In the present study, DNA sequences associated with an apomixis gene inPennisetum ciliare were isolated from a distantly related grass species, Tripsacum dactyloides. Primers were developed for two bioinformatics-identified candidate genes (Pca2l and Pca24) for apomixis in Pennisetum ciliare. Homologous gene sequences were successfully isolated from both diploid (2n=36) and tetraploid (4n=72) Tripsacum using the primers and polymerase chain reaction (PCR) amplification. Bioinformatics analysis of the purified, cloned and sequenced PCR products revealed that the isolated homolog of the Pca2l gene varies significantly between the diploid and the tetraploid Tripsacum. Comparative genome analyses against Oryza, Zea, Arabidopsis, Pennisetum, Tripsacum and the National Center for Biotechnology Information (NCBI) nucleotide collection (nr) have shown that the PCR-generated sequences are reproductive specific. Analysis of the Trip2lT3c sequence was shown to be a Rab2 homolog with an e-value of 9e-23. Further proteomics analyses of the putative gene products have revealed that the Pca2l and the Tripsacum sequences may be partially conserved, with the Trip2lT3c sequence more highly conserved than the Trip21D3a. / Department of Biology

Hieracium lepidulum is an invasive weed in New Zealand. It colonises a wide range of habitats including pine plantations, scrubland, native Nothofagus forest, and mid-altitude to alpine tussock grassland, where it is competing with indigenous species. Understanding the breeding systems and population genetic structure of H. lepidulum is important for biocontrol, and aids in the understanding of evolutionary colonisation processes. H. lepidulum is a triploid, diplosporous, obligate apomict. This type of reproduction through clonal seed does not involve meiosis or fertilisation, and theoretically populations should contain very low levels of genetic variation, the only source being somatic mutation. Common garden experiments and microsatellite markers were used to determine the population genetic structure of H. lepidulum populations in the Craigieburn Range, Canterbury. Both experiments revealed that populations, sampled from three replicate altitudes within three geographically-separated locations, contained no genetic variation; individuals all possessed the same microsatellite genotype. These results strongly suggest that the Craigieburn Range H. lepidulum individuals reproduce solely by apomixis and populations belong to the same clonal lineage. Populations were also examined for their response to two abiotic environmental ‘stresses’, drought and shade. H. lepidulum populations’ exhibited high drought tolerance, yet appeared to be shade-intolerant. Low levels of reproduction in light-limiting habitats will prevent the invasion of H. lepidulum into closed-canopy forest habitats. H. lepidulum appears to have overcome the reduction in fitness associated with apomictic reproduction by phenotypic plasticity, fixed heterozygosity and polyploidy – all associated with increased vigour, fitness, and the ability to occupy broader ecological niches. This study’s results are hopeful for the development of biocontrol programs involving genotype-specific pathogens but suggest that grazing management may not succeed. The data will be useful for future comparisons of genetic structure during the course of H. lepidulum invasions and will contribute to the management of this invasive weed.

As espécies nativas que compõem os ecossistemas pastoris dos países do Cone sul da América do Sul, são o principal substrato forrageiro, e sustentam a produção pecuária há muitos anos nesses locais. No entanto, o cenário atual é de diminuição na área desse tipo de pastagem e normalmente os remanescentes estão degradados pelo superpastejo. Portanto, é cada vez mais urgente a necessidade do lançamento de novas cultivares de gramíneas forrageiras que sejam adaptadas aos mais diversos ambientes para utilização como formadoras de pastagens cultivadas ou ainda como agente recuperador de áreas degradadas. O objetivo deste trabalho foi comprovar o valor agronômico de uma progênie híbrida intraespecífica selecionada de Paspalum notatum em dois ambientes distintos, por dois anos para posterior utilização dos genótipos superiores em novas etapas do programa de melhoramento genético de forrageiras. Foi possível observar a existência de variabilidade para os principais caracteres forrageiros avaliados. A variável matéria seca total (MST) demonstrou que a maioria dos híbridos testados apresentou adequada produção de forragem, sendo que grande parte produziu mais que a cultivar Pensacola em ambos os locais testados. Alguns dos melhores genótipos para MST também estavam entre os melhores para massa seca de lâminas foliares (MSF), o que demonstra que este material, provavelmente, produz forragem com adequado valor forrageiro para a produção animal. As diferentes formas de distribuição das folhas sugere que o manejo adotado deve ser adequado de acordo com essa característica. Grande parte dos genótipos testados foi capaz de manter uma alta densidade de perfilhos, demonstrando que são capazes de persistir ao longo do tempo após estabelecida a pastagem. A MSF é a característica que mais se associa com a MST, o que sugere que, ao selecionar genótipos de P. notatum para produção de MST, secundariamente estará ocorrendo seleção para MSF, economizando tempo no processo de avaliação. Assim pode-se afirmar que a produção da MST pode ser utilizada diretamente para seleção de genótipos superiores e os híbridos de reprodução apomítica que apresentaram maiores rendimentos para esta variável são passíveis de registro junto ao ministério da agricultura pecuária e abastecimento. / Native species that compose the natural grassland ecosystem of the countries that belong to the Pampa Biome and Atlantic Forest Biome, are the main forage substrate, and sustain livestock production for many years in