Apesar do ambiente epifítico ser caracterizado como bastante desfavorável para o desenvolvimento de vegetais devido à falta intermitente de água e escassez de nutrientes, uma grande diversidade de bromélias o ocupam com sucesso. Uma série de características adaptativas, tanto morfológicas, anatômicas e fisiológicas, está presente nessas plantas e as capacitam a utilizar com grande eficiência os recursos disponíveis de maneira escassa e temporária. O enfoque deste trabalho foi direcionado à compreensão das estratégias adotadas pela bromélia epífita com tanque Vriesea gigantea para a utilização da ureia, uma fonte de nitrogênio não usual para a maioria das plantas terrestres. Em decorrência da frequente associação com anfíbios em ambiente natural, a ureia é um recurso disponibilizado ocasionalmente e durante um curto período na água do tanque. Foram isolados 2 cDNAs completos de aquaporinas potencialmente envolvidos no transporte de ureia: VgPIP1,5 e VgTIP2, que codificam proteínas de membranas plasmática e de tonoplasto, respectivamente. Ambos os genes tiveram expressão mais acentuada nas bases foliares e foram pouco afetados pelo regime de luz. Além disso, a expressão desses genes foi estimulada na presença de ureia, o que não foi observado para em relação às fontes inorgânicas amônio e nitrato. A assimilação de ureia pareceu ser, em grande parte, dependente de hidrólise prévia em NH4+ e CO2, reação essa catalisada pela urease. Foi demonstrado que ambos os produtos dessa reação são incorporados rapidamente, formando aminoácidos (principalmente via GDH, GS/GOGAT e subseqüentes transaminases) e esqueletos carbônicos Infelizmente, a incorporação direta de ureia via reação inversa da arginase não foi confirmada, embora esse resultado possa estar relacionado a limitações metodológicas para a análise de arginina. Ainda assim, evidências sugerem que, se não pela arginase, outras vias alternativas de assimilação direta de ureia possam estar envolvidas. Além da sua importância da urease na hidrólise citossólica de ureia, foi demonstrada, de forma inédita em plantas, a presença dessa enzima nas frações de membranas e parede celular de V. gigantea. É muito provável que, além da capacidade de secreção da urease para a região do tanque, a presença dessa enzima em regiões próximas à superfície celular torne mais rápido e eficiente o processo de assimilação de ureia pelas células. Embora seja caracterizada como um recurso de disponibilidade ocasional e de curta duração e por ser alvo de intensa competição interespecífica, a ureia ainda assim é a fonte de N preferencial para Vriesea gigantea. É provável que um dos motivos que levou essa espécie a utilizar preferencialmente a ureia seja a vantagem de se obter, simultaneamente, tanto carbono quanto nitrogênio, ambos presentes em quantidades limitantes no seu habitat natural. / Although the growth conditions in epiphytic habitats are unfavourable for plant growth due to water and nutrient limitations, a great diversity of bromeliads successfully occupy this environment. These plants have evolved a variety of morphological, anatomical and physiological adaptations allowing them a highly efficient use of available resources. The main objective of the present work was to elucidate the strategies of the epiphytic tank bromeliad Vriesea gigantea to utilize urea, a nitrogen source generally considered to be uncommon for most terrestrial plants. Although in natural environments urea is frequently excreted by amphibians that are associated with the tank of these plants, the availability of this nitrogen source is nevertheless short-lived and unpredictable. Two complete cDNA sequences encoding plasma membrane and tonoplast aquaporin proteins, which are potentially involved in urea transport, were isolated from leaf tissues of Vriesea gigantea: VgPIP1,5 and VgTIP2, respectively. Both genes were mainly expressed in the leaf bases and were not affected by light conditions. Moreover, the expression of these aquaporins was stimulated in the presence of urea in the culture medium, while no effect was observed with ammonium and nitrate as nitrogen source. Urea assimilation is thought to be strongly dependent on precedent hydrolysis of urea to NH4+ and CO2 mediated by urease. Both products of this reaction were quickly assimilated and incorporated into amino acids (mainly via GDH, GS/GOGAT and subsequent transaminases) and carbon skeletons. On the contrary, the direct incorporation of urea via a reverse reaction of arginase could not be confirmed due to the methodological limitation of analyzing double-labelled (13C-,15N-) arginine. However, there is strong evidence suggesting that arginase or other alternative assimilation pathways may be involved in urea assimilation. Despite the importance of urease in the cytosolic hydrolysis of urea, the present work demonstrates for the first time that this enzyme is present in both, membrane and cell wall fractions of V. gigantea. Consequently, besides the capacity of this plant to excrete urease into the tank water, the close association of this enzyme to urea uptake regions could further increase the rate and efficiency of urea assimilation by plant cells. Although urea is characterized as an occasional and only short-lived nutrient source, which is furthermore subject to intense interspecific competition, urea can be considered to be a preferential nitrogen source for Vriesea gigantea. One reason for the preferential use of urea could be the advantage of simultaneously gaining carbon and nitrogen, two limiting resources in the natural habitat of epiphytic bromeliads.

A Família Bromeliaceae abriga espécies de plantas epífitas, saxícolas ou terrestres, que se distribuem do sul dos Estados Unidos até a Patagônia, compreendendo 58 gêneros e em torno de 3140 espécies. É uma das famílias mais diversas ecológica e morfologicamente, tendo surgido no escudo das Guianas há aproximadamente 100 milhões de anos (Ma), e se espalhado por outras regiões das Américas tropical e subtropical em torno de 15 e 10 Ma. O gênero Dyckia apresenta aproximadamente 160 espécies, sendo muitas destas raras e endêmicas. Este gênero é caracterizado pela ausência de ―tanque‖ que acumula água, possibilitando a essas espécies habitar ambientes com condições de seca extrema, como a diagonal seca no centro da América do Sul. O estado do Mato Grosso do Sul, inserido na diagonal seca, tem na sua composição fitogeográfica quatro biomas (Cerrado, Pantanal, Chaco e Mata Atlântica), sendo uma área muito interessante para estudos filogeográficos. Esta dissertação é composta por um manuscrito que busca entender a diversidade genética e a história evolutiva de cinco espécies de Dyckia restritas e endêmicas de uma região que compreende diferentes biomas em comparação com uma congênere de ampla distribuição. No Capítulo II, através de uma abordagem filogeográfica, utilizando dois marcadores plastidiais (cpDNA) e um nuclear (nuDNA), foi estimada a diversidade genética dentro e entre cinco espécies de Dyckia de distribuição restrita (D. grandidentata, D. pottiorum, D. divaricata, D. excelsa e D. exserta), endêmicas do Cerrado e do Pantanal/Chaco, em comparação com a congênere de ampla distribuição (D. leptostachya). Os resultados do cpDNA revelaram que as espécies de distribuição restrita apresentaram uma baixa diversidade genética intra populacional em comparação com a congênere de ampla distribuição, entretanto a diversidade apresentada pelas populações da espécie amplamente distribuída não foi considerada alta, sendo que somente quatro populações apresentaram variação genética. Quando levado em consideração a diversidade total das espécies, os índices de diversidade nas espécies de distribuição restrita variaram de zero à 0,7355 (h) e 0,000988 (π), e quando comparadas com a espécie amplamente distribuída apresentaram menor diversidade, com exceção de Dyckia excelsa, sendo que a alta diversidade desta espécie pode estar relacionada a sua característica de auto incompatibilidade. Os resultados obtidos a partir do nuDNA mostraram uma rede de haplótipos levemente estruturada e uma alta diversidade genética em comparação ao cpDNA, devendo-se provavelmente a alta taxa de recombinação, à alta dispersão via pólen ou ainda à retenção de polimorfismo ancestral. Os resultados de cpDNA apresentaram um baixo compartilhamento de haplótipos e uma alta estruturação, sendo que os haplótipos compartilhados entre D. grandidentata, D. pottiorum e D. divaricata (H1, H3), e entre as populações de D. leptostachya (H5) são provavelmente consequência da retenção de polimorfismo ancestral. O relacionamento genético apresentado pela rede haplotípica do cpDNA evidencia três haplogrupos, um formado pela espécie amplamente distribuída, e os outros dois pelas espécies que ocorrem no Cerrado e no Pantanal/Chaco, indicando que a história biogeográfica destes biomas pode ter influenciado em processos de especiação deste grupo de espécies. A Serra de Maracaju e a diferença na elevação do solo do Cerrado em relação à planície do Pantanal, foram propostas como a principal barreira geográfica que gerou a alta estruturação entre os haplogrupos formados pelas espécies ocorrentes no Cerrado e Pantanal/Chaco. Assim, a preservação dos biomas é vital para a conservação tanto das espécies de Dyckia de distribuição restrita quanto das amplamente distribuídas, garantindo a manutenção da exclusiva diversidade destas populações. / Bromeliaceae family harbors species of epiphytic, saxicol or land plants, which are distributed from the southern of United States to Patagonia, comprising 58 genera with about 3140 species. It is one of the most diverse ecological and morphologically families that arose in the Guiana Shield about 100 milion years ago (Ma), and spread to other regions of the tropical and subtropical Americas around 15 to 10 Ma. Dyckia genus has about 160 species, many of these rare and endemic. This genus is characterized by the absence of a "tank" that accumulates water, enabling these species to inhabit environments with extreme drought conditions, such as ―the dry diagonal‖ in the center of South America. The state of Mato Grosso do Sul, located on dry diagonal, comprises four biomes (Cerrado, Pantanal, Chaco and Atlantic Forest), being one interesting area for phylogeographic studies. This dissertation is composed by one manuscript that seeks to understand the genetic diversity and evolutionary history of five restricted and endemic species from Dyckia genus in a region comprising different biomes, compared with a wide distributed congener. In Chapter II, through a phylogeographic approach, using two plastid markers (cpDNA) and one nuclear (nuDNA), we estimated the genetic diversity within and among Dyckia grandidentata, D. pottiorum, D. divaricata, D. excelsa and D. exserta (restricted species endemic to the Cerrado and the Pantanal / Chaco), comparing with a congener with wide distribution (D. leptostachya). The results from cpDNA showed that restricted distributed species had low intra-populational genetic diversity in comparison with the species widely distributed. However, the diversity presented by the widely distributed species was not considered high, since only four populations showed genetic variation. Considering the total diversity, the restricted distribution species ranged from zero to 0,7355 (h) and 0,000988 (π) , and when compared with widespread species showed minor diversity. The exception was Dyckia excelsa that showed high diversity, fact that could be related with its self incompatibility. The results obtained from nuDNA showed a slightly structured network and a high genetic diversity compared to cpDNA, which may be probably due to high recombination rates, the high dispersion via pollen or the retention of ancestor polymorphism. Also, the cpDNA results showed a low haplotype sharing and high structure, and shared haplotype between D. grandidentata, D. pottiorum and D. divaricata (H1, H3) and populations of D. leptostachya (H5) may be consequence of retention of ancestral polymorphism. The genetic relationship presented by cpDNA haplotype network reveals three haplogroups, one formed by widespread species, and the others by species that occur in Cerrado and in Pantanal / Chaco, indicating that biogeographic history of these biomes may have influenced speciation of this group of species. Serra de Maracaju and the differences in landscape elevation between Cerrado and Pantanal lowland was proposed as the main geographical barrier that generated the high structure between the haplogroups formed by species from Cerrado and Pantanal/Chaco. Thus, the preservation of biomes is imperative for the conservation of Dyckia species, ensuring the maintenance of that exclusive diversity encountered in these populations.

Submitted by Felipe Aoki Goncalves (felipe.aoki.goncalves@gmail.com) on 2018-07-21T23:15:39Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_FelipeAokiGoncalves.pdf: 4019040 bytes, checksum: f74776a8e1e4eb45c987837446b58d50 (MD5) / Rejected by Adriana Aparecida Puerta null (dripuerta@rc.unesp.br), reason: Prezado Felipe, O documento enviado para a coleção Campus Unesp Rio Claro foi recusado pelo(s) seguinte(s) motivo(s): - As datas da capa e da página de rosto estão diferentes (uma está fevereiro e outra abril/2018) - Na capa, excluir o texto "Dissertação apresentada..." - Na página de rosto falta o cabeçalho da universidade - No Resumo e no Abstract faltam as palavras-chave e Keywords. Em caso de dúvidas entre em contato pelo email repositoriounesp@reitoria.unesp.br. Agradecemos a compreensão e aguardamos o envio do novo arquivo. Atenciosamente, Biblioteca Campus Rio Claro Repositório Institucional UNESP https://repositorio.unesp.br on 2018-07-23T13:48:49Z (GMT) / Submitted by Felipe Aoki Goncalves (felipe.aoki.goncalves@gmail.com) on 2018-07-27T00:34:47Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_final.pdf: 4850341 bytes, checksum: d57d8babaceaadcbca57c2bb4fd7152e (MD5) / Rejected by Adriana Aparecida Puerta null (dripuerta@rc.unesp.br), reason: Prezado Felipe, O documento enviado para a coleção Campus Unesp Rio Claro foi recusado pelo(s) seguinte(s) motivo(s): - Erro de grafia/digitação no título da capa e na página de rosto. O termo "Tillandsia aeranthos (Lois.)" está sem a letra D. Observe que o arquivo digital deve estar idêntico ao trabalho impresso. Agradecemos a compreensão e aguardamos o envio do novo arquivo. Atenciosamente, Biblioteca Campus Rio Claro Repositório Institucional UNESP https://repositorio.unesp.br on 2018-07-27T16:27:13Z (GMT) / Submitted by Felipe Aoki Goncalves (felipe.aoki.goncalves@gmail.com) on 2018-07-28T08:53:03Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_final.pdf: 4851233 bytes, checksum: 00282da22e9621485fa889dc2eeab49a (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Santulo Custódio de Medeiros null (asantulo@rc.unesp.br) on 2018-07-30T12:01:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gonçalves_fa_me_rcla.pdf: 4841253 bytes, checksum: 6c28e380988306df3a38620b31ae18da (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-30T12:01:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gonçalves_fa_me_rcla.pdf: 4841253 bytes, checksum: 6c28e380988306df3a38620b31ae18da (MD5) Previous issue date: 2018-05-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O continente sul-americano é o mais biodiverso da Terra, sendo palco da interação de complexos processos climáticos e geológicos que moldaram sua biota de forma muito heterogênea. Um crescente numero de estudos estudos de filogeografia de especies Sul Americanos tem auxiliado no entendimento das respostas evolutivas envolvidas em tal diversificação. A família Bromeliaceae é caracterizada por extensa radiação adaptativa, apresenta heterogeneidade de estratégias reprodutivas e padrões distintos de fluxo gênico e estrutura genética. Tillandsia aeranthos (Lois.) L.B. Smith é uma bromeliácea epífita que habita matas ciliares por toda região dos Pampas. Sua ocorrência em densas populações ao longo de ambientes geograficamente distintos a torna um bom modelo para a estudos sobre a influência de fatores geoclimáticos e ecológicos no padrão de distribuição da variabilidade genética e decorrentes processos de especiação ou manutenção da integridade da espécie. Esta dissertação foi dividida em dois manuscritos a fim de fornecer dados e análises úteis para a compreensão da evolução desta espécie neotropical. No Capítulo 1 foi realizada a amplificação heteróloga em Tillandsia aeranthos e Tillandsia recurvata de marcadores microssatélites nucleares previamente desenvolvidos para outras espécies de Bromeliaceae. Conjuntos de sete e seis marcadores apresentaram índices satisfatórios de polimorfismos em T. aeranthos e T. recurvata, respectivamente. A análise dos dados em duas populações de 20 indivíduos de cada espécie apresentou resultados compatíveis com sistemas reprodutivos distintos de cada espécie: fecundação cruzada predominante em T. aeranthos e auto-fecundação predominante em