Orientador: Tatiane Maria Rodrigues / Resumo: Nectários extraflorais (NEFs) são comuns e morfologicamente diversos em Cactaceae, podendo se apresentar como espinhos altamente modificados ou não, folhas escamiformes e regiões epidérmicas e corticais especializadas na base ou ao redor das aréolas. Contudo, pouco é conhecido sobre a natureza dos NEFs em cactos e, mesmo, há dúvidas se o exsudato pode ser qualificado como néctar. Nosso objetivo foi analisar a morfologia, anatomia e ultraestrutura dos espinhos secretores em Brasiliopuntia brasiliensis e Nopalea cochenillifera e a composição química da secreção. Espinhos secretores foram processados para análises aos microscópios de luz (campo claro e confocal) e eletrônicos de varredura e transmissão (convencional e citoquímica). A composição dos açúcares e de aminoácidos foi analisada por cromatografia líquida de alta performance (HPLC). Observações de campo mostraram que o exsudato acumulado no ápice dos espinhos é removido por formigas. Os aspectos ontogenéticos, estruturais e funcionais dos espinhos secretores se mostraram semelhantes nas duas espécies estudadas. Os espinhos secretores se originam a partir do meristema areolar, tendo início como pequenas protuberâncias formadas por protoderme e meristema fundamental. Espinhos na fase secretora apresentaram a) base dilatada preenchida por células pequenas com paredes pecto-celulósicas delgadas, citoplasma denso e núcleo volumoso; b) região mediana alongada composta por células fibriformes com paredes não-lignificadas; e c) ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Extrafloral nectaries (EFNs) are common and morphologically diverse in Cactaceae, and may be highly modified spines or not, scamiform leaves and specialized epidermal and cortical regions located at the base or around the areoles. However, little is known about the nature of EFNs in cacti, and even if the exudate can be qualified as nectar. We aimed to analyze the morphology, anatomy and ultrastructure of the secretory spines in Brasiliopuntia brasiliensis and Nopalea cochenillifera and the chemical composition of the secretion. Secretory spines were processed for light (bright field and confocal) and scanning and transmission (conventional and cytochemical) electron microscopy. The composition of sugars and amino acids was analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC). Field observations have shown that the exudate accumulated at the apex of the spines is removed by ants. The ontogenetic, structural and functional aspects of the secretory spines were similar in both species. Secretory spines originate from the areolar meristem, beginning as small protuberances formed by protoderm and fundamental meristem. Spines in the secretory phase presented a) dilated base filled by small cells with thin pecto-cellulosic walls, dense cytoplasm and voluminous nucleus; b) elongated median region composed of fibriform cells with non-lignified walls; and c) apical portion tapered with fusiform cells with non-lignified walls. Vascular tissues are present in the basal region of the... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Este trabalho focou nos aspectos evolutivos e ecológicos dos tricomas em espécies da tribo Bignonieae (Bignoniaceae), e no potencial papel defensivo dessas estruturas no aumento da resistência das plantas frente aos herbívoros. Esta tese caracterizou quatro morfotipos de tricomas encontrados nas partes vegetativas das plantas da tribo Bignonieae morfologicamente, estudou os padrões macro-evolutivos destes tricomas e o papel funcional dos tricomas pateliformes secretores de néctar em diferentes escalas de tempo e espaço. O primeiro capítulo descreveu os quatro tipos de tricomas micro e macro-morfologicamente, e sua relação com a história filogenética das espécies da tribo Bignonieae. Quatro tipos de tricomas distintos foram reconhecidos: tricomas não glandulares (ng), tricomas glandulares peltados (gp), tricomas glandulares estipitados (ge), e tricomas glandulares pateliformes/cupulares (P/C). Três destes tricomas provavelmente já estavam presentes no ancestral da tribo Bignonieae (i.e., não glandulares, glandulares peltados e glandulares pateliformes/cupulares) enquanto os tricomas glandulares estipitados surgiram mais recentemente e múltiplas vezes dentro da tribo. Além disso, realizamos uma revisão das terminologias aplicadas a esses tricomas bem como sugerimos uma padronização dos tipos de tricomas para o grupo de forma a diminuir a divergência entre os trabalhos já publicados. O segundo capítulo testou a eficiência dos tricomas pateliformes secretores de néctar (nectários extraflorais) em duas espécies de Anemopaegma das savanas brasileiras. Essas duas espécies atraíram mais formigas que plantas vizinhas, com os indivíduos de Anemopaegma com maiores quantidades de nectários sendo visitados por um número maior de formigas que as plantas com um número menor de nectários (variação intra-populacional). No entanto, não foi possível observar um efeito dos nectários e formigas sobre a herbivoria e o desempenho das plantas como esperado pela hipótese de defesa mediada por essas estruturas. Hipóteses alternativas