Estratégias reprodutivas em melastomataceae da Floresta Atlântica

Orientador: Prof. Dr. Fabiano Rodrigo da Maia

Coorientador: Prof. Dr. Renato Goldenberg e Dra. Francismeire Jane Telles da Silva

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Botânica. Defesa : Curitiba, 21/01/2021

Inclui referências

Resumo: Estratégias reprodutivas refletem processos adaptativos que direcionam a aptidão dos indivíduos no ambiente. Nas angiospermas, muitos desses processos estão associados a atributos florais, com consequências no sucesso reprodutivo das espécies. A família Melastomataceae apresenta vários casos interessantes para o estudo de estratégias voltadas para a polinização e reprodução em suas espécies. O principal objetivo desta dissertação foi estudar as estratégias reprodutivas, através de investigações baseadas na biologia reprodutiva e da polinização, que evoluíram em dois gêneros (i.e., Huberia e Bertolonia) de Melastomatáceas na Mata Atlântica. Para tanto, dividimos esta dissertação em três capítulos: no Capítulo 1, investigamos possíveis atribuições funcionais dos apêndices estaminais de H. insignis através de experimentos de polinização, anatomia floral e observação de polinizadores, a fim de averiguar seu efeito no sistema de polinização da espécie. Huberia insignis é autocompatível e dependente de polinizadores para a formação de frutos e sementes, principalmente abelhas do gênero Bombus. Não constatamos nenhuma função dos apêndices no sistema de polinização, seja na atratividade dos polinizadores ou na taxa de remoção de pólen durante a vibração das anteras pelas abelhas, portanto, concluímos que esta estrutura seja vestigial em H. insignis. No Capítulo 2, investigamos, por meio de experimentos de polinização e técnicas de microscopia, uma potencial capacidade de autopolinização espontânea em espécies de Bertolonia; ainda, verificamos se a orientação do poro das anteras poderia estar associada com tal evento. Tanto B. paranaensis quanto B. mosenii são capazes de se autopolinizar, algo raro em Melastomataceae, independente da orientação dos poros das anteras. Além disso, descrevemos o curioso mecanismo pelo qual se dá a autopolinização e o denominamos "banho de tubo polínico" (em inglês, pollen tube shower), que ocorre em flores em pós-antese, garantindo a segurança reprodutiva destas espécies. Por fim, no Capítulo 3, expandimos a mesma pergunta do capítulo anterior para outras duas espécies, B. violacea e B. acuminata. Desta forma, utilizamos experimentos de exclusão de polinizadores, além de buscar dados em exsicatas e trabalhos taxonômicos das espécies do gênero, que nos permitissem inferir se Bertolonia é um gênero puramente autogâmico. Ambas as espécies realizam o pollen tube shower. Também encontramos informações taxonômicas que sugerem a possibilidade de autogamia nos três clados de Bertolonia, o que nos faz acreditar que, de fato, a autogamia deva estar presente no grupo todo. Em conjunto, os três capítulos mostram que, embora muitos caracteres florais sejam conservados em Melastomataceae, múltiplas estratégias reprodutivas podem ser selecionadas por diferentes grupos e espécies dentro da família ao longo do tempo. Palavras-chave: Anteras poricidas; Bertolonia; biologia floral; Buzz-pollination; flores de pólen; Huberia; polinização.

Abstract: Reproductive strategies can be driven by different adaptive mechanisms that direct the fitness of individuals in the environment. In angiosperms, many of these processes are associated with floral traits, with consequences on the reproductive success of the species. Melastomataceae presents several interesting cases for the study of strategies for pollination and reproduction in their species. The main objective of this dissertation was to study reproductive strategies, based on reproductive biology and pollination, which evolved in two genera (i.e., Huberia and Bertolonia) of melastomes from Atlantic Forest. We have divided this dissertation into three chapters: in Chapter 1, we investigate a potential function of the staminal appendages of H. insignis through pollination experiments, floral anatomy and observation of pollinators, to verify their effect on the pollination system of the species. Huberia insignis is self-compatible and dependent on pollinators for fruit and seed set, especially bees of the genus Bombus. We have not found any function of the appendages in the pollination system, neither in the attractiveness of pollinators nor in the pollen removal rate during the vibration of the anthers by buzzing bees, therefore, we conclude that this structure is vestigial in H. insignis. In Chapter 2, we investigated a potential capacity for spontaneous self-pollination in Bertolonia species through pollination experiments and microscopy analysis; we also verified if the pore orientation of the anthers could be associated with selfing. Both B. paranaensis and B. mosenii are capable of selfing, something rare in Melastomataceae, independent of the orientation of the anthers pores. Also, we described the curious mechanism by which self-pollination occurs and we call it "pollen tube shower", which occurs in post-anthesis flowers, ensuring the reproductive assurance of these species. Finally, in Chapter 3, we expanded the same question of the previous chapter to two other species, B. violacea and B. acuminata. Thus, we use pollinator exclusion experiments, in parallel to searching for data on vouchers and taxonomic works for the genus that would allow us to infer whether Bertolonia is an autogamous genus. Both species perform the pollen tube shower. We also found taxonomic information that suggests the possibility of autogamy in the three clades of Bertolonia, which makes us believe that autogamy should be present in the whole group. The three chapters of this dissertation show that although many floral traits are preserved in Melastomataceae, multiple reproductive strategies can be selected by different groups and species within the family. Keywords: Bertolonia; Buzz-pollination; floral biology; Huberia; pollen flowers; pollination; poricidal anthers.