Bee pollination effects on yield and chemical composition of West Indian gherkin fruits (Cucumis anguria L., Cucurbitaceae) in the Brazilian semi-arid region | Efeitos da polinização por abelhas na produtividade e composição química de frutos de maxixe (Cucumis anguria L., Cucurbitaceae) no semiárido brasileiro

[EN]: Animal pollination plays a key role in global agricultural production and especially of monoecious crops, which are essentially dependent on pollinators. The West Indian gherkin fruit (Cucumis anguria L., Cucurbitaceae) is a monoecious vegetable adaptable to adverse abiotic conditions, resistant to diseases, and rich in minerals and vitamins, thus being a relevant alternative for improving nutritional security of socioeconomically vulnerable populations. The knowledge on the influence of pollination and of specific pollinators on chemical characteristics of fruits would help pollinators’ management, but it is still poorly understood. In this study we investigated the influence of pollination on quantitative and qualitative aspects of fruits fruits of West Indian gherkin fruits (Cucumis anguria L., Cucurbitaceae) in the Brazilian semi-arid region. Data on pollination biology and on fruits resulted from controlled crosses (open-OP, cross-CP and Apis mellifera Linnaeus, 1758 pollinations) were compared among crosses: number, length, weight, number of seeds, firmness and chemical traits related to flavor and shelf life. Flowers were pollinated by four bee species, and Apis mellifera was the most frequent. followed by two native bee species. OP and A. mellifera resulted in more fruits than CP. Fruits resulting from OP were heavier than CP and had similar weight when compared to A. mellifera. The other variables did not differ between treatments. The better performance of OP and A. mellifera when compared to CP is probably related to the xenia, i.e., the influence of tissues bearing paternal genes (pollen and pollen tube) in maternal tissues. OP and A. mellifera experiments apparently resulted in the deposition of a greater genotypic diversity of the pollen loads when compared to CP. This result is also explained by the higher functional diversity of pollinators related to OP when compared to CP. This study not only elucidates immediate impacts on yield but also emphasizes the deeper connections between floral biology, pollinator diversity, and sustainable crop production, once West Indian gherkin profit was enhanced by bee pollination.

[PT]: A polinização animal desempenha um papel fundamental na produção agrícola global e especialmente nas culturas monóicas, que são essencialmente dependentes de polinizadores. O maxixe das Índias Ocidentais (Cucumis anguria L., Cucurbitaceae) é uma hortaliça monóica adaptável a condições abióticas adversas, resistente a doenças e rica em minerais e vitaminas, sendo assim uma alternativa relevante para melhorar a segurança nutricional de populações socioeconomicamente vulneráveis. O conhecimento sobre a influência da polinização e de polinizadores específicos nas características químicas dos frutos ajudaria no manejo dos polinizadores, mas é pouco compreendido. Neste estudo investigamos a influência da polinização nos aspectos quantitativos e qualitativos de frutos do semiárido brasileiro. Dados de biologia da polinização e de frutos resultantes de cruzamentos controlados (OP-polinização aberta, CP-cruzada e Apis mellifera Linnaeus, 1758) foram comparados entre cruzamentos: número, comprimento, peso, número de sementes, firmeza e características químicas relacionadas ao sabor e prazo de validade. As flores foram polinizadas por quatro espécies de abelhas, sendo Apis mellifera a mais frequente. OP e A. mellifera resultaram em mais frutos que CP. Os frutos resultantes de OP foram mais pesados que os de CP e apresentaram peso semelhante quando comparados aos de A. mellifera. As demais variáveis não diferiram entre os tratamentos. O melhor desempenho de OP e A. mellifera quando comparado ao CP provavelmente está relacionado à xenia, ou seja, à influência dos tecidos portadores de genes paternos (pólen e tubo polínico) nos tecidos maternos. Experimentos com OP e A. mellifera aparentemente resultaram na deposição de maior diversidade genotípica das cargas polínicas quando comparados com CP. Este resultado também é explicado pela maior diversidade funcional dos polinizadores relacionados ao OP quando comparado ao CP. Este estudo não apenas elucida os impactos imediatos no rendimento, mas também enfatiza as conexões mais profundas entre a biologia floral, a diversidade de polinizadores e a produção agrícola sustentável, uma vez que o lucro do maxixe das Índias Ocidentais foi aumentado mesmo quando polinizado por uma espécie de abelha exótica.

We thank Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Financing Code 001) and Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (research grant: 428303/2018-8, fellowship: 312372/2021-3) and FAPESP (research grant: 2021/09247-5 and 2023/04378-0) who provided financial support for the conduct of the research but had no role in study design; in the collection, analysis, and interpretation of data; in the writing of the report; and in the decision to submit the article for publication.

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