foram utilizadas para discutir os resultados, incluindo uma discussão sobre o possível custo/benefício de tais estruturas em diferentes ambientes (florestas e savanas) relacionados com a história filogenética do grupo, além da variação das interações esperada entre populações segundo a hipótese de mosaico geográfico. O terceiro capítulo testou o papel defensivo do sistema planta-formiga mediado pelos nectários extraflorais no contexto filogenético da tribo Bignonieae. Espécies de plantas com um número maior de nectários foram visitadas por um número maior de formigas (teste controlado pelas relações de parentesco entre as espécies). Além disso, espécies mais proximamente relacionadas apresentaram uma diferença na abundância de nectários extraflorais maior do que o esperado pelo modelo neutro de evolução, gerando um padrão de convergência dessas estruturas na tribo Bignonieae. Esse desvio no padrão evolutivo esperado pode ter sido causado por forças direcionais de seleção e momentos de contra-seleção, dado o balanço entre custo-benefício dos nectários extraflorais para as plantas. Neste contexto, dois fatores foram testados para explicar o desvio na evolução da abundância de nectários na tribo Bignonieae: (1) mudança de habitat das florestas para as savannas (fatores extrínsecos); (2) surgimento de novos caracteres morfológicos como outros tipos de tricomas na superfície das plantas (fatores intrínsecos). Ambos fatores podem ter interferido nas interações formiga-planta e no padrão de evolução dos nectários. Dessa forma, a ocupação das savanas levou a uma diminuição do número de nectários (provável contra-seleção dessas estruturas), enquanto o surgimento de tricomas glandulares adesivos teve o mesmo efeito sobre os nectários. Ambos resultados são discutidos considerando a condicionalidade das interações em função da variação biótica (formigas e herbívoros) entre habitats, e também do \"trade-off\" entre os caracteres de defesa. O quarto capítulo testou a teoria de coevolução em mosaico geográfico no sistema planta-formiga-herbívoro em 10 populações da espécie de savana Anemopaegma álbum. Não foram encontradas correlações entre os nectários (e variáveis descritoras do néctar), a abundância de formigas visitantes, a herbivoria ou as variáveis de performance das plantas entre as populações. Esse padrão esteve associado principalmente a variação na assembléia de formigas, a qual foi dominada por formigas do gênero Crematogaster em uma das populações, mas dominadas por formigas do gênero Camponotus na grande maioria das outras populações. No entanto, 3 das 10 populações estudadas apresentaram um alto número de plantas sem formigas, diminuindo muito as chances dessas populações serem defendidas frente aos herbívoros pelos nectários. A abundância de formigas esteve relacionada negativamente com a herbivoria, e positivamente com as variáveis de performance das plantas entre as populações. Das 10 populações amostradas, 5 delas tiveram os nectários acoplados (do inglês, \"matched\") com as formigas visitantes, embora o tipo de acoplamento tenha variado entre elas. Dessas 5 populações, somente 3 tiveram uma produção positiva de folhas e baixa herbivoria, no qual duas delas tiveram alta abundância de nectários nas folhas e foram dominadas por formigas do gênero Camponotus (maiores em tamanho, mas com baixa capacidade de recrutamento). Já a terceira população teve em média a menor abundância de nectários nas folhas, e a mesma apresentou o maior número de formigas por planta (e maior freqüência), em geral formigas do gênero Crematogaster (menores em tamanho mas com grande capacidade de recrutamento). Por serem menores em tamanho, tais formigas utilizaram a secreção dos nectários quase que individualmente. Nem a abundância de nectários, nem as formigas ou mesmo a herbivoria estiveram estruturados espacialmente, corroborando, a hipótese de mosaico geográfico para as interações formiga-planta-herbívoro em A.album. Neste contexto, as três populações com as interações formiga-planta \"mached\" foram consideradas \"hot-spots\" das interações, nas quais as populações atingiram os valores mais altos das variáveis de performance das plantas, enquanto as demais foram consideradas \"cold-spots\". A maioria das populações \"cold-spots\" foi explicada pela falta de formigas suficientes para que as interações com as plantas pudessem se tornar efetivas na defesa frente aos herbívoros, mas outros processos também foram considerados para discutir os resultados apresentados neste trabalho. / This thesis focused on the evolutionary-ecology of trichomes in the tribe Bignonieae (Bignoniaceae), and in the potential defensive role of these structures against herbivores. More specifically, we characterized four trichome morphotypes found in vegetative plant parts of representatives of the Bignonieae, as well as studied the macro-evolutionary patterns of these trichomes, and the functional role of patelliforme nectar secreting trichomes in different scales of time and space. The first chapter describes four different trichome types micro and macromorphologically, as well as investigates their evolutionary patterns during the history of