T. recurvata. No Capítulo 2 investigamos os padrões de variabilidade e estrutura genética e sistema reprodutivo de Tillandsia aeranthos ao longo da distribuição geográfica da espécie. Um total de 203 indivíduos de 13 localidades foi analisado a partir de sete marcadores microssatélites nucleares; 12 indivíduos tiveram 13 regiões universais plastidiais sequenciadas; e 74 indivíduos com 543 flores foram submetidos a experimentos de polinização manual. Os dados de microssatélites nucleares apontam altos níveis de diversidade genética em T. aeranthos (HE=0,806; HO=0,745) apesar de todas as regiões plastidiais sequenciadas terem sido monomórficas, sem diferenciação haplotípica. Foi observada também baixa diferenciação populacional (FST=0,031) sem correlação significativa entre as distâncias genéticas e geográficas das populações (isolamento-por-distância). Sinais moderados de eventos recentes de gargalo genético foram detectados em somente quatro das 13 populações, indicando que a maior parte das populações apresentou estabilidade demográfica durante o último máximo glacial. Os experimentos de manipulação polínica evidenciaram auto-incompatibilidade total em T. aeranthos. Em conclusão, os resultados demonstram altos níveis de diversidade genética e estabilidade demográfica na espécie, com fluxo gênico ocorrendo sem barreiras geográficas evidentes dentro da área de ocorrência de Tillandsia aeranthos. / South America is the most biodiverse subcontinent of the planet, bearing interactions between complex geoclimatic processes that heterogeneously molded its biota. An increasing number of Phylographic studies in South American species have helped us to understand the evolutionary responses that gradually formed such great biodiversity. Bromeliaceae is a family of herbaceous plants characterized by extreme adaptive radiation, its species present a wide range of reproductive strategies and distinct patterns of gene flow and genetic structure. Tillandsia aeranhos (Lois.) L.B. Smith is an epiphyte that inhabits mainly riparian forests of the Pampas biome. It occurs in dense populations across distinct habitats and topographic profiles, which makes it a good model species in studies about the influence of geo-climatic and ecologic factors over patterns of genetic variability and structure, as well as subsequent evolutionary processes of speciation or species cohesion maintenance. This dissertation presents two manuscripts aiming to provide data and analysis that will allow a better comprehension of T. aeranthos evolutionary history. In Chapter 1, we performed cross-amplifications of several nuclear microsatellite loci developed for other bromeliad species in Tillandsia aeranthos and T. recurvata. Sets of seven and six markers amplified satisfactorily and were polymorphic in T. aeanthos an T. recurvata respectively. The following analysis were carried in two populations of 20 individuals for each species and results were in accordance to opposite breeding sytems of each species: predominant cross-pollination in T. aeranthos and predominant self-pollination in T. recurvata. In Chapter 2, we investigated patterns of genetic diversity, phylogeographic structure and breeding system in T. aeranthos across most of its geographic distribution. Altogether, 203 individuals were analyzed from seven microsatellite markers; 12 individuals were analyzed from 13 chloroplast regions; and controlled pollinatin experiments were carried in 74 individuals bearing 543 flowers. Nuclear microsatellite data suggests very high levels of genetic diversity (HE=0,806; HO=0,74). Contrastingly, all chloroplast regions were monomorphic, with no haplotype differentiation. Genetic structure was very low (FST=0,031)) and isolation-by-distance hypothesis was refuted. Moderated signs of recent bottleneck events were detected in four out of 13 populations, suggesting that most populations were demographically stable since the last glacial maximum. Controlled pollination experiments showed complete self-incompatibility in T. aeranthos. In conclusion, our results sow high levels of genetic diversity and demographic stability in the species, with gene flow occurring freely without evidence of geographic barriers across the species geographic distribution. / FAPESP: 2016/03777-4 / FAPESP: 2014/15586-6

A Família Bromeliaceae abriga espécies de plantas epífitas, saxícolas ou terrestres, que se distribuem do sul dos Estados Unidos até a Patagônia, compreendendo 58 gêneros e em torno de 3140 espécies. É uma das famílias mais diversas ecológica e morfologicamente, tendo surgido no escudo das Guianas há aproximadamente 100 milhões de anos (Ma), e se espalhado por outras regiões das Américas tropical e subtropical em torno de 15 e 10 Ma. O gênero Dyckia apresenta aproximadamente 160 espécies, sendo muitas destas raras e endêmicas. Este gênero é caracterizado pela ausência de ―tanque‖ que acumula água, possibilitando a essas espécies habitar ambientes com condições de seca extrema, como a diagonal seca no centro da América do Sul. O estado do Mato Grosso do Sul, inserido na diagonal seca, tem na sua composição fitogeográfica quatro biomas (Cerrado, Pantanal, Chaco e Mata Atlântica), sendo uma área muito interessante para estudos filogeográficos. Esta dissertação é composta por um manuscrito que busca entender a diversidade genética e a história evolutiva de cinco espécies de Dyckia restritas e endêmicas de uma região que compreende diferentes biomas em comparação com uma congênere de ampla distribuição. No Capítulo II, através de uma abordagem filogeográfica, utilizando dois marcadores plastidiais (cpDNA) e um nuclear (nuDNA), foi estimada a diversidade genética dentro e entre cinco espécies de Dyckia de distribuição restrita (D. grandidentata, D. pottiorum, D. divaricata, D. excelsa e D. exserta), endêmicas do Cerrado e do Pantanal/Chaco, em comparação com a congênere de ampla distribuição (D. leptostachya). Os resultados do cpDNA revelaram que as espécies de distribuição restrita apresentaram uma baixa diversidade genética intra populacional em comparação com a congênere de ampla distribuição, entretanto a diversidade apresentada pelas populações da espécie amplamente distribuída não foi considerada alta, sendo que somente quatro populações apresentaram variação genética. Quando levado em consideração a diversidade total das espécies, os índices de diversidade nas espécies de distribuição restrita variaram de zero à 0,7355 (h) e 0,000988 (π), e quando comparadas com a espécie amplamente distribuída apresentaram menor diversidade, com exceção de Dyckia excelsa, sendo que a alta diversidade desta espécie pode estar relacionada a sua característica de auto incompatibilidade. Os resultados obtidos a partir do nuDNA mostraram uma rede de haplótipos levemente estruturada e uma alta diversidade genética em comparação ao cpDNA, devendo-se provavelmente a alta taxa de recombinação, à alta dispersão via pólen ou ainda à retenção de polimorfismo ancestral. Os resultados de cpDNA apresentaram um baixo compartilhamento de haplótipos e uma alta estruturação, sendo que os haplótipos compartilhados entre D. grandidentata, D. pottiorum e D. divaricata (H1, H3), e entre as populações de D. leptostachya (H5) são provavelmente consequência da retenção de polimorfismo ancestral. O relacionamento genético apresentado pela rede haplotípica do cpDNA evidencia três haplogrupos, um formado pela espécie amplamente distribuída, e os outros dois pelas espécies que ocorrem no Cerrado e no Pantanal/Chaco, indicando que a história biogeográfica destes biomas pode ter influenciado em processos de especiação deste grupo de espécies. A Serra de Maracaju e a diferença na elevação do solo do Cerrado em relação à planície do Pantanal, foram propostas como a principal barreira geográfica que gerou a alta estruturação entre os haplogrupos formados pelas espécies ocorrentes no Cerrado e Pantanal/Chaco. Assim, a preservação dos biomas é vital para a conservação tanto das espécies de Dyckia de distribuição restrita quanto das amplamente distribuídas, garantindo a manutenção da exclusiva diversidade destas populações. / Bromeliaceae family harbors species of epiphytic, saxicol or land plants, which are distributed from the southern of United States to Patagonia, comprising 58 genera with about 3140 species. It is one of the most diverse ecological and morphologically families that arose in the Guiana Shield about 100 milion years ago (Ma), and spread to other regions of the tropical and subtropical