Gracilaria caudata J. Agardh is one of the naturally occurring species in Brazil that produce good quality agar. In Rio do Fogo (RN), Brazil, a green variant was discovered in a G. caudata population of predominantly red (wild phenotype) tetrasporophytes. Epiphytes gametophytes on tetrasporophytes have been observed for both strains. Considering the wild and green variant strains in laboratory control conditions, this study: (i) assessed the impacts of epiphyte gametophytes on tetrasporophytes by evaluating the growth rates, the pigment content, and the photosynthetic potential of the tetrasporophytes; (ii) evaluated the amount of time required for the differentiation of cystocarps in free-living gametophytes and epiphyte gametophytes on tetrasporophytes; (iii) evaluated the number of epiphyte gametophytes produced by tetrasporophyte; and (iv) analyzed anatomical aspects of the intersection between the tetrasporophytes and the tetraspores that germinated on the tetrasporophytes. Samples were cultivated for 12 weeks on laboratory conditions. Control samples had epiphyte gametophytes growing on them, while treatment samples had their epiphyte gametophytes removed weekly. Physiological analyses compared control and treatment samples, while anatomical analysis used the control samples only. Considering the tetrasporophyte growth rates before fertility (2nd week), wild strain showed higher values than green variant; however, after 12 weeks, no differences were found between strains or between samples without epiphyte gametophytes. The wild strain produced tetraspores more frequently than the green variant and showed deficiency in phycoerythrin and allophycocyanin. Green variant treatment samples had higher content of allophycocyanin, phycocyanin and phycoerythrin than the control samples. Chlorophyll a was higher in the wild strain, and treatment samples had lower values in comparison to control samples. Epiphyte gametophytes possibly promoted reduction in pigment content of the tetrasporophytes on both strains. Wild strain samples without epiphyte gametophytes had higher photosynthetic efficiency. Epiphyte gametophytes produced cystocarps one week before free-living gametophytes. The amount of epiphyte gametophytes on tetrasporophytes is not different between strains. Epiphyte gametophytes were visible one week before on the wild strain than in the green variant strain. It was found that tetraspores give rise to epiphyte gametophytes through two distinct germination methods: outside or inside the thallus of the tetrasporophyte. Germination outside the tetrasporophyte thallus was more common, produced visible holdfasts and promoted cortex thickening in the cortical region of the tetrasporophyte. Germination inside the tetrasporophyte thallus did not show evidences of holdfasts nor cortex thickening on the tetrasporophytes. Epiphyte gametophytes holdfasts had adjacent cells to the cortex of the tetrasporophytes when they germinate outside the thallus; however, when germination occurred inside the thallus, the connection interface was closer to the medulla of the tetrasporophyte. Epiphyte gametophytes might represent a new life strategy that promotes sexual variability in a population mostly composed of tetrasporophytes. For cultivation purposes, wild tetrasporophytes with epiphyte gametophytes yielded more mass than the variant tetrasporophytes, being the best option for production. However, the green variant without epiphyte gametophytes produced more phycobiliproteins, making it a better option to harvest those substances / Gracilaria caudata J. Agardh é uma das espécies encontradas na costa brasileira que produzem ágar de boa qualidade. Em Rio do Fogo (RN), Brasil, uma linhagem variante verde de G. caudata foi descoberta em uma população composta principalmente por indivíduos de coloração vermelha (fenótipo selvagem). Gametófitos epífitos em tetrasporófitos foram observados para as duas linhagens. Considerando-se as linhagens selvagem e verde em condições controladas de laboratório, este estudo analisou: (i) os impactos dos gametófitos epífitos nos tetrasporófitos por meio de taxas de crescimento, conteúdo pigmentar e potencial fotossintetizante dos tetrasporófitos; (ii) o tempo necessário para a diferenciação de cistocarpos em gametófitos de vida livre e gametófitos epífitos; (iii) o número de gametófitos epífitos produzidos por tetrasporófito; e (iv) aspectos anatômicos