Bignonieae. The four different trichome types recognized are: non-glandular trichomes (ng), glandular peltate trichomes (gp), glandular stipitate trichomes (gst), and glandular patteliform/cupular trichomes (P/Cgt). Our analyses indicated that three of these trichomes were likely already present in the most recent common ancestor of the tribe Bignonieae (i.e., non glandular, glandular peltate, and glandular patteliform/cupular), while the glandular stipitate trichomes evolved more recently and multiple times during the history of the tribe. Results from this study were combined with a literature review in order to revise the trichome terminology and propose standardized names for the various trichome types currently found in the group. The second chapter tested the efficiency of patelliform nectar-secreting trichomes (extrafloral nectaries, EFNs) in two species of Anemopaegma of the Brazilian savannas. These two species attracted more ants than neighboring plants, with individuals that presented higher amounts of EFNs being visited by a higher number of ants than plants with lower amounts of EFNs (intra-population variation). Nonetheless, no effect of EFNs and ants was observed on herbivory nor on the performance of the studied plants, contradicting the expectations of the mediated EFNs defense hypothesis. Alternative hypotheses were also considered including the cost/benefits model to understand the outcomes of ant-plant interaction: (1) phylogenetic inertia hypothesis that connect EFNs-ant interactions with the plant transitions between different environments (forests to savannas); and (2) geographic mosaic hypothesis that predict differences in the outcomes of ant-plant interactions across populations. The third chapter tested the defensive role of extrafloral nectaries in the context of the phylogenetic history of Bignonieae. Species of plants with a higher number of EFNs were visited by a higher number of ants (test controlled by phylogeny). In addition, closely related species presented a higher difference in the abundance of EFNs than expected under the neutral model of evolution. Such deviation may have resulted by directional forces of slection and moments of counter-selection, given the costs and benefits of the extrafloral nectaries for the plants. Two specific factors were considered as the major possible determinants of the evolutionary patterns of the EFNs: (1) change of habitat from forests to savannas (extrinsic factors); and (2) emergence of new morphological characters such as other trichome types over the plant\'s surface (intrinsic factors). Both factors might have altered the ant-plant interactions and the evolution of nectaries. The occupation of the savannas was associated with a decrease in the number of nectaries (likely due to counter-selection of these structures), while the evolution of adhesive glandular trichomes presenting the same effect on the nectaries. Both results are discussed in the light of the biotic variation (ants and herbivores) encountered between habitats, as well as in the light of the trade-off among defensive characters. The fourth chapter tested the geographic mosaic theory of coevolution in 10 populations of the savanna species Anemopaegma álbum. No correlations were found among extrafloral nectaries (and nectar variables), the abundance of visiting ants, herbivory, and plant performance among populations. This pattern was mainly associated with the variation in the assembly of ants encountered in the various populations. Most populations of A. álbum were dominated by assemblages of Camponotus ants, except for one that was dominated by Crematogaster ants. However, 3 of 10 populations studied presented a high number of plants without ants, decreasing the chances of defense against herbivores by EFNs. The abundance of ants was negatively associated with herbivory, and positively associated with plant performance variables among populations. Out of the 10 populations sampled, five presented an abundance of EFNs that matched the functional traits of ants. Out of these five populations, only three presented positive leaf production and low herbivory. From these three populations, two presented high abundances of EFNs on the leaves and were dominated by Camponotus ants (i.e., bigger in size, but with a low recruiting capacity). The third population presented on average the smallest abundance of EFNs on the leaves; it also presented the highest number of ants per plant (and the highest frequency), which generally were Crematogaster ants (smaller in size but with greater recruiting capacity). Because these ants are smaller in size, they used nearly all isolated EFNs encountered over the plant\'s surface. Neither the abundance of EFNs, the abundance of ants, and the assemblage of herbivores were structured spatially, corroborating the geographic mosaic hypothesis for the ant-plant-herbivore interactions in A. album. In this context, the three populations with \"matched\" ant-plant interactions were considered \'hot-spots\' of interactions, in which the populations reached the highest values of plant performance, while the others were considered \'cold-spots\'. The majority of \'cold spot\' populations were explained by a lack of sufficient ants to protect the plants effectively