Americas around 15 to 10 Ma. Dyckia genus has about 160 species, many of these rare and endemic. This genus is characterized by the absence of a "tank" that accumulates water, enabling these species to inhabit environments with extreme drought conditions, such as ―the dry diagonal‖ in the center of South America. The state of Mato Grosso do Sul, located on dry diagonal, comprises four biomes (Cerrado, Pantanal, Chaco and Atlantic Forest), being one interesting area for phylogeographic studies. This dissertation is composed by one manuscript that seeks to understand the genetic diversity and evolutionary history of five restricted and endemic species from Dyckia genus in a region comprising different biomes, compared with a wide distributed congener. In Chapter II, through a phylogeographic approach, using two plastid markers (cpDNA) and one nuclear (nuDNA), we estimated the genetic diversity within and among Dyckia grandidentata, D. pottiorum, D. divaricata, D. excelsa and D. exserta (restricted species endemic to the Cerrado and the Pantanal / Chaco), comparing with a congener with wide distribution (D. leptostachya). The results from cpDNA showed that restricted distributed species had low intra-populational genetic diversity in comparison with the species widely distributed. However, the diversity presented by the widely distributed species was not considered high, since only four populations showed genetic variation. Considering the total diversity, the restricted distribution species ranged from zero to 0,7355 (h) and 0,000988 (π) , and when compared with widespread species showed minor diversity. The exception was Dyckia excelsa that showed high diversity, fact that could be related with its self incompatibility. The results obtained from nuDNA showed a slightly structured network and a high genetic diversity compared to cpDNA, which may be probably due to high recombination rates, the high dispersion via pollen or the retention of ancestor polymorphism. Also, the cpDNA results showed a low haplotype sharing and high structure, and shared haplotype between D. grandidentata, D. pottiorum and D. divaricata (H1, H3) and populations of D. leptostachya (H5) may be consequence of retention of ancestral polymorphism. The genetic relationship presented by cpDNA haplotype network reveals three haplogroups, one formed by widespread species, and the others by species that occur in Cerrado and in Pantanal / Chaco, indicating that biogeographic history of these biomes may have influenced speciation of this group of species. Serra de Maracaju and the differences in landscape elevation between Cerrado and Pantanal lowland was proposed as the main geographical barrier that generated the high structure between the haplogroups formed by species from Cerrado and Pantanal/Chaco. Thus, the preservation of biomes is imperative for the conservation of Dyckia species, ensuring the maintenance of that exclusive diversity encountered in these populations.

O bioma Pantanal, no estado de Mato Grosso do Sul, é considerado uma das áreas que sofre os mais fortes impactos antrópicos no estado. Grandes planícies alagadas como o Pantanal, são compostas de diferentes subsistemas, classificados como ecossistemas ou habitats. Dentre as fitofisionomias presentes na região do Pantanal, estão as cangas – afloramentos rochosos ferruginosos formados por material detrítico derivado de rochas próximas ricas em ferro. Em consequência do seu isolamento ecológico e espacial, os afloramentos rochosos são considerados “ilhas terrestres”. A família Bromeliaceae possui uma série de inovações que permitiram sua colonização e especiação em ambientes sob estresse. O gênero Dyckia pertence à subfamília Pitcairnioideae e é o segundo maior gênero dessa. As espécies de Dyckia se caracterizam por serem xeromórficas, rupícolas, adaptadas a ambientes extremos e altamente expostos ao sol, como as cangas. Dyckia excelsa é uma espécie que possui distribuição restrita e foi recentemente descoberta nos afloramentos rochosos ferruginosos localizados no Planalto Residual do Urucum, em Corumbá, Mato Grosso do Sul. Devido à escassez de conhecimentos sobre aspectos genéticos e biológicos da flora Pantaneira, este estudo teve como objetivo geral acessar a diversidade e estrutura genética de populações naturais de Dyckia excelsa, as quais são importantes para compreender a dinâmica evolutiva no Pantanal, assim como estabelecimento de estratégias de conservação de Bromeliaceae e das regiões onde elas ocorrem. Para isso, dados moleculares foram correlacionados com dados geográficos de ocorrência da espécie. Oito marcadores moleculares do tipo microssatélites nucleares e duas sequências de regiões intergênicas plastidiais foram utilizados, buscando acessar padrões contemporâneos e históricos que levaram a diversificação desta espécie. Quanto aos processos contemporâneos, acessados pelo marcador nuclear, a diversidade genética mostrou-se baixa nas populações (HO = 0 a HO = 0,238), padrão encontrado também em outras espécies endêmicas do mesmo gênero. Apesar disto, quase todas as populações não apresentaram desvio do equilíbrio de Hardy-Weinberg, provavelmente devido à auto-incompatibilidade da espécie que leva ao cruzamento obrigatório com outros indivíduos. As populações são altamente estruturadas (FST = 0,437; G’ST = 0,425), sugerindo que a dispersão via pólen entre as cangas é limitada, corroborando a hipótese de isolamento entre ilhas terrestres provido pela mata adjacente. A maior proporção da variação genética é encontrada dentro das populações (54,61%). Uma correlação entre distância genética e distância geográfica foi observada, através do teste de Mantel (P< 0.05; r2 = 0.2926), indicando a presença de isolamento por distância entre os pontos coletados. A análise Bayesiana encontrou um K = 3, que corresponde às ilhas terrestres, separando as populações coletadas em três regiões geográficas. No que diz respeito aos padrões históricos da espécie, acessados pelos marcadores plastidiais, a baixa diversidade de haplótipos e a alta diferenciação entre as populações indica um grande período de isolamento entre as cangas. O mesmo padrão de estruturação genética das análises com dados nucleares foi encontrado, sugerindo que a dispersão via sementes entre os grupos também é limitada, padrão esperado pela morfologia da semente. O tempo de divergência dos haplótipos data do Pleistoceno (1,4 milhões de anos), época em que o Pantanal sofreu grandes modificações em sua paisagem, passando por períodos de aridificação e atividades tectônicas intensas. Apesar disso, não foram observados padrões de expansão ou contração das populações através dos testes de neutralidade e gargalo de garrafa, indicando estabilidade das populações nas cangas. Logo, estes afloramentos provêm oportunidades de refúgio, facilitando a persistência de populações adaptadas a este ambiente. Para estratégias de conservação, é altamente recomendado que D. excelsa seja preservada in situ, em qualquer localidade, já que esta apresenta uma identidade única em todos os locais em que ela se encontra. Exceto por uma pequena população, todas as outras estão em áreas desprotegidas, inclusive em área urbana, o que torna a sua conservação ainda mais desafiadora. O ambiente peculiar em que esta espécie se encontra contribui para a evolução de muitas espécies raras e endêmicas, mostrando a grande importância da conservação das diferentes paisagens do Pantanal. / The Pantanal biome, in the Mato Grosso do Sul state, is considered one of the areas heaviest impacted by humans. Large wetlands such as the Pantanal are composed by many different subsystems, ranked as ecosystems or habitats. The ironstone outcrops, also known as cangas, are ecosystems formed from the weathering product of underlying iron-formation present in the Pantanal region. In consequence of their spatial and ecological isolation, the ironstone outcrops are considered “terrestrial islands”. The family Bromeliaceae has key adaptations that allowed them to colonize arid environments. Dyckia is the second largest genus belonging to the Pitcairnioideae subfamily and its species prefer xeromorphic environments with high sunlight exposure, such as the cangas. Dyckia excelsa has a narrow geographical distribution and was recently described occurring on the ironstone outcrops located in the Urucum Residual Plateau, in Corumbá, Mato Grosso do Sul State. Due to the lack of knowledge about genetic and biological aspects of the Pantanal flora, the general objective