these locations. However, the current scenario is a decrease in the area of this type of pasture, and massive degradation normally occurs where these still resist. Therefore, there is an urgent need to launch new varieties of forage grasses that are adapted to different environments for use as forming cultivated pastures, or as agent for recovery of degraded areas. The aim of this study was to demonstrate the agronomic value of an intraspecific hybrid progeny of Paspalum notatum selected in two different environments for two years to further use of superior genotypes in new stages of breeding of forage program. It was possible to observe the existence of variability for the major forage characters evaluated. The total dry matter variable (MST) demonstrated that most hybrids tested showed adequate forage production, much of which has produced more than cultivar Pensacola tested in both locations. Some of the best genotypes for MST were also among the best for dry mass of leaf blades (MSF), which demonstrates that this material probably produces forage with adequate forage value for livestock production. The different form of distribution of the leaves suggests that management adopted should be appropriate according to this characteristic. Most of the tested genotypes were able to maintain a high tiller, indicating that they are able to persist after grazing is established. MSF is the characteristic most frequently associated with the MST, suggesting that, when selecting genotypes of P. notatum for MST, will be occurring secondarily a selection for MSF, saving time in the evaluation process. Thus it is possible to affirm that the production of MST can be used directly to select genotypes, and hybrids of apomictic reproduction, which showed higher yields for this variable, are eligible for registration with the ministry of agriculture and livestock supplies.

As gramíneas do gênero Paspalum são as principais constituintes das pastagens nativas em vários países das Américas, fornecendo excelente forragem nas pastagens naturais destas regiões. Além disso, possuem grande potencial para exploração em programas de melhoramento genético visando o estabelecimento de pastagens cultivadas. No entanto, a apomixia é o modo de reprodução predominante nas espécies poliplóides de Paspalum, o que dificulta a recombinação gênica. Assim, o emprego de hibridações, quando um dos genitores apresenta reprodução sexuada, pode gerar variabilidade e possibilitar a seleção de progênies elite, com a fixação dos caracteres de interesse através da apomixia. A descoberta de plantas diplóides sexuais de Paspalum plicatulum e sua indução à tetraploidia obtida a partir destes, tornaram possível cruzamentos interespecíficos entre várias espécies do grupo Plicatula a nível tetraplóide. O objetivo deste estudo foi avaliar a magnitude de expressão de caracteres de interesse forrageiro de híbridos interespecíficos (P. plicatulum x P. guenoarum) obtidos por meio de cruzamentos entre espécies do grupo Plicatula em diferentes ambientes e anos de avaliação. Os resultados indicaram que as variáveis massa seca total e massa seca de folhas apresentam maior magnitude na identificação dos genótipos com características agronômicas desejáveis recebendo grande influência da interação genótipo e ano de cultivo. A seleção a partir do segundo ano em híbridos interespecíficos de Paspalum é a mais indicada, considerando a expressão do seu potencial produtivo. A produção de massa seca total é o caráter que mais se correlaciona com a produção de massa seca de folhas em genótipos de Paspalum. Os híbridos que apresentam caracteres agronômicos superiores, principalmente para a produção de forragem e tolerância ao frio, demonstram potencial para serem lançados como cultivares, pois já possuem os caracteres desejados fixados pela apomixia. Além disso, podem ser utilizados em novos cruzamentos com plantas sexuais superiores dentro do programa de melhoramento, visando a obtenção de novos recombinantes elites. / The grasses of the genus Paspalum are the main constituents of the native pastures in several countries of the Americas, providing excellent forage on these regions. Furthermore, they have great potential for exploitation in breeding programs for the establishment of cultivated pastures. However, apomixis is the predominant mode of reproduction in polyploid species of Paspalum, which hampers genetic recombination. Thus, the use of hybridizations, when one parent has sexual reproduction, may generate variability and enable the selection of elite progenies, with characteristics of interest fixed by apomixis. The discovery of sexual diploid Paspalum plicatulum and its induction of tetraploidy, madepossible interspecific crosses between various species of the group Plicatula at the tetraploid level. The objective of this study was to evaluate the magnitude of expression of characters of forage interest of interspecific hybrids (P. plicatulum x P. guenoarum) obtained by crosses between species of the Plicatula group in different environments and years of evaluation. The results indicated that total dry mass and dry mass of leaves variables showed variability in identifying genotypes with desirable agronomic characteristics, received significant influence of genotype and year of cultivation. A selection from the second year in interspecific hybrids of Paspalum is more appropriate, considering the expression of their productive potential. The total dry mass is the character that most closely correlates with the production of dry mass of leaves in genotypes of Paspalum. The hybrids showing superior agronomic traits, primarily for forage production and cold tolerance, demonstrate potential to be released as cultivars, since they already have the desired characters fixed by apomixis. Besides, could also be used for new crosses with superior sexual plants within the breeding program aiming to obtain new elite recombinant.