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Ecological interactions between organisms are complex and can present dynamic results, which are dependent on environmental context. Plants with extrafloral nectaries attract a wide variety of ants species, in associations commonly considered mutualistic. In tropical environments the combination of plants and ants play an important role in communities. Turnera subulata is a ruderal shrub widely distributed in disturbed areas, which has a pair of extrafloral nectaries in the base of each leaf. In this study, we evaluated whether the ants associated with T. subulata: (i) vary spatially (between locals) and temporally (over day period); (ii) respond to simulate presence of herbivores and the signs of damage caused in different structures of the host plant (stem and leaf); (iii) reduce herbivory rates; (iv) influencing the vegetative growth and reproductive success of the host plant, along its phenology. The experiments were conducted in São Cristóvão-SE. For the initial understanding of the system studied, T. subulata individuals were selected, in which we performed simulations of the presence of herbivorous and realization of injuries in the stem and leaves of the host plants. The total number of individuals and species associated ants was quantified during three periods of the day. It was quantitated the percentage of leaf area lost and leaves attacked by sucking. They also plot experiments were performed in which were established with and without ants. In each plot were transplanted T. subulata seedlings that were followed throughout their phenological stages. Observations were made in order to quantify the vegetative growth and reproductive investment measures the host plant as well as the number of sheets to damage by sucking insects and chewing; and the number of herbivores. The number of visitors associated with T. subulata was quantified during three periods of the day, being held 5min observation / share. In all cases, data were analyzed using general linear models. 21 species of ants were found. The composition of the ant meeting showed significant variation between locations and time of day. Visitation rates and predation by ants was higher in stems than in the leaves of plants. In general, herbivory rates were not correlated with the association / activity of ants, with the exception of leaf area proportion consumed, which showed a significant reduction in plants where the ants defended the leaves. The results showed that the maturation stage there was a trade-off between growth x propagation of plants; which is favorable for plants (ex.: higher reproduction) who were in plots with ants. Plants on treatment with ants had fewer visitors, including predators and parasitoids. The number of sucking herbivores was significantly reduced in the presence of ants, during the flowering stage. Our results suggest that the benefits of the association may be dependent on context. Moreover, they can contribute to the understanding of the mechanisms involved in facultative interactions between ants and plants and to the understanding of the communities in interaction nets. / Interações ecológicas entre organismos são complexas, podendo apresentar resultados dinâmicos, os quais são dependentes do contexto ambiental. Plantas com nectários extraflorais atraem uma ampla variedade de espécies de formigas, em associações comumente consideradas mutualísticas. Nos ambientes tropicais a associação de plantas e formigas desempenha importante papel nas comunidades. Turnera subulata é um arbusto ruderal, amplamente distribuído em áreas antropizadas, que apresenta um par de nectários extraflorais na base de cada folha. Neste estudo, avaliamos se as formigas associadas a T. subulata: (i) variam espacialmente (entre locais) e temporalmente (ao longo do período do dia); (ii) respondem à simulação da presença de herbívoros e aos sinais de danos ocasionados em diferentes estruturas da planta hospedeira (caule e folha); (iii) reduzem as taxas de herbivoria; (iv) influenciam o crescimento vegetativo e sucesso reprodutivo da planta hospedeira, ao longo da sua fenologia. Os experimentos foram realizados em São Cristóvão-SE. Para o entendimento inicial do sistema estudado, foram selecionados indivíduos de T. subulata, nos quais realizamos simulações da presença de herbívoro e realização de injúrias no caule e folhas das plantas hospedeiras. O número total de indivíduos e de espécies de formigas associadas foi quantificado durante três períodos do dia. Foi quantificada a proporção de área foliar perdida e de folhas atacadas por sugador. Também foram realizados experimentos em que foram estabelecidas parcelas com e sem formigas. Em cada parcela foram transplantadas mudas de T. subulata que foram acompanhadas ao longo de seus estágios fenológicos. Foram feitas observações a fim de quantificar as medidas de crescimento vegetativo e investimento reprodutivo da planta hospedeira, assim como o número de folhas com danos por insetos sugadores e mastigadores; e o número de