in this study was to access the diversity and the structure genetic of natural populations of D. excelsa, which are important for understand the evolutionary dynamics in Pantanal, as well as conservation strategies of Bromeliaceae. For this, molecular data were correlated with the species geographic occurrence. We used eight nuclear microsatellites and two intergenic plastid DNA spacers aiming to access contemporary and historical patterns that led to the diversification of this species For contemporary processes, accessed by the nuclear marker, genetic diversity was low in the populations (HO = 0 to HO = 0.238), pattern also found in other endemic species in this genus. Despite this, almost all populations did not show a deviation from the Hardy-Weinberg equilibrium, probably due to the self-incompatibility of the species that leads to obligatory cross-breeding with other individuals. Populations are highly structured (FST = 0.437; G'ST = 0.425), suggesting that pollen flow between cangas is limited, corroborating the hypothesis of isolation between terrestrial islands provided by adjacent forest. The highest proportion of genetic variation is found within populations (54.61%). A correlation between genetic distance and geographic distance was observed through the Mantel test (P <0.05; r2 = 0.2926), indicating presence of isolation by distance between the collected points. The Bayesian analysis found a K = 3, which correspond to the terrestrial islands, separating the populations collected in three geographic regions. Regarding the historical patterns of the species, accessed by the plastidial marker, the low diversity of haplotypes and the high differentiation between the populations indicates a great period of isolation between the cangas. The same pattern of genetic structure with nuclear data was found, suggesting that seed dispersal between groups is also limited, as expected by the seed morphology. The time of divergence of the haplotypes dates from the Pleistocene (1.4 myA), when the Pantanal experienced major modifications in its landscape, passing through periods of aridification and intense tectonic activities. Despite this, population expansion or contraction patterns were not observed through neutrality and bottleneck tests, indicating population stability in the cangas. Therefore, these outcrops provide opportunities for refuging, enabling the persistence of populations adapted to this environment. For conservation strategies, it is highly recommended that D. excelsa be preserved in situ, in any location, since it has a unique identity wherever it is found. Except for a small population, all others are in unprotected areas, including in urban areas, which makes their conservation even more challenging. The peculiar environment in which this species is found contributes to the evolution of other rare and endemic species, showing the great importance of Pantanal landscapes for conservation purposes.

No gineceu, ocorre o desenvolvimento de esporos e de gametófitos femininos no ovário, e as várias especializações do gineceu promovem sua interação com o gametófito masculino até a fecundação. Pouco se conhece sobre essas interações na porção ovariana do gineceu. Em Bromeliaceae, o detalhamento histológico do estigma e do estilete é inexistente. Para Billbergia, não existem dados embriológicos. Billbergia nutans (Bromeliaceae, Poales) é uma espécie importante como fonte de alimento para os polinizadores durante o inverno e apresenta ameaça de extinção em nível estadual. Este estudo visa ampliar o conhecimento sobre as modificações histológicas do gineceu em angiospermas, em preparação à polinização e fecundação; contribuir para o conhecimento da embriologia de Bromeliaceae; e verificar a presença de limitações ou vantagens reprodutivas durante o desenvolvimento embriológico de B. nutans. As análises foram executadas em Microscopia de Luz, em campo claro e epifluorescência, e em Microscopia Eletrônica de Varredura. Foram realizados testes histoquímicos e a marcação com anticorpos monoclonais para a detecção de compostos químicos. São registrados dados inéditos sobre a embriologia do gênero, a estrutura histológica do gineceu na família, a reconstrução tridimensional do gametófito feminino em monocotiledôneas e a imunolocalização de determinadas pectinas no ovário de angiospermas. A arquitetura do estigma espiral-conduplicado resulta de vários eventos ao longo do desenvolvimento. Os tricomas estigmáticos, o tecido transmissor e o obturador produzem secreção polissacarídica. Os tricomas estigmáticos armazenam sua secreção em bolsões pécticos no interior da parede periclinal externa. As paredes celulares labirínticas caracterizam as células do tecido transmissor e obturador de B. nutans como células de transferência, de composição pecto-celulósica. Há uma dinâmica de amido associada à secreção no gineceu, regulada pelo desenvolvimento. Os grãos de amido são considerados como fonte de moléculas para a produção da secreção, e os inúmeros campos primários de pontoação devem facilitar esse transporte. O obturador de Bromeliaceae é semelhante ao de espécies de Liliaceae e Asparagaceae. Os rudimentos seminais de Bromeliaceae são anátropos, bitegumentados e crassinucelados, com gametófito do tipo Polygonum. Muitos caracteres são sugeridos como úteis para a taxonomia da família. A morfologia do apêndice calazal pode ser um caráter inapropriado para aplicação taxonômica, devido à variabilidade encontrada em B. nutans. Quanto à evolução do rudimento seminal em Bromeliaceae, a subfamília que divergiu mais cedo mostra estados reduzidos de vários caracteres. Alguns caracteres parecem ser homoplásicos na família, podendo ser relevantes se aplicados em níveis taxonômicos inferiores. Em Poales, os tegumentos compostos por duas camadas celulares e o reduzido número de rudimentos seminais são, provavelmente, estados de caráter plesiomórficos. Não foram observadas limitações reprodutivas significativas durante o desenvolvimento do rudimento seminal de B. nutans. A modulação espacial encontrada entre arabinanos, galactanos e proteínas arabinogalactanos (AGPs) no ovário demarca a trajetória porogâmica do tubo polínico em direção ao gametófito feminino. A produção dessas moléculas é regulada pelo desenvolvimento. Possíveis funções das pectinas e AGPs nesses tecidos são discutidas, como a flexibilidade e expansibilidade da parede celular, sinalização e adesão celular, nutrição e atração do tubo polínico. A detecção química dessa trajetória tem sido observada em outras angiospermas, principalmente com relação às AGPs. Contudo, cada espécie possui um conjunto específico de moléculas, aparentemente não relacionado à posição filogenética. Este estudo mostra que o tubo polínico, possivelmente, aproxima-se do rudimento seminal por sinais direcionais sucessivos do gineceu. / In the gynoecium, the development of spores and female gametophytes occurs within the ovary, and the various specializations of the gynoecium promote its interaction with the male gametophyte until fertilization. Little is known about these interactions in the ovarian portion of the gynoecium. In Bromeliaceae, the histological detailing of the stigma and style is unknown. There are no embryological data for Billbergia. Billbergia nutans (Bromeliaceae, Poales) is an important species as a source of food for pollinators during winter and is under threat of extinction at the state level. This study aims to expand the knowledge about the histological changes of the gynoecium in preparation for pollination and fertilization in angiosperms; to contribute to knowledge of the embryology of Bromeliaceae; and to verify the presence of reproductive limitations or advantages in the embryological development of B. nutans. The analyses were performed with Light Microscopy, under bright field and epifluorescence, and in Scanning Electron Microscopy. Histochemical tests and labelling with monoclonal antibodies were performed for the detection of chemical components. Unpublished data are recorded on the embryology of the genus, the histological structure of the gynoecium in the family, the three-dimensional reconstruction of the female gametophyte in monocotyledons and the immunolocalization of certain pectins in the ovary of angiosperms. The architecture of the conduplicate-spiral stigma results from several events throughout the development. The stigmatic trichomes, the transmitting tissue and the obturator produce a polysaccharidic secretion. The stigmatic trichomes store the secretion in pectic pockets inside its outer periclinal wall. The labyrinthic cell walls are composed by cellulose and pectins and characterize the cells of the transmitting tissue and obturator of B. nutans as transfer cells. Starch dynamics associated with secretion are observed in the gynoecium, and are developmentally regulated. The starch grains are considered as a source of molecules for the production of secretion and many primary pit fields may facilitate such transport. The obturator of Bromeliaceae is similar to those of Liliaceae and Asparagaceae species. The ovules of Bromeliaceae are anatropous, bitegmic and crassinucellate, with a Polygonum-type gametophyte. Many characters are suggested as useful for the taxonomy of the family. The morphology of the chalazal appendage may not be an appropriate character for taxonomic use, due to the variability found in B. nutans. Regarding the evolution of the ovule in Bromeliaceae, the earliest-divergent subfamily shows a reduced state of several characters. Some characters appear homoplasious in the family and may be relevant when applied to lower taxonomic levels. Within Poales, the two-layered integuments and the small number of ovules are probably plesiomorphic character states. Reproductive limitations during ovule development of B. nutans were not found to be significant. The spatial modulation found between arabinan, galactan and arabinogalactan proteins (AGPs) in the ovary delineates the porogamic pollen tube pathway into the female gametophyte. The production of these molecules is developmentally regulated. Possible roles for pectins and AGPs in these tissues are discussed, such as the flexibility and expansibility of the cell wall, cell signaling, cell adhesion, nutrition and attraction of the pollen tube. The chemical detection of this pathway has been observed in other angiosperms, especially with respect to AGPs. However, each species has a specific set of molecules, apparently unrelated to the phylogenetic position. This study shows that the pollen tube possibly approaches the ovule by successive directional cues from the gynoecium.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-04-04Bitstream added on 2014-06-13T20:55:05Z : No. of bitstreams: 1 silva_smg_me_botfca.pdf: 943123 bytes, checksum: e1f346a000e6f16cebed0347a5eb69fe (MD5) / Plântulas provenientes da germinação de sementes in vitro da bromélia Aechmea blanchetiana foram cultivadas em meio líquido para o estudo do crescimento sob a influência de diferentes reguladores vegetais. Os tratamentos consistiram da combinação de concentrações (mg L-1) de BAP (0,2), Kt (0,2), NAA (0,1) e IBA (0,1) adicionados aos meios de cultivo líquido MS. As plântulas foram cultivadas sob fotoperíodo de 16 horas e temperatura de 25 ºC ± 2, durante 90 dias e subcultivos a cada 15 dias. O delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado para todas as variáveis consideradas com 9 tratamentos e 4 repetições, totalizando 36 parcelas, sendo cada parcela composta por 4 plântulas perfazendo um total de 144 plântulas. Foram medidas e analisadas as seguintes características: comprimento da maior folha, número de folhas, número de raízes, comprimento da maior raiz, massa fresca e seca de plântulas e raízes. O BAP promoveu o melhor resultado para as variáveis número de raízes e comprimento da maior raiz. Os tratamentos com NAA e IBA apresentaram o melhor resultado quanto ao comprimento da maior folha, gerando ambos melhores desempenho para a massa de matéria fresca de plântulas / Seedlings from in vitro seed germination of the bromeliad Aechmea blanchetiana were cultured in liquid medium to study growth under influence of different plant growth regulators. Treatments were combined concentrations (mg L-1) of BAP (0.2), Kinetin (0.2), NAA (0.1) and IBA (0.1) added to MS liquid culture media. Seedlings were cultured under 16h photoperiod and 25 ºC ± 2 for 90 days and subcultured every 15 days. Experimental design was completely randomized for all variables, with 9 treatments and 4 replicates totaling 36 plots, each one composed of 4 seedlings, 144 in total. Length of the largest leaf, number of leaves, number of roots, length of the largest root, and fresh and dry matter of seedlings and roots were measured and analyzed. BAP led to the best results for number of roots and length of the largest root. Treatments with NAA and IBA led to the best values as to length of the largest leaf, both resulting in higher values of seedling fresh matter

O bioma Pantanal, no estado de Mato Grosso do Sul, é considerado uma das áreas que sofre os mais fortes impactos antrópicos no estado. Grandes planícies alagadas como o Pantanal, são compostas de diferentes subsistemas, classificados como ecossistemas ou habitats. Dentre as fitofisionomias presentes na região do Pantanal, estão as cangas – afloramentos rochosos ferruginosos formados por material detrítico derivado de rochas próximas ricas em ferro. Em consequência do seu isolamento ecológico e espacial, os afloramentos rochosos são considerados “ilhas terrestres”. A família Bromeliaceae possui uma série de inovações que permitiram sua colonização e especiação em ambientes sob estresse. O gênero Dyckia pertence à subfamília Pitcairnioideae e é o segundo maior gênero dessa. As espécies de Dyckia se caracterizam por serem xeromórficas, rupícolas, adaptadas a ambientes extremos e altamente expostos ao sol, como as cangas. Dyckia excelsa é uma espécie que possui distribuição restrita e foi recentemente descoberta nos afloramentos rochosos ferruginosos localizados no Planalto Residual do Urucum, em Corumbá, Mato Grosso do Sul. Devido à escassez de conhecimentos sobre aspectos genéticos e biológicos da flora Pantaneira, este estudo teve como objetivo geral acessar a diversidade e estrutura genética de populações naturais de Dyckia excelsa, as quais são importantes para compreender a dinâmica evolutiva no Pantanal, assim como estabelecimento de estratégias de conservação de Bromeliaceae e das regiões onde elas ocorrem. Para isso, dados moleculares foram correlacionados com dados geográficos de ocorrência da espécie. Oito marcadores moleculares do tipo microssatélites nucleares e duas sequências de regiões intergênicas plastidiais foram utilizados, buscando acessar padrões contemporâneos e históricos que levaram a diversificação desta espécie. Quanto aos processos contemporâneos, acessados pelo marcador nuclear, a diversidade genética mostrou-se baixa nas populações (HO = 0 a HO = 0,238), padrão encontrado também em outras espécies endêmicas do mesmo gênero. Apesar disto, quase todas as populações não apresentaram desvio do equilíbrio de Hardy-Weinberg, provavelmente devido à auto-incompatibilidade da espécie que leva ao cruzamento obrigatório com outros indivíduos. As populações são altamente estruturadas (FST = 0,437; G’ST = 0,425), sugerindo que a dispersão via pólen entre as cangas é limitada, corroborando a hipótese de isolamento entre ilhas terrestres provido pela mata adjacente. A maior proporção da variação genética é encontrada dentro das populações (54,61%). Uma correlação entre distância genética e distância geográfica foi observada, através do teste de Mantel (P< 0.05; r2 = 0.2926), indicando a presença de isolamento por distância entre os pontos coletados. A análise Bayesiana encontrou um K = 3, que corresponde às ilhas terrestres, separando as populações coletadas em três regiões geográficas. No que diz respeito aos padrões históricos da espécie, acessados pelos marcadores plastidiais, a baixa diversidade de haplótipos e a alta diferenciação entre as populações indica um grande período de isolamento entre as cangas. O mesmo padrão de estruturação genética das análises com dados nucleares foi encontrado, sugerindo que a dispersão via sementes entre os grupos também é limitada, padrão esperado pela morfologia da semente. O tempo de divergência dos haplótipos data do Pleistoceno (1,4 milhões de anos), época em que o Pantanal sofreu grandes modificações em sua paisagem, passando por períodos de aridificação e atividades tectônicas intensas. Apesar disso, não foram observados padrões de expansão ou contração das populações através dos testes de neutralidade e gargalo de garrafa, indicando estabilidade das populações nas cangas. Logo, estes afloramentos provêm oportunidades de refúgio, facilitando a persistência de populações adaptadas a este ambiente. Para estratégias de conservação, é altamente recomendado que D. excelsa seja preservada in situ, em