da interseção entre tetrasporófitos e gametófitos epífitos. O experimento teve duração de 12 semanas. Amostras controle foram mantidas com seus gametófitos epífitos durante o experimento, enquanto as amostras tratamento tiveram seus gametófitos epífitos removidos semanalmente. Análises fisiológicas compararam amostras controle e tratamento, enquanto que para os estudos anatômicos utilizou-se apenas as amostras controle. A linhagem selvagem apresentou maiores taxas de crescimento que a linhagem verde nas duas primeiras semanas do experimento, quando ainda não estavam férteis; entretanto, após as doze semanas de cultivo, não foram observadas diferenças entre as linhagens tetrasporofíticas. A linhagem vermelha produziu tetrásporos com mais frequência do que a linhagem verde e apresentou deficiência em ficoeritrina e aloficocianina. As amostras tratamento da linhagem verde apresentaram valores maiores de aloficocianina e ficoeritrina do que às do controle. A linhagem selvagem apresentou menores teores de ficoeritrina e aloficocianina quando comparada à linhagem verde. As amostras tratamento da linhagem verde apresentaram maiores valores de aloficocianina, ficocianina e ficoeritrina que as amostras controle da mesma linhagem. A quantidade de clorofila a foi maior na linhagem selvagem, e as amostras tratamento desta linhagem apresentaram valores maiores que às do controle. A presença de gametófitos epífitos promoveu a redução no conteúdo pigmentar nas duas linhagens. Amostras tratamento da linhagem selvagem apresentaram potencial fotossintetizante maior do que amostras controle. A quantidade de gametófitos epífitos não foi diferente entre as linhagens. Gametófitos epífitos produziram cistocarpos uma semana antes do que gametófitos de vida livre. A linhagem selvagem produziu gametófitos epífitas uma semana antes da linhagem verde. A germinação de tetrásporos em tetrasporófitos ocorreu de duas maneiras: antes e após a liberação de tetrásporos. A liberação de tetrásporos seguida da germinação sobre o tetrasporófito foi mais frequente, produziu apressórios e promoveu aumento do número de células no córtex do tetrasporófito. A germinação de tetrásporos dentro do talo do tetrasporófito não apresentou evidências de apressórios ou espessamento da região cortical do tetrasporófito. A porção basal de apressórios de gametófitos epífitos permaneceu adjacente ao córtex do tetrasporófito. Quando a germinação do tetrásporo ocorreu ainda dentro do talo, a interface de conexão das células foi mais próxima da medula do tetrasporófito. Gametófitos epífitos podem representar uma nova estratégia de vida para a espécie por possibilitar a variabilidade por reprodução sexual em uma população predominantemente composta por tetrasporófitos. Para um possível cultivo em larga escala, tetrasporófitos com gametófitos epífitos da linhagem selvagem seriam mais adequados por produzirem mais massa que os da variante verde. Entretanto, se o objetivo for a produção de ficobiliproteínas, a linhagem verde seria a mais indicadaphycoerythrin and allophycocyanin. Green variant treatment samples had higher content of allophycocyanin, phycocyanin and phycoerythrin than the control samples. Chlorophyll a was higher in the wild strain, and treatment samples had lower values in comparison to control samples. Epiphyte gametophytes possibly promoted reduction in pigment content of the tetrasporophytes on both strains. Wild strain samples without epiphyte gametophytes had higher photosynthetic efficiency. Epiphyte gametophytes produced cystocarps one week before free-living gametophytes. The amount of epiphyte gametophytes on tetrasporophytes is not different between strains. Epiphyte gametophytes were visible one week before on the wild strain than in the green variant strain. It was found that tetraspores give rise to epiphyte gametophytes through two distinct germination methods: outside or inside the thallus of the tetrasporophyte. Germination outside the tetrasporophyte thallus was more common, produced visible holdfasts and promoted cortex thickening in the cortical region of the tetrasporophyte. Germination inside the tetrasporophyte thallus did not show evidences of holdfasts nor cortex thickening on the tetrasporophytes. Epiphyte gametophytes holdfasts had adjacent cells to the cortex of the tetrasporophytes when they germinate outside the thallus; however, when germination occurred inside the thallus, the connection interface was closer to the medulla of the tetrasporophyte. Epiphyte gametophytes might represent a new life strategy that promotes sexual variability in a population mostly composed of tetrasporophytes. For cultivation purposes, wild tetrasporophytes with epiphyte gametophytes yielded more mass than the variant tetrasporophytes, being the best option for production. However, the green variant without epiphyte gametophytes produced more phycobiliproteins, making it a better option to harvest those substances

