Garcia QS (2013) Seed coat sculpture in Comanthera (Eriocaulaceae) and its implications on taxonomy and phylogenetics. Plant Systematics and Evolution 299:1461-1469
Barthlott W (1981) Epidermal and seed surface characters of plants: systematic applicability and some evolutionary aspects. Nordic Journal of Botany 1(3):345-355
Behnke HD, Barthlott W (1983) New evidence from the ultrastructural and micromorphological fields in angiosperm classification. Nordical Journal of Botany 3(1):43-66
Brooks RE, Kuhn C (1986) Seed morphology under SEM and light microscopy in Kansas
Juncus (Juncaceae). Brittonia 38(3):201-209
Campbell LM (2005) Contributions towards a monograph of Xyridaceae: a revised nomenclature of Abolboda. Harvard Papers in Botany 10(2):137-145
Carlquist S (1960) Anatomy of Guayana Xyridaceae: Abolboda, Orectanthe and Achlyphila. Memoirs of the New York Botanical Garden 10(2):65-117
Coan AI, Scatena VL (2004) Embryology and seed development of Blastocaulon scirpeum
and Paepalanthus sclaranthus (Eriocaulaceae). Flora 199(1):47-57
Coan AI, Alves MV, Scatena VL (2008) Comparative study of ovule and fruit development in species of Hypolytrum and Rhynchospora (Cyperaceae, Poales). Plant Systematics and Evolution 272:181-195
Coan AI, Stutzel T, Scatena VL (2010) Comparative embryology and taxonomic considerations in Eriocaulaceae (Poales). Feddes Repertorium 122:1-17
Giulietti AM, Monteiro WR, Mayo SJ, Stephens J (1986) A preliminary survey of testa sculpture in Eriocaulaceae. Beitrage Zur Biologie der Pflanzen 62:189-209
Gross E (1988) Bromelienstudien. IV. Zur Morphologie der Bromeliaceen-Samen unter Berucksichtigung systematisch-taxonomischer Aspekte. Tropische und Subtropische Pflanzenwelt 64:415-625
Johri BM (1984) Embryology of angiosperms. Berlin, Springer p 830