qualquer localidade, já que esta apresenta uma identidade única em todos os locais em que ela se encontra. Exceto por uma pequena população, todas as outras estão em áreas desprotegidas, inclusive em área urbana, o que torna a sua conservação ainda mais desafiadora. O ambiente peculiar em que esta espécie se encontra contribui para a evolução de muitas espécies raras e endêmicas, mostrando a grande importância da conservação das diferentes paisagens do Pantanal. / The Pantanal biome, in the Mato Grosso do Sul state, is considered one of the areas heaviest impacted by humans. Large wetlands such as the Pantanal are composed by many different subsystems, ranked as ecosystems or habitats. The ironstone outcrops, also known as cangas, are ecosystems formed from the weathering product of underlying iron-formation present in the Pantanal region. In consequence of their spatial and ecological isolation, the ironstone outcrops are considered “terrestrial islands”. The family Bromeliaceae has key adaptations that allowed them to colonize arid environments. Dyckia is the second largest genus belonging to the Pitcairnioideae subfamily and its species prefer xeromorphic environments with high sunlight exposure, such as the cangas. Dyckia excelsa has a narrow geographical distribution and was recently described occurring on the ironstone outcrops located in the Urucum Residual Plateau, in Corumbá, Mato Grosso do Sul State. Due to the lack of knowledge about genetic and biological aspects of the Pantanal flora, the general objective in this study was to access the diversity and the structure genetic of natural populations of D. excelsa, which are important for understand the evolutionary dynamics in Pantanal, as well as conservation strategies of Bromeliaceae. For this, molecular data were correlated with the species geographic occurrence. We used eight nuclear microsatellites and two intergenic plastid DNA spacers aiming to access contemporary and historical patterns that led to the diversification of this species For contemporary processes, accessed by the nuclear marker, genetic diversity was low in the populations (HO = 0 to HO = 0.238), pattern also found in other endemic species in this genus. Despite this, almost all populations did not show a deviation from the Hardy-Weinberg equilibrium, probably due to the self-incompatibility of the species that leads to obligatory cross-breeding with other individuals. Populations are highly structured (FST = 0.437; G'ST = 0.425), suggesting that pollen flow between cangas is limited, corroborating the hypothesis of isolation between terrestrial islands provided by adjacent forest. The highest proportion of genetic variation is found within populations (54.61%). A correlation between genetic distance and geographic distance was observed through the Mantel test (P <0.05; r2 = 0.2926), indicating presence of isolation by distance between the collected points. The Bayesian analysis found a K = 3, which correspond to the terrestrial islands, separating the populations collected in three geographic regions. Regarding the historical patterns of the species, accessed by the plastidial marker, the low diversity of haplotypes and the high differentiation between the populations indicates a great period of isolation between the cangas. The same pattern of genetic structure with nuclear data was found, suggesting that seed dispersal between groups is also limited, as expected by the seed morphology. The time of divergence of the haplotypes dates from the Pleistocene (1.4 myA), when the Pantanal experienced major modifications in its landscape, passing through periods of aridification and intense tectonic activities. Despite this, population expansion or contraction patterns were not observed through neutrality and bottleneck tests, indicating population stability in the cangas. Therefore, these outcrops provide opportunities for refuging, enabling the persistence of populations adapted to this environment. For conservation strategies, it is highly recommended that D. excelsa be preserved in situ, in any location, since it has a unique identity wherever it is found. Except for a small population, all others are in unprotected areas, including in urban areas, which makes their conservation even more challenging. The peculiar environment in which this species is found contributes to the evolution of other rare and endemic species, showing the great importance of Pantanal landscapes for conservation purposes.

No gineceu, ocorre o desenvolvimento de esporos e de gametófitos femininos no ovário, e as várias especializações do gineceu promovem sua interação com o gametófito masculino até a fecundação. Pouco se conhece sobre essas interações na porção ovariana do gineceu. Em Bromeliaceae, o detalhamento histológico do estigma e do estilete é inexistente. Para Billbergia, não existem dados embriológicos. Billbergia nutans (Bromeliaceae, Poales) é uma espécie importante como fonte de alimento para os polinizadores durante o inverno e apresenta ameaça de extinção em nível estadual. Este estudo visa ampliar o conhecimento sobre as modificações histológicas do gineceu em angiospermas, em preparação à polinização e fecundação; contribuir para o conhecimento da embriologia de Bromeliaceae; e verificar a presença de limitações ou vantagens reprodutivas durante o desenvolvimento embriológico de B. nutans. As análises foram executadas em Microscopia de Luz, em campo claro e epifluorescência, e em Microscopia Eletrônica de Varredura. Foram realizados testes histoquímicos e a marcação com anticorpos monoclonais para a detecção de compostos químicos. São registrados dados inéditos sobre a embriologia do gênero, a estrutura histológica do gineceu na família, a reconstrução tridimensional do gametófito feminino em monocotiledôneas e a imunolocalização de determinadas pectinas no ovário de angiospermas. A arquitetura do estigma espiral-conduplicado resulta de vários eventos ao longo do desenvolvimento. Os tricomas estigmáticos, o tecido transmissor e o obturador produzem secreção polissacarídica. Os tricomas estigmáticos armazenam sua secreção em bolsões pécticos no interior da parede periclinal externa. As paredes celulares labirínticas caracterizam as células do tecido transmissor e obturador de B. nutans como células de transferência, de composição pecto-celulósica. Há uma dinâmica de amido associada à secreção no gineceu, regulada pelo desenvolvimento. Os grãos de amido são considerados como fonte de moléculas para a produção da secreção, e os inúmeros campos primários de pontoação devem facilitar esse transporte. O obturador de Bromeliaceae é semelhante ao de espécies de Liliaceae e Asparagaceae. Os rudimentos seminais de Bromeliaceae são anátropos, bitegumentados e crassinucelados, com gametófito do tipo Polygonum. Muitos caracteres são sugeridos como úteis para a taxonomia da família. A morfologia do apêndice calazal pode ser um caráter inapropriado para aplicação taxonômica, devido à variabilidade encontrada em B. nutans. Quanto à evolução do rudimento seminal em Bromeliaceae, a subfamília que divergiu mais cedo mostra estados reduzidos de vários caracteres. Alguns caracteres parecem ser homoplásicos na família, podendo ser relevantes se aplicados em níveis taxonômicos inferiores. Em Poales, os tegumentos compostos por duas camadas celulares e o reduzido número de rudimentos seminais são, provavelmente, estados de caráter plesiomórficos. Não foram observadas limitações reprodutivas significativas durante o desenvolvimento do rudimento seminal de B. nutans. A modulação espacial encontrada entre arabinanos, galactanos e proteínas arabinogalactanos (AGPs) no ovário demarca a trajetória porogâmica do tubo polínico em direção ao gametófito feminino. A produção dessas moléculas é regulada pelo desenvolvimento. Possíveis funções das pectinas e AGPs nesses tecidos são discutidas, como a flexibilidade e expansibilidade da parede celular, sinalização e adesão celular, nutrição e atração do tubo polínico. A detecção química dessa trajetória tem sido observada em outras angiospermas, principalmente com relação às AGPs. Contudo, cada espécie possui um conjunto específico de moléculas, aparentemente não relacionado à posição filogenética. Este estudo mostra que o tubo polínico, possivelmente, aproxima-se do rudimento seminal por sinais direcionais sucessivos do gineceu. / In the gynoecium, the development of spores and female gametophytes occurs within the ovary, and the various specializations of the gynoecium