As espécies nativas que compõem os ecossistemas pastoris dos países do Cone sul da América do Sul, são o principal substrato forrageiro, e sustentam a produção pecuária há muitos anos nesses locais. No entanto, o cenário atual é de diminuição na área desse tipo de pastagem e normalmente os remanescentes estão degradados pelo superpastejo. Portanto, é cada vez mais urgente a necessidade do lançamento de novas cultivares de gramíneas forrageiras que sejam adaptadas aos mais diversos ambientes para utilização como formadoras de pastagens cultivadas ou ainda como agente recuperador de áreas degradadas. O objetivo deste trabalho foi comprovar o valor agronômico de uma progênie híbrida intraespecífica selecionada de Paspalum notatum em dois ambientes distintos, por dois anos para posterior utilização dos genótipos superiores em novas etapas do programa de melhoramento genético de forrageiras. Foi possível observar a existência de variabilidade para os principais caracteres forrageiros avaliados. A variável matéria seca total (MST) demonstrou que a maioria dos híbridos testados apresentou adequada produção de forragem, sendo que grande parte produziu mais que a cultivar Pensacola em ambos os locais testados. Alguns dos melhores genótipos para MST também estavam entre os melhores para massa seca de lâminas foliares (MSF), o que demonstra que este material, provavelmente, produz forragem com adequado valor forrageiro para a produção animal. As diferentes formas de distribuição das folhas sugere que o manejo adotado deve ser adequado de acordo com essa característica. Grande parte dos genótipos testados foi capaz de manter uma alta densidade de perfilhos, demonstrando que são capazes de persistir ao longo do tempo após estabelecida a pastagem. A MSF é a característica que mais se associa com a MST, o que sugere que, ao selecionar genótipos de P. notatum para produção de MST, secundariamente estará ocorrendo seleção para MSF, economizando tempo no processo de avaliação. Assim pode-se afirmar que a produção da MST pode ser utilizada diretamente para seleção de genótipos superiores e os híbridos de reprodução apomítica que apresentaram maiores rendimentos para esta variável são passíveis de registro junto ao ministério da agricultura pecuária e abastecimento. / Native species that compose the natural grassland ecosystem of the countries that belong to the Pampa Biome and Atlantic Forest Biome, are the main forage substrate, and sustain livestock production for many years in these locations. However, the current scenario is a decrease in the area of this type of pasture, and massive degradation normally occurs where these still resist. Therefore, there is an urgent need to launch new varieties of forage grasses that are adapted to different environments for use as forming cultivated pastures, or as agent for recovery of degraded areas. The aim of this study was to demonstrate the agronomic value of an intraspecific hybrid progeny of Paspalum notatum selected in two different environments for two years to further use of superior genotypes in new stages of breeding of forage program. It was possible to observe the existence of variability for the major forage characters evaluated. The total dry matter variable (MST) demonstrated that most hybrids tested showed adequate forage production, much of which has produced more than cultivar Pensacola tested in both locations. Some of the best genotypes for MST were also among the best for dry mass of leaf blades (MSF), which demonstrates that this material probably produces forage with adequate forage value for livestock production. The different form of distribution of the leaves suggests that management adopted should be appropriate according to this characteristic. Most of the tested genotypes were able to maintain a high tiller, indicating that they are able to persist after grazing is established. MSF is the characteristic most frequently associated with the MST, suggesting that, when selecting genotypes of P. notatum for MST, will be occurring secondarily a selection for MSF, saving time in the evaluation process. Thus it is possible to affirm that the production of MST can be used directly to select genotypes, and hybrids of apomictic reproduction, which showed higher yields for this variable, are eligible for registration with the ministry of agriculture and livestock supplies.