Gracilaria. caudata J. Agardh é uma das espécies mais comuns no Oceano Atlântico tropical e subtropical. No nordeste do Brasil a espécie é explotada como uma importante agarófita, onde recentemente foram encontradas variantes de coloração marrom-esverdeada crescendo lado a lado a indivíduos de coloração vermelha (mais comuns) em uma população natural. Este estudo teve por objetivo averiguar a estabilidade e o padrão de herança de cor marrom-esverdeada de indivíduos de G. caudata procedentes de uma população natural, bem como avaliar o desempenho somático e reprodutivo das diferentes fases do histórico de vida, levando-se em consideração indivíduos de coloração marrom-esverdeada e vermelha. A partir de cruzamentos teste foi possível verificar que a coloração marrom-esverdeada é estável e herdável, sendo o padrão de herança dessa coloração do tipo nuclear codominante, em que tetrasporófitos homozigotos são vermelhos (vmvm) ou marrom-esverdeados (meme) e os heterozigotos apresentam o fenótipo marrom (vmme e mevm). Variantes pigmentares, independentemente da fase do histórico, atingiram precocemente a maturidade reprodutiva quando comparadas a espécimes do tipo selvagem. Essa característica pode favorecer a manutenção da variante marrom-esverdeada na natureza. No entanto, apesar da diferenciação tardia de cistocarpos, gametófitos femininos, provenientes de tetrasporófitos vmvm, apresentaram um melhor desempenho reprodutivo em relação a gametófitos femininos provenientes de tetrasporófitos com variação pigmentar (meme, vmme e mevm); essa característica poderia contribuir para a predominância de espécimes selvagens na natureza. Entretanto, tetrasporófitos com variação pigmentar não só atingiram precocemente a maturidade reprodutiva como se tornaram mais férteis em relação ao tipo selvagem. Apenas na descendência de tetrasporófitos selvagens (vmvm) foi observada a proporção sexual esperada, entre gametófitos femininos e masculinos. Na progênie de tetrasporófitos com variação pigmentar foram observadas alterações na proporção sexual, devido à presença de gametófitos bissexuais. Essa condição de bissexualidade, provavelmente, é decorrente da presença de um alelo recessivo denominado bi, o qual possibilitaria a expressão de funções femininas em gametófitos masculinos. No presente estudo, pudemos evidenciar que a bissexualidade em G. caudata é herdável, e que gametófitos femininos que portam a mutação bi foram capazes de transmitir a mutação aos descendentes, porém o alelo não é fenotipicamente detectável. Como não foram observados gametófitos bissexuais na descendência de tetrasporófitos vmvm (provenientes do cruzamento feminino vm x masculino vm) sugere-se que a mutação bi estaria presente apenas em tetrasporófitos marrom-esverdeados oriundos da natureza. No entanto, permanece a possibilidade de ocorrência de espécimes bissexuais de coloração vermelha em populações naturais, já que tais indivíduos foram observados na progênie de tetrasporófitos vmme e mevm, indicando assim, que não há ligação entre a bissexualidade e a coloração do talo. Gametófitos femininos vermelhos apresentam melhor desempenho somático quando comparados a gametófitos femininos marrom-esverdeados. Esse aspecto foi evidenciado por meio de taxas de crescimento, número de ápices diferenciados e percentual de fixação ao frasco de cultura. Essas características devem contribuir para a predominância de espécimes do tipo selvagem na natureza. Gametófitos marrom-esverdeados, em contrapartida, apresentaram melhor desempenho fotossintetizante, o que poderia representar uma vantagem, considerando-se o ambiente heterogêneo de ocorrência da espécie, e desse modo, contribuir para a manutenção dessa variante em população natural. Entretanto, não foram observadas diferenças com relação às taxas crescimento entre tetrasporófitos dos quatro genótipos (vmvm, meme, vmme e mevm), apesar das diferenças quanto à fertilidade, concentração