promote its interaction with the male gametophyte until fertilization. Little is known about these interactions in the ovarian portion of the gynoecium. In Bromeliaceae, the histological detailing of the stigma and style is unknown. There are no embryological data for Billbergia. Billbergia nutans (Bromeliaceae, Poales) is an important species as a source of food for pollinators during winter and is under threat of extinction at the state level. This study aims to expand the knowledge about the histological changes of the gynoecium in preparation for pollination and fertilization in angiosperms; to contribute to knowledge of the embryology of Bromeliaceae; and to verify the presence of reproductive limitations or advantages in the embryological development of B. nutans. The analyses were performed with Light Microscopy, under bright field and epifluorescence, and in Scanning Electron Microscopy. Histochemical tests and labelling with monoclonal antibodies were performed for the detection of chemical components. Unpublished data are recorded on the embryology of the genus, the histological structure of the gynoecium in the family, the three-dimensional reconstruction of the female gametophyte in monocotyledons and the immunolocalization of certain pectins in the ovary of angiosperms. The architecture of the conduplicate-spiral stigma results from several events throughout the development. The stigmatic trichomes, the transmitting tissue and the obturator produce a polysaccharidic secretion. The stigmatic trichomes store the secretion in pectic pockets inside its outer periclinal wall. The labyrinthic cell walls are composed by cellulose and pectins and characterize the cells of the transmitting tissue and obturator of B. nutans as transfer cells. Starch dynamics associated with secretion are observed in the gynoecium, and are developmentally regulated. The starch grains are considered as a source of molecules for the production of secretion and many primary pit fields may facilitate such transport. The obturator of Bromeliaceae is similar to those of Liliaceae and Asparagaceae species. The ovules of Bromeliaceae are anatropous, bitegmic and crassinucellate, with a Polygonum-type gametophyte. Many characters are suggested as useful for the taxonomy of the family. The morphology of the chalazal appendage may not be an appropriate character for taxonomic use, due to the variability found in B. nutans. Regarding the evolution of the ovule in Bromeliaceae, the earliest-divergent subfamily shows a reduced state of several characters. Some characters appear homoplasious in the family and may be relevant when applied to lower taxonomic levels. Within Poales, the two-layered integuments and the small number of ovules are probably plesiomorphic character states. Reproductive limitations during ovule development of B. nutans were not found to be significant. The spatial modulation found between arabinan, galactan and arabinogalactan proteins (AGPs) in the ovary delineates the porogamic pollen tube pathway into the female gametophyte. The production of these molecules is developmentally regulated. Possible roles for pectins and AGPs in these tissues are discussed, such as the flexibility and expansibility of the cell wall, cell signaling, cell adhesion, nutrition and attraction of the pollen tube. The chemical detection of this pathway has been observed in other angiosperms, especially with respect to AGPs. However, each species has a specific set of molecules, apparently unrelated to the phylogenetic position. This study shows that the pollen tube possibly approaches the ovule by successive directional cues from the gynoecium.

A Família Bromeliaceae abriga espécies de plantas epífitas, saxícolas ou terrestres, que se distribuem do sul dos Estados Unidos até a Patagônia, compreendendo 58 gêneros e em torno de 3140 espécies. É uma das famílias mais diversas ecológica e morfologicamente, tendo surgido no escudo das Guianas há aproximadamente 100 milhões de anos (Ma), e se espalhado por outras regiões das Américas tropical e subtropical em torno de 15 e 10 Ma. O gênero Dyckia apresenta aproximadamente 160 espécies, sendo muitas destas raras e endêmicas. Este gênero é caracterizado pela ausência de ―tanque‖ que acumula água, possibilitando a essas espécies habitar ambientes com condições de seca extrema, como a diagonal seca no centro da América do Sul. O estado do Mato Grosso do Sul, inserido na diagonal seca, tem na sua composição fitogeográfica quatro biomas (Cerrado, Pantanal, Chaco e Mata Atlântica), sendo uma área muito interessante para estudos filogeográficos. Esta dissertação é composta por um manuscrito que busca entender a diversidade genética e a história evolutiva de cinco espécies de Dyckia restritas e endêmicas de uma região que compreende diferentes biomas em comparação com uma congênere de ampla distribuição. No Capítulo II, através de uma abordagem filogeográfica, utilizando dois marcadores plastidiais (cpDNA) e um nuclear (nuDNA), foi estimada a diversidade genética dentro e entre cinco espécies de Dyckia de distribuição restrita (D. grandidentata, D. pottiorum, D. divaricata, D. excelsa e D. exserta), endêmicas do Cerrado e do Pantanal/Chaco, em comparação com a congênere de ampla distribuição (D. leptostachya). Os resultados do cpDNA revelaram que as espécies de distribuição restrita apresentaram uma baixa diversidade genética intra populacional em comparação com a congênere de ampla distribuição, entretanto a diversidade apresentada pelas populações da espécie amplamente distribuída não foi considerada alta, sendo que somente quatro populações apresentaram variação genética. Quando levado em consideração a diversidade total das espécies, os índices de diversidade nas espécies de distribuição restrita variaram de zero à 0,7355 (h) e 0,000988 (π), e quando comparadas com a espécie amplamente distribuída apresentaram menor diversidade, com exceção de Dyckia excelsa, sendo que a alta diversidade desta espécie pode estar relacionada a sua característica de auto incompatibilidade. Os resultados obtidos a partir do nuDNA mostraram uma rede de haplótipos levemente estruturada e uma alta diversidade genética em comparação ao cpDNA, devendo-se provavelmente a alta taxa de recombinação, à alta dispersão via pólen ou ainda à retenção de polimorfismo ancestral. Os resultados de cpDNA apresentaram um baixo compartilhamento de haplótipos e uma alta estruturação, sendo que os haplótipos compartilhados entre D. grandidentata, D. pottiorum e D. divaricata (H1, H3), e entre as populações de D. leptostachya (H5) são provavelmente consequência da retenção de polimorfismo ancestral. O relacionamento genético apresentado pela rede haplotípica do cpDNA evidencia três haplogrupos, um formado pela espécie amplamente distribuída, e os outros dois pelas espécies que ocorrem no Cerrado e no Pantanal/Chaco, indicando que a história biogeográfica destes biomas pode ter influenciado em processos de especiação deste grupo de espécies. A Serra de Maracaju e a diferença na elevação do solo do Cerrado em relação à planície do Pantanal, foram propostas como a principal barreira geográfica que gerou a alta estruturação entre os haplogrupos formados pelas espécies ocorrentes no Cerrado e Pantanal/Chaco. Assim, a preservação dos biomas é vital para a conservação tanto das espécies de Dyckia de distribuição restrita quanto das amplamente distribuídas, garantindo a manutenção da exclusiva diversidade destas populações. / Bromeliaceae family harbors species of epiphytic, saxicol or land plants, which are distributed from the southern of United States to Patagonia, comprising 58 genera with about 3140 species. It is one of the most diverse ecological and morphologically families that arose in the Guiana Shield about 100 milion years ago (Ma), and spread to other regions of the tropical and subtropical Americas around 15 to 10 Ma. Dyckia genus has about 160 species, many of these rare and endemic. This genus is characterized by the absence of a "tank" that accumulates water, enabling these species to inhabit environments with extreme drought conditions, such as ―the dry diagonal‖ in the center of South America. The state of Mato Grosso do Sul, located on dry diagonal, comprises four biomes (Cerrado, Pantanal, Chaco and Atlantic Forest), being one interesting area for phylogeographic studies. This dissertation is composed by one manuscript that seeks to understand the genetic diversity and evolutionary history of five restricted and