As espécies nativas que compõem os ecossistemas pastoris dos países do Cone sul da América do Sul, são o principal substrato forrageiro, e sustentam a produção pecuária há muitos anos nesses locais. No entanto, o cenário atual é de diminuição na área desse tipo de pastagem e normalmente os remanescentes estão degradados pelo superpastejo. Portanto, é cada vez mais urgente a necessidade do lançamento de novas cultivares de gramíneas forrageiras que sejam adaptadas aos mais diversos ambientes para utilização como formadoras de pastagens cultivadas ou ainda como agente recuperador de áreas degradadas. O objetivo deste trabalho foi comprovar o valor agronômico de uma progênie híbrida intraespecífica selecionada de Paspalum notatum em dois ambientes distintos, por dois anos para posterior utilização dos genótipos superiores em novas etapas do programa de melhoramento genético de forrageiras. Foi possível observar a existência de variabilidade para os principais caracteres forrageiros avaliados. A variável matéria seca total (MST) demonstrou que a maioria dos híbridos testados apresentou adequada produção de forragem, sendo que grande parte produziu mais que a cultivar Pensacola em ambos os locais testados. Alguns dos melhores genótipos para MST também estavam entre os melhores para massa seca de lâminas foliares (MSF), o que demonstra que este material, provavelmente, produz forragem com adequado valor forrageiro para a produção animal. As diferentes formas de distribuição das folhas sugere que o manejo adotado deve ser adequado de acordo com essa característica. Grande parte dos genótipos testados foi capaz de manter uma alta densidade de perfilhos, demonstrando que são capazes de persistir ao longo do tempo após estabelecida a pastagem. A MSF é a característica que mais se associa com a MST, o que sugere que, ao selecionar genótipos de P. notatum para produção de MST, secundariamente estará ocorrendo seleção para MSF, economizando tempo no processo de avaliação. Assim pode-se afirmar que a produção da MST pode ser utilizada diretamente para seleção de genótipos superiores e os híbridos de reprodução apomítica que apresentaram maiores rendimentos para esta variável são passíveis de registro junto ao ministério da agricultura pecuária e abastecimento. / Native species that compose the natural grassland ecosystem of the countries that belong to the Pampa Biome and Atlantic Forest Biome, are the main forage substrate, and sustain livestock production for many years in these locations. However, the current scenario is a decrease in the area of this type of pasture, and massive degradation normally occurs where these still resist. Therefore, there is an urgent need to launch new varieties of forage grasses that are adapted to different environments for use as forming cultivated pastures, or as agent for recovery of degraded areas. The aim of this study was to demonstrate the agronomic value of an intraspecific hybrid progeny of Paspalum notatum selected in two different environments for two years to further use of superior genotypes in new stages of breeding of forage program. It was possible to observe the existence of variability for the major forage characters evaluated. The total dry matter variable (MST) demonstrated that most hybrids tested showed adequate forage production, much of which has produced more than cultivar Pensacola tested in both locations. Some of the best genotypes for MST were also among the best for dry mass of leaf blades (MSF), which demonstrates that this material probably produces forage with adequate forage value for livestock production. The different form of distribution of the leaves suggests that management adopted should be appropriate according to this characteristic. Most of the tested genotypes were able to maintain a high tiller, indicating that they are able to persist after grazing is established. MSF is the characteristic most frequently associated with the MST, suggesting that, when selecting genotypes of P. notatum for MST, will be occurring secondarily a selection for MSF, saving time in the evaluation process. Thus it is possible to affirm that the production of MST can be used directly to select genotypes, and hybrids of apomictic reproduction, which showed higher yields for this variable, are eligible for registration with the ministry of agriculture and livestock supplies.

As gramíneas do gênero Paspalum são as principais constituintes das pastagens nativas em vários países das Américas, fornecendo excelente forragem nas pastagens naturais destas regiões. Além disso, possuem grande potencial para exploração em programas de melhoramento genético visando o estabelecimento de pastagens cultivadas. No entanto, a apomixia é o modo de reprodução predominante nas espécies poliplóides de Paspalum, o que dificulta a recombinação gênica. Assim, o emprego de hibridações, quando um dos genitores apresenta reprodução sexuada, pode gerar variabilidade e possibilitar a seleção de progênies elite, com a fixação dos caracteres de interesse através da apomixia. A descoberta de plantas diplóides sexuais de Paspalum plicatulum e sua indução à tetraploidia obtida a partir destes, tornaram possível cruzamentos interespecíficos entre várias espécies do grupo Plicatula a nível tetraplóide. O objetivo deste estudo foi avaliar a magnitude de expressão de caracteres de interesse forrageiro de híbridos interespecíficos (P. plicatulum x P. guenoarum) obtidos por meio de cruzamentos entre espécies do grupo Plicatula em diferentes ambientes e anos de avaliação. Os resultados indicaram que as variáveis massa seca total e massa seca de folhas apresentam maior magnitude na identificação dos genótipos com características agronômicas desejáveis recebendo grande influência da interação genótipo e ano de cultivo. A seleção a partir do segundo ano em híbridos interespecíficos de Paspalum é a mais indicada, considerando a expressão do seu potencial produtivo. A produção de massa seca total é o caráter que mais se correlaciona com a produção de massa seca de folhas em genótipos de Paspalum. Os híbridos que apresentam caracteres agronômicos superiores, principalmente para a produção de forragem e tolerância ao frio, demonstram potencial para serem lançados como cultivares, pois já possuem os caracteres desejados fixados pela apomixia. Além disso, podem ser utilizados em novos cruzamentos com plantas sexuais superiores dentro do programa de melhoramento, visando a obtenção de novos recombinantes elites. / The grasses of the genus Paspalum are the main constituents of the native pastures in several countries of the Americas, providing excellent forage on these regions. Furthermore, they have great potential for exploitation in breeding programs for the establishment of cultivated pastures. However, apomixis is the predominant mode of reproduction in polyploid species of Paspalum, which hampers genetic recombination. Thus, the use of hybridizations, when one parent has sexual reproduction, may generate variability and enable the selection of elite progenies, with characteristics of interest fixed by apomixis. The discovery of sexual diploid Paspalum plicatulum and its induction of tetraploidy, madepossible interspecific crosses between various species of the group Plicatula at the tetraploid level. The objective of this study was to evaluate the magnitude of expression of characters of forage interest of interspecific hybrids (P. plicatulum x P. guenoarum) obtained by crosses between species of the Plicatula group in different environments and years of evaluation. The results indicated that total dry mass and dry mass of leaves variables showed variability in identifying genotypes with desirable agronomic characteristics, received significant influence of genotype and year of cultivation. A selection from the second year in interspecific hybrids of Paspalum is more appropriate, considering the expression of their productive potential. The total dry mass is the character that most closely correlates with the production of dry mass of leaves in genotypes of Paspalum. The hybrids showing superior agronomic traits, primarily for forage production and cold tolerance, demonstrate potential to be released as cultivars, since they already have the desired characters fixed by apomixis. Besides, could also be used for new crosses with superior sexual plants within the breeding program aiming to obtain new elite recombinant.

Orientadores: Simone de Pádua Teixeira, Sandra Maria Carmello-Guerreiro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-26T04:30:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caetano_AnaPauladeSouza_D.pdf: 7171602 bytes, checksum: 846db1ce62126a16e2c2bbde210017b5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Melastomataceae, com cerca de 4.500 espécies distribuídas em regiões tropicais e subtropicais, é a sexta maior família entre as angiospermas no Brasil. O grupo destaca-se pela elevada proporção de espécies apomíticas, claramente concentradas em Miconieae. Apesar do monofiletismo da família, a evolução de caracteres morfológicos, as relações e a própria delimitação das tribos permanecem em debate. Este trabalho teve dois objetivos gerais. O primeiro objetivo foi investigar o tipo de apomixia e verificar a ocorrência de reprodução sexuada em seis espécies de Miconieae: Clidemia hirta, Leandra aurea, L. melastomoides, Miconia leucocarpa, Ossaea amygdaloides e O. confertiflora, por meio de análises anatômicas da esporogênese, gametogênese, embriogênese e mensuração da viabilidade e da germinação dos grãos de pólen. O segundo objetivo foi testar a importância sistemática de dois caracteres embriológicos em Melastomataceae: ocorrência de drusas na parede da antera madura e número de camadas no tegumento externo do óvulo, a partir de 180 e 144 espécies, respectivamente. As amostras foram obtidas de espécimes herborizadas ou preservadas em álcool e analisadas anatomicamente. Os resultados revelam que alterações na meiose e