herbívoros. O número de visitantes associados a T. subulata foi quantificado durante três períodos do dia, durante 5min de observação/parcela. Em todos os casos, os dados foram analisados através de modelos lineares generalizados. Foram encontradas 21 espécies de formigas. A composição da assembleia de formigas apresentou variação significativa no espacialmente e temporalmente. As taxas de visitação e de predação pelas formigas foi maior no caule do que nas folhas das plantas. De forma geral, as taxas de herbivoria não foram correlacionadas com a associação/atividade das formigas, com exceção da proporção de área foliar consumida, que mostrou redução significativa em plantas onde as formigas defenderam as folhas. Os resultados mostraram que no estágio de maturação houve um trade-off entre crescimento x reprodução das plantas; sendo este favorável (ex.: maior reprodução) para as plantas que estavam em parcelas com formigas. Plantas sobre tratamento com formigas tiveram menor número de visitantes, incluindo predadores e parasitoides. O número de herbívoros sugadores foi significativamente reduzido na presença de formigas, durante o estágio de floração. Nossos resultados sugerem que os benefícios da associação podem ser dependentes de contexto. Além disso, podem contribuir para a compreensão dos mecanismos envolvidos nas interações facultativas entre formigas e plantas, e para o entendimento das redes de interações em comunidades.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-03-30T13:02:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_Daniela_Reis_FINAL.pdf: 1679628 bytes, checksum: 38cb33a0301c9b8b0b881b5bee95a35c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-30T13:02:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_Daniela_Reis_FINAL.pdf: 1679628 bytes, checksum: 38cb33a0301c9b8b0b881b5bee95a35c (MD5) Previous issue date: 2016-02-25 / Universidade Federal de Pernambuco / Florestas Secas são ecossistemas expostos às perturbações antrópicas crônicas (PAC) e estão entre os mais ameaçados por mudanças climáticas devido às previsões de aumento de temperatura e redução de precipitação. Apesar de parecerem gradativos, os efeitos podem ser também bastante deletérios para a biota deste ecossistema. Neste estudo, foi investigado se o aumento da PAC e a redução da precipitação afetam a comunidade e populações de plantas com NEFs e os atributos morfo-anatômicos destas glândulas de duas espécies da Caatinga. O estudo foi realizado no Parque Nacional do Catimbau, onde os indivíduos com NEFs presentes em 19 parcelas ao longo de dois gradientes independentes de PAC e de precipitação foram marcados e suas espécies identificadas. Para análise anatômica foram coletadas amostras de glândulas de Poincianella microphylla e Pityrocarpa moniliformis. Foram encontradas 28 espécies pertencentes a 5 famílias. A composição de espécies variou apenas ao longo do gradiente de precipitação. As abundâncias de Senegalia bahiensis e Senna velutina aumentaram com a precipitação enquanto Po. microhylla e Sapium glandulosum diminuíram. Em relação aos atributos morfológicos, apenas a largura do tecido secretor e o comprimento e largura das glândulas de Pi. moniliformis foram relacionados positivamente com a precipitação e não com o gradiente de perturbação. Nossos resultados indicam que a disponibilidade de água é um fator chave para a Caatinga uma vez que o nível de precipitação local tem uma influência mais forte sobre comunidades e populações de plantas com NEF que a PAC. / Dry forests are exposed to chronic anthropogenic disturbances (CAD) and are one of the ecosystems most threatened by climate changes due to future previsions involving increasing in temperature and decreasing in rainfall. Besides the effects seem to be gradual, they can be seriously deleterious for the biota of this ecosystem. In this study was investigated if an increasing in CAD and a reduction in rainfall level affect the community and population of EFN-bearing plants and the morph-anatomical characters of these glands in Caatinga. The study was carried out at the National Park of Catimbau (Pernambuco, Brazil), where individuals with EFNs were found in 19 plots through two independent gradients of CAD and rainfall where species were marked and then identified. For the morph-anatomical analyses were collected glands surveys of Poincianella microphylla and Pityrocarpa moniliformis. It was found 28 species belonging to 5 families. Species composition changed only through the rainfall gradient. The abundances of Senegalia bahiensis and Senna velutina were positively related to the rainfall, as Po. microhylla and Sapium glandulosum were negatively related. In relation to the morphological attributes only the width of secretory tissue and the lenght of glands of Pi. moniliformis were positively related with the rainfall and not with the disturbance gradient. The results indicate that water availability is a key factor for Caatinga once the rainfall level has stronger influence on communities and populations of plants bearing EFNs than PAC do.

Este trabalho focou nos aspectos evolutivos e ecológicos dos tricomas em espécies da tribo Bignonieae (Bignoniaceae), e no potencial papel defensivo dessas estruturas no aumento da resistência das plantas frente aos herbívoros. Esta tese caracterizou quatro morfotipos de tricomas encontrados nas partes vegetativas das plantas da tribo Bignonieae morfologicamente, estudou os padrões macro-evolutivos destes tricomas e o papel funcional dos tricomas pateliformes secretores de néctar em diferentes escalas de tempo e espaço. O primeiro capítulo descreveu os quatro tipos de tricomas micro e macro-morfologicamente, e sua relação com a história filogenética das espécies da tribo Bignonieae. Quatro tipos de tricomas distintos foram reconhecidos: tricomas não glandulares (ng), tricomas glandulares peltados (gp), tricomas glandulares estipitados (ge), e tricomas glandulares pateliformes/cupulares (P/C). Três destes tricomas provavelmente já estavam presentes no ancestral da tribo Bignonieae (i.e., não glandulares, glandulares peltados e glandulares pateliformes/cupulares) enquanto os tricomas glandulares estipitados surgiram mais recentemente e múltiplas vezes dentro da tribo. Além disso, realizamos uma revisão das terminologias aplicadas a esses tricomas bem como sugerimos uma padronização dos tipos de tricomas para o grupo de forma a diminuir a divergência entre os trabalhos já publicados. O segundo capítulo testou a eficiência dos tricomas pateliformes secretores de néctar (nectários extraflorais) em duas espécies de Anemopaegma das savanas brasileiras. Essas duas espécies atraíram mais formigas que plantas vizinhas, com os indivíduos de Anemopaegma com maiores quantidades de nectários sendo visitados por um número maior de formigas que as plantas com um número menor de nectários (variação intra-populacional). No entanto, não foi possível observar um efeito dos nectários e formigas sobre a herbivoria e o desempenho das plantas como esperado pela hipótese de defesa mediada por essas estruturas. Hipóteses alternativas foram utilizadas para discutir os resultados, incluindo uma discussão sobre o possível custo/benefício de tais estruturas em diferentes ambientes (florestas e savanas) relacionados com a história filogenética do grupo, além da variação das interações esperada entre populações segundo a hipótese de mosaico geográfico. O terceiro capítulo testou o papel defensivo do sistema planta-formiga mediado pelos nectários extraflorais no contexto filogenético da tribo Bignonieae. Espécies de plantas com um número maior de nectários foram visitadas por um número maior de formigas (teste controlado pelas relações de parentesco entre as espécies). Além disso, espécies mais proximamente relacionadas apresentaram uma diferença na abundância de nectários extraflorais maior do que o esperado pelo modelo neutro de evolução, gerando um padrão de convergência dessas estruturas na tribo Bignonieae. Esse desvio no padrão evolutivo esperado pode ter sido causado por forças direcionais de seleção e momentos de contra-seleção, dado o balanço entre custo-benefício dos nectários extraflorais para as plantas. Neste contexto, dois fatores foram testados para explicar o desvio na evolução da abundância de nectários na tribo Bignonieae: (1) mudança de habitat das florestas para as savannas (fatores extrínsecos); (2) surgimento de novos caracteres morfológicos como outros tipos de tricomas na superfície das plantas (fatores intrínsecos). Ambos fatores podem ter interferido nas interações formiga-planta e no padrão de evolução dos nectários. Dessa forma, a ocupação das savanas levou a uma diminuição do número de nectários (provável contra-seleção dessas estruturas), enquanto o surgimento de tricomas glandulares adesivos teve o mesmo efeito sobre os nectários. Ambos resultados são discutidos considerando a condicionalidade das interações em função da variação biótica (formigas e herbívoros) entre habitats, e também do \"trade-off\" entre os caracteres de defesa. O quarto capítulo testou a teoria de coevolução em mosaico geográfico no sistema planta-formiga-herbívoro em 10 populações da espécie de savana Anemopaegma álbum. Não foram encontradas correlações entre os nectários (e variáveis descritoras do néctar), a abundância de formigas visitantes, a herbivoria ou as variáveis de performance das plantas entre as populações. Esse padrão esteve associado principalmente a variação na assembléia de formigas, a qual foi dominada por formigas do gênero Crematogaster em uma das populações, mas dominadas por formigas do gênero Camponotus na grande maioria das outras populações. No entanto, 3 das 10 populações estudadas apresentaram um alto número de plantas sem formigas, diminuindo muito as chances dessas populações serem defendidas frente aos herbívoros pelos nectários. A abundância de formigas esteve relacionada negativamente com a herbivoria, e positivamente com as variáveis de performance das plantas entre as populações. Das 10 populações amostradas, 5 delas tiveram os nectários acoplados (do inglês, \"matched\") com as formigas visitantes, embora o tipo de acoplamento tenha variado entre elas. Dessas 5 populações, somente 3 tiveram uma produção positiva de folhas e baixa herbivoria, no qual duas delas tiveram alta abundância de nectários nas folhas