pigmentar, número de ápices diferenciados e desempenho fotossintetizante. Tais tetrasporófitos apresentaram taxas de crescimento semelhantes às observadas para gametófitos femininos marrom-esverdeados, apesar do melhor desempenho fotossintetizante desses últimos. Os dados obtidos nesse trabalho sugerem que a variante marrom-esverdeada apresente vantagens adaptativas para G. caudata / Gracilaria caudata J. Agardh is one of the most common species in the tropical and subtropical Atlantic Ocean. In the northeast of Brazil the species is exploited as an important agar producer, where greenish-brown color variants have recently been found growing side by side with individuals of red color (more common) in a natural population. The aim of this study was to investigate the stability and pattern of green-brown inheritance of G. caudata individuals from a natural population, as well as to evaluate the somatic and reproductive performance of the different stages of life history, considering individuals of greenish-brown and red colors. From test crosses it was possible to verify that the greenish-brown color is stable and inheritable. Codominant nuclear inheritance was found in the greenish-brown strains. Homozygous tetrasporophytes are red (rdrd) or greenish-brown (gbgb) while heterozygous tetrasporophytes present the brown phenotype (rdgb and gbrd). Color variants, regardless of the history phase, reached early reproductive maturity when compared to wild type specimens. This feature may favor the maintenance of the greenish-brown variant in nature. However, in spite of the late differentiation of cystocarps, female gametophytes derived from rdrd tetrasporophytes had a better reproductive performance in relation to female gametophytes from tetrasporophytes with color variation (gbgb, rdgb and gbrd); this feature could contribute to the predominance of wild specimens in nature. However, tetrasporophytes with color variation not only reached reproductive maturity early but also became more fertile in relation to the wild type. The expected sexual ratio between female and male gametophytes was only observed in the offspring of wild tetrasporophytes (rdrd). There were changes in the sexual proportion in the progeny of tetrasporophytes with color variation due to the presence of bisexual gametophytes. This condition of bisexuality is probably due to the presence of a recessive allele called bi, which would allow the expression of female functions in male gametophytes. In the present study, we could show that bisexuality in G. caudata is inheritable, and that female gametophytes, which carry the bi mutation, were able to transmit the mutation to the offspring, but the allele is not phenotypically detectable. As no bisexual gametophytes were found in the offspring of rdrd tetrasporophytes (from the cross female rd x male rd), it is suggested that the bi mutation would only be present in brown-green tetrasporophytes from the natural population. However, it remains the possibility of occurrence of bisexual specimens of red color in natural populations, since such individuals were observed in the progeny of tetrasporophytes rdgb and gbrd, thus indicating that there is no link between bisexuality and the thallus color. Red female gametophytes show better somatic performance when compared to the greenish-brown female gametophytes. This aspect was evidenced by means of growth rates, number of differentiated apices, and percentage of attachment to the culture flask. These characteristics should contribute to the predominance of wild type specimens in natural populations. Otherwise, the greenish-brown gametophytes showed better photosynthetic performance, which could represent an advantage considering the heterogeneous environment of the species occurrence, thus contributing to the maintenance of this variant in the natural population. However, no differences were observed among tetrasporophytes of the four genotypes (rdrd, gbgb, rdgb and gbrd), regarding the growth rates, despite of the differences in fertility, pigment concentration, number of differentiated apices, and photosynthetic performance. These tetrasporophytes presented similar growth rates to those observed for greenish-brown female gametophytes, despite of the better photosynthetic performance of the latter. The data obtained in this work suggest that the greenish-brown variant presents adaptive advantages for G. caudata