heterocronia no desenvolvimento dos grãos de pólen levam à inviabilidade polínica. Apomixia do tipo gametofítica diplospórica é observada nas seis espécies analisadas, e como consequência, a formação de sacos embrionários reduzidos é comprometida. Adicionalmente, em C. hirta observa-se apomixia gametofítica apospórica e em L. melastomoides, embrionia adventícia. A reprodução sexuada parece ser um evento pouco comum nas espécies investigadas, que podem ser classificadas como apomíticas obrigatórias, ou seja, que se reproduzem apenas por apomixia. Drusas na parede da antera madura são relatadas em 89 dos 180 representantes analisados e pode ser usada para delimitar alguns clados. A ocorrência destes cristais parece distinguir o gênero Blakea (Blakeeae), a tribo Henrietteeae e um subclado dentro de "Conostegia s.l." (Miconieae) de grupos proximamente relacionados. O papel das drusas na parede da antera é incerto. O tegumento externo do óvulo, formado por duas camadas celulares, é o estado de caráter mais comum na família, presente em 11 dos 14 grupos amostrados. Variação é observada em Melastomeae, Merianieae e Miconieae. Em Melastomeae, no clado "Marcetia & allies" a ocorrência de óvulos com tegumento externo formado por três camadas de células é apontada como uma sinapomorfia para o grupo. Em Miconieae, a ocorrência de três camadas no tegumento externo do óvulo é o estado de caráter mais comum, mas a ocorrência de mais de três camadas foi observada em linhagens com sementes grandes. Na tribo, a espessura do tegumento externo pode estar relacionada a presença de frutos endozoóricos. Ainda em Miconieae, o gênero Physeterostemon e um subclado dentro de "Conostegia s.l." foram delimitados pela ocorrência de duas camadas no tegumento externo do óvulo. A comparação dos dados embriológicos obtidos em diferentes linhagens de Melastomataceae evidencia a importância deste tipo de estudo para a sistemática da família e fornece informações para futuras discussões evolutivas / Abstract: Melastomataceae comprise ~4,500 species found in tropical and subtropical regions. This is the sixth largest family of flowering plants in Brazil. The group has been highlighted for its high proportion of apomictic species, clearly concentrated in Miconieae. Despite of the supported monophyly of the family, their intrafamily relationships and morphological evolution are still now poorly understood. The objectives of this study were twofold. The first aim was to investigate the apomixis type and to verify the occurrence of sexual reproduction in six species of Miconieae: Clidemia hirta, Leandra aurea, L. melastomoides, Miconia leucocarpa, Ossaea amygdaloides and O. confertiflora. Sporogenesis, gametogenesis and embryogenesis anatomy, and pollen grain viability and germination measurement were used. The second aim of this study was to test the systematic importance of two embryological characters in Melastomataceae: druses occurrence in the anther wall cells and the thickness of the outer ovule integument from 180 and 144 species, respectively. For this purpose, we used anatomical analyses from herborized and spirit samples. The results show abnormal meiosis and heterochrony as cause of pollen inviability. Diplosporic apomixis was observed in all species and thus, the sexual embryo sac development is affected. Furthermore, aposporic apomixis was observed in C. hirta and adventitious embryony in L. melastomoides. Sexual reproduction appears to be an uncommon event in the investigated species, which can be classified as obligate apomitics. Druses in the anther wall cells were observed in 89 from 180 analysed species. The druses occurrence delimits Blakea (Blakeeae), Henrietteeae and a subclade in "Conostegia s.l." (Miconieae). The role of druses in the anther wall is uncertain. The bi-layered outer ovule integument was the most common character state in the family, observed in 11 from 14 sampled groups. Variations were detected in Melastomeae, Merianieae and Miconieae. The three-layered outer integument is pointed as a synapomorphy for "Marcetia & allies" (Melastomeae) and it is a character state most common in Miconieae, although more than three layers were observed in lineages with large seeds. We propose that the outer ovule integument may be related to the endozoochorous fruits in Miconieae. A bi-layered outer integument delimits Physeterostemon and a subclade in "Conostegia s.l." (Miconieae). The embryological data comparison for different groups of Melastomataceae highlights the importance of this study in the systematic works and provides information for future evolutionary discussions / Doutorado / Biologia Vegetal / Doutora em Biologia Vegetal

Orientadores: Simone de Padua Teixeira, Sandra Maria Carmello-Guerreiro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-22T18:42:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cortez_PriscilaAndressa_D.pdf: 7064634 bytes, checksum: 3b666f64143513cde3649bd4e703b9ff (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A principal forma de reprodução das angiospermas é a sexuada, que envolve obrigatoriamente a produção (gametogênese) e a fusão (fecundação) dos gametas haplóides. Entretanto, um número expressivo de espécies se reproduz assexuadamente por meio de apomixia, na qual a meiose é ausente ou modificada e os embriões são formados sem que haja fecundação. Dois tipos básicos de apomixia são reconhecidos: um em que o embrião se origina no interior de um megagametófito com número cromossômico somático (não reduzido); e outro, em que não há formação do megagametófito e o embrião se origina de células do núcleo ou do tegumento do óvulo. Espécies apomíticas são relatadas com mais frequência entre as Poaceae, Asteraceae, Rosaceae e Rutaceae, famílias com grande importância econômica. No entanto, vários estudos têm revelado cada vez mais exemplares apomíticos entre as Melastomataceae, principalmente em Miconia, gênero parafilético que inclui cerca de 1050 espécies. Levando em consideração o grande número de grãos de pólen inviáveis produzidos pelas espécies apomíticas neste gênero e a frequente utilização da forma e do desenvolvimento dos estames no reconhecimento de relações evolutivas entre os membros do grupo, este trabalho teve como objetivos (1) comparar o desenvolvimento dos estratos parietais da antera e dos grãos de pólen de Miconia albicans (espécie apomítica sem produção de grãos de pólen), M. stenostachya (espécie apomítica com baixa porcentagem de grãos de pólen viáveis) e M. paucidens (espécie sexuada com alta porcentagem de grãos de pólen viáveis); (2) estudar as características estruturais e ultraestruturais relacionadas à inviabilidade dos grãos de pólen de M. albicans e M. stenostachya; e (3) analisar a relação entre a epiderme e o endotécio no mecanismo de deiscência das anteras das espécies apomíticas M. albicans, M. fallax, M. leucocarpa, M. stenostachya e M. sellowiana, e das espécies sexuais M. chamissois, M. minutiflora, M. paucidens, M. pseudonervosa, e M. theaezans. A estrutura, ultraestrutura e micromorfologia da parede da antera e dos grãos de pólen foram analisadas em anteras fixadas em solução contendo glutaraldeído e processadas segundo protocolos de rotina para microscopia de luz e microscopias eletrônicas de transmissão e varredura. A forma e a viabilidade dos grãos de pólen maduros e a forma do tubo polínico foram analisadas a partir de grãos de pólen frescos coletados de anteras de flores recém-abertas, submetidos a testes de hidratação e de germinação "in vitro". A detecção dos principais grupos de substâncias químicas presentes nos vários estratos parietais da antera e nos grãos de pólen foi feita por meio da aplicação de reagentes e corantes específicos às seções finas e aos grãos de pólen frescos. Em M. albicans, M. stenostachya e M. paucidens, as anteras são tetrasporangiadas, o desenvolvimento da parede da antera é do tipo monocotiledôneo e os grãos de pólen não apresentaram substâncias de reserva ao longo do desenvolvimento; em M. paucidens, as células do tapete apresentaram cristais e proteoplastos no citoplasma. A antera em estádio de deiscência é constituída pela epiderme e pelo endotécio não funcional. Em M. albicans, a ausência de figuras meióticas indica que a meiose é um evento raro nessa espécie; as anteras maduras apresentaram-se vazias ou contendo estruturas semelhantes a grãos de pólen com paredes mal formadas e sem conteúdo. Em M. stenostachya, irregularidades meióticas levaram à formação de micrósporos de diferentes tamanhos e em número maior que quatro; a porcentagem nula de germinação dos grãos de pólen de M. stenostachya indicou que mesmo os grãos de pólen corados e com parede bem formada são inviáveis. Em M. paucidens, os grãos de pólen são alongados e liberados da antera parcialmente desidratados, havendo a formação do tubo polínico após a hidratação proporcionada pelo contato com a superfície estigmática. Em todas as espécies analisadas, o mecanismo de deiscência envolve a degradação da epiderme da antera numa região em que a cutícula é ausente e não depende da ação do endotécio, já que este tecido não apresenta nenhum tipo de especialização que possa ser relacionada à deiscência das anteras / Abstract: Most angiosperms reproduce sexually, with the production (gametogenesis) and fusion (fertilization) of the haploid gametes. However, some of them do so in an asexual way, called apomixis, a way of reproduction with the production of seeds which embryos are produced without fertilization of the egg cell. There as two main types of apomixis: one in which the embryo is formed inside the megagametophyte with somatic chromosome level (unreduced); and another one, in which there is no megagametophyte formation and the embryo is formed from ovule nucellar or tegument cells. Apomixis is often studied in Poaceae, Asteraceae, Rosaceae and Rutaceae families, probably due to its economical value. However, many studies have shown an increasing number in the tropical flora, mainly among Miconia (Melastomataceae), a paraphyletic genus with about 1050 species. Taking into account the amount of unviable pollen grains in apomictic Miconia and the importance of stamen morphology and development to the phylogenetic studies, this study aimed to (1) compare the anther and pollen grain development in Miconia albicans (apomictic species with lacks pollen grains), M. stenostachya (apomictic species with low percentage of viable pollen grains) and M. paucidens (sexual species with high percentage of viable pollen grains); (2) study the structure and ultrastructure characteristics related to the pollen grains development in M. albicans and M. stenostachya; and (3) study the relationship of the endothecium and the epidermis with the poricidal anther dehiscence mechanism in the apomicts M. albicans, M. fallax, M. leucocarpa, M. stenostachya and M. sellowiana, and in the sexual species M. chamissois, M. minutiflora, M. paucidens, M. pseudonervosa, and M. theaezans. Anthers in various stages of development were studied under light microscopy and scanning and transmission electron microscopes. The shape and the viability of mature pollen grains and the pollen tube shape were examined in fresh pollen grains obtained from mature anthers, which were submitted to hydration and "in vitro" germination testes. Tests for the main groups of chemical substances were applied to thin sections and to fresh pollen grains. M. albicans, M. stenostachya and M. paucidens have tetrasporangiated anthers, anther wall development following the "monocotyledonous" type, and pollen grains which lack reserve substances during all steps of development; in M. paucidens, crystals and proteoplasts were found inside the tapetal cell cytoplasm. The dehiscent anthers have epidermis and non-functional endothecium. The absence of meiotic figures in M. albicans may indicate that the meiosis is a rare event in this species; its mature anthers were also empty or with pollen grain-like structures, but completely empty and with abnormal pollen wall. The meiotic irregularities observed in M. stenostachya gave rise to the microspores with abnormal size (smaller or bigger than the normal ones) and often with more than four per tetrad; the null percentage of pollen grain germination in M. stenostachya showed that even the well-stained pollen grains were unviable. M. paucidens showed elongated pollen grains that are released from anther in a partially dehydrated way, being the pollen tube originated after the pollen grain hydration when in contact with the stigmatic surface. In all of the species studied, the anther dehiscence mechanism is a consequence of cell degradation in a portion that lack cuticle being, for this, independent of the endothecium layer / Doutorado / Biologia Vegetal / Mestre em Biologia Vegetal

As gramíneas do gênero Paspalum são as principais constituintes das pastagens nativas em vários países das Américas, fornecendo excelente forragem nas pastagens naturais destas regiões. Além disso, possuem grande potencial para exploração em programas de melhoramento genético visando o estabelecimento de pastagens cultivadas. No entanto, a apomixia é o modo de reprodução predominante nas espécies poliplóides de Paspalum, o que dificulta a recombinação gênica. Assim, o emprego de hibridações, quando um dos genitores apresenta reprodução sexuada, pode gerar variabilidade e possibilitar a seleção de progênies elite, com a fixação dos caracteres de interesse através da apomixia. A descoberta de plantas diplóides sexuais de Paspalum plicatulum e sua indução à tetraploidia obtida a partir destes, tornaram possível cruzamentos interespecíficos entre várias espécies do grupo Plicatula a nível tetraplóide. O objetivo deste estudo foi avaliar a magnitude de expressão de caracteres de interesse forrageiro de híbridos interespecíficos (P. plicatulum x P. guenoarum) obtidos por meio de cruzamentos entre espécies do grupo Plicatula em diferentes ambientes e anos de avaliação. Os resultados indicaram que as variáveis massa seca total e massa seca de folhas apresentam maior magnitude na identificação dos genótipos com características agronômicas desejáveis recebendo grande influência da interação genótipo e ano de cultivo. A seleção a partir do segundo ano em híbridos interespecíficos de Paspalum é a mais indicada, considerando a expressão do seu potencial produtivo. A produção de massa seca total é o caráter que mais se correlaciona com a produção de massa seca de folhas em genótipos de Paspalum. Os híbridos que apresentam caracteres agronômicos superiores, principalmente para a produção de forragem e tolerância ao frio, demonstram potencial para serem lançados como cultivares, pois já possuem os caracteres desejados fixados pela apomixia. Além disso, podem ser utilizados em novos cruzamentos com plantas sexuais superiores dentro do programa de melhoramento, visando a obtenção de novos recombinantes elites. / The grasses of the genus Paspalum are the main constituents of the native pastures in several countries of the Americas, providing excellent forage on these regions. Furthermore, they have great potential for exploitation in breeding programs for the establishment of cultivated pastures. However, apomixis is the predominant mode of reproduction in polyploid species of Paspalum, which hampers genetic recombination. Thus, the use of hybridizations, when one parent has sexual reproduction, may generate variability and enable the selection of elite progenies, with characteristics of interest fixed by apomixis. The discovery of sexual diploid Paspalum plicatulum and its induction of tetraploidy, madepossible interspecific crosses between various species of the group Plicatula at the tetraploid level. The objective of this study was to evaluate the magnitude of expression of characters of forage interest of interspecific hybrids (P. plicatulum x P. guenoarum) obtained by crosses between species of the Plicatula group in different environments and years of evaluation. The results indicated that total dry mass and dry mass of leaves variables showed variability in identifying genotypes with desirable agronomic characteristics, received significant influence of genotype and year of cultivation. A selection from the second year in interspecific hybrids of Paspalum is more appropriate, considering the expression of their productive potential. The total dry mass is the character that most closely correlates with the production of dry mass of leaves in genotypes of Paspalum. The hybrids showing superior agronomic traits, primarily for forage production and cold tolerance, demonstrate potential to be released as cultivars, since they already have the desired characters fixed by apomixis. Besides, could also be used for new crosses with superior sexual plants within the breeding program aiming to obtain new elite recombinant.