e foram dominadas por formigas do gênero Camponotus (maiores em tamanho, mas com baixa capacidade de recrutamento). Já a terceira população teve em média a menor abundância de nectários nas folhas, e a mesma apresentou o maior número de formigas por planta (e maior freqüência), em geral formigas do gênero Crematogaster (menores em tamanho mas com grande capacidade de recrutamento). Por serem menores em tamanho, tais formigas utilizaram a secreção dos nectários quase que individualmente. Nem a abundância de nectários, nem as formigas ou mesmo a herbivoria estiveram estruturados espacialmente, corroborando, a hipótese de mosaico geográfico para as interações formiga-planta-herbívoro em A.album. Neste contexto, as três populações com as interações formiga-planta \"mached\" foram consideradas \"hot-spots\" das interações, nas quais as populações atingiram os valores mais altos das variáveis de performance das plantas, enquanto as demais foram consideradas \"cold-spots\". A maioria das populações \"cold-spots\" foi explicada pela falta de formigas suficientes para que as interações com as plantas pudessem se tornar efetivas na defesa frente aos herbívoros, mas outros processos também foram considerados para discutir os resultados apresentados neste trabalho. / This thesis focused on the evolutionary-ecology of trichomes in the tribe Bignonieae (Bignoniaceae), and in the potential defensive role of these structures against herbivores. More specifically, we characterized four trichome morphotypes found in vegetative plant parts of representatives of the Bignonieae, as well as studied the macro-evolutionary patterns of these trichomes, and the functional role of patelliforme nectar secreting trichomes in different scales of time and space. The first chapter describes four different trichome types micro and macromorphologically, as well as investigates their evolutionary patterns during the history of Bignonieae. The four different trichome types recognized are: non-glandular trichomes (ng), glandular peltate trichomes (gp), glandular stipitate trichomes (gst), and glandular patteliform/cupular trichomes (P/Cgt). Our analyses indicated that three of these trichomes were likely already present in the most recent common ancestor of the tribe Bignonieae (i.e., non glandular, glandular peltate, and glandular patteliform/cupular), while the glandular stipitate trichomes evolved more recently and multiple times during the history of the tribe. Results from this study were combined with a literature review in order to revise the trichome terminology and propose standardized names for the various trichome types currently found in the group. The second chapter tested the efficiency of patelliform nectar-secreting trichomes (extrafloral nectaries, EFNs) in two species of Anemopaegma of the Brazilian savannas. These two species attracted more ants than neighboring plants, with individuals that presented higher amounts of EFNs being visited by a higher number of ants than plants with lower amounts of EFNs (intra-population variation). Nonetheless, no effect of EFNs and ants was observed on herbivory nor on the performance of the studied plants, contradicting the expectations of the mediated EFNs defense hypothesis. Alternative hypotheses were also considered including the cost/benefits model to understand the outcomes of ant-plant interaction: (1) phylogenetic inertia hypothesis that connect EFNs-ant interactions with the plant transitions between different environments (forests to savannas); and (2) geographic mosaic hypothesis that predict differences in the outcomes of ant-plant interactions across populations. The third chapter tested the defensive role of extrafloral nectaries in the context of the phylogenetic history of Bignonieae. Species of plants with a higher number of EFNs were visited by a higher number of ants (test controlled by phylogeny). In addition, closely related species presented a higher difference in the abundance of EFNs than expected under the neutral model of evolution. Such deviation may have resulted by directional forces of slection and moments of counter-selection, given the costs and benefits of the extrafloral nectaries for the plants. Two specific factors were considered as the major possible determinants of the evolutionary patterns of the EFNs: (1) change of habitat from forests to savannas (extrinsic factors); and (2) emergence of new morphological characters such as other trichome types over the plant\'s surface (intrinsic factors). Both factors might have altered the ant-plant interactions and the evolution of nectaries. The occupation of the savannas was associated with a decrease in the number of nectaries (likely due to counter-selection of these structures), while the evolution of adhesive glandular trichomes presenting the same effect on the nectaries. Both results are discussed in the light of the biotic variation (ants and herbivores) encountered between habitats, as well as in the light of the trade-off among defensive characters. The fourth chapter tested the geographic mosaic theory of coevolution in 10 populations of the savanna species Anemopaegma álbum. No correlations were found among extrafloral nectaries (and nectar variables), the abundance of visiting ants, herbivory, and plant performance among populations. This pattern was mainly associated with the variation in the assembly of ants encountered in the various populations. Most populations of A. álbum were dominated by assemblages of Camponotus ants, except for one that was dominated by Crematogaster ants. However, 3 of 10 populations studied presented a high number of plants without ants, decreasing the chances of defense against herbivores by EFNs. The abundance of ants was negatively associated with herbivory, and positively associated with plant performance variables among populations. Out of the 10 populations sampled, five presented an abundance of EFNs that matched the functional traits of ants. Out of these five populations, only three presented positive leaf production and low herbivory. From these three populations, two presented high abundances of EFNs on the leaves and were dominated by Camponotus ants (i.e., bigger in size, but with a low recruiting capacity). The third population presented on average the smallest abundance of EFNs on the leaves; it also presented the highest number of ants per plant (and the highest frequency), which generally were Crematogaster ants (smaller in size but with greater recruiting capacity). Because these ants are smaller in size, they used nearly all isolated EFNs encountered over the plant\'s surface. Neither the abundance of EFNs, the abundance of ants, and the assemblage of herbivores were structured spatially, corroborating the geographic mosaic hypothesis for the ant-plant-herbivore interactions in A. album. In this context, the three populations with \"matched\" ant-plant interactions were considered \'hot-spots\' of interactions, in which the populations reached the highest values of plant performance, while the others were considered \'cold-spots\'. The majority of \'cold spot\' populations were explained by a lack of sufficient ants to protect the plants effectively

Orientador: Anselmo Nogueira / Resumo: Muitas características fenotípicas das plantas mudam drasticamente ao longo do desenvolvimento vegetal e podem influenciar as interações ecológicas. Dado que existe um custo energético associado a manutenção de diferentes mutualismos, investigamos a relação entre os estádios de desenvolvimento vegetal e o estabelecimento de três mutualismos, assim como a possível interferência do mutualismo raiz-rizóbio sobre os mutualismos nectário extrafloral-formiga e flor-abelha. No campo selecionamos 30 plantas da espécie de leguminosa de Cerrado, Chamaecrista desvauxii var. latistipula, com diferentes tamanhos, de indivíduos juvenis a maiores reprodutivos, para avaliar a ocorrência e intensidade das interações mutualistas raiz-rizóbio, nectário extrafloral-formiga e flor-abelha. Em casa de vegetação montamos um experimento manipulando as bactérias do tipo rizóbio e o tipo de solo em que as plantas foram cultivadas, no qual investigamos a interferência da interação raiz-rizóbio sobre os recursos vegetais disponíveis para outros mutualismos. As plantas amostradas em campo variaram entre 4 a 1300 unidade de tamanho. A interação raiz-rizóbio e nectário extrafloral-formiga ocorreu em plantas ainda muito pequenas, enquanto a interação flor-abelha se estabeleceu em plantas maiores. A intensidade da interação teve padrão exponencial para os nódulos radiculares e visitação das abelhas, e quadrático para as formigas. Esses padrões distintos na intensidade dos mutualismos sugeriram possível interf... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Plant phenotypic traits change drastically throughout plant development and can modify ecological interactions. Whereas there is an energy cost associated with maintenance of different mutualisms on the same plant, we investigated the relationship between plant development and the establishment of multiple mutualisms. Besides, we evaluated the possible interference of the root-rhizobia mutualism on extrafloral nectary-ant and flower-bee mutualisms. In the field, we selected 30 plants of Cerrado legume species, Chamaecrista desvauxii var. latistipula, with different sizes, from juvenile to reproductive individuals, to evaluate the occurrence and intensity of root-rhizobia, extrafloral nectary-ant and flower-bee interactions. In a greenhouse, we manipulate the rhizobia bacteria and soil type, investigating the interference of root-rhizobia on plant resources available for other mutualisms. Plants sampled in field ranged from 4 to 1300 plant size. Root-rhizobia and extrafloral nectary-ant interactions occurred on tiny plants, while flower-bee interaction was established on larger plants. The strength of interactions had an exponential pattern for root nodules and bee visitation, and quadratic for ant visitation. These distinct patterns suggested a possible interference between mutualisms since the number of root nodules and the flower-bee interaction increased and the extrafloral nectary-ant interaction decreased. Moreover, in the rhizobium exclusion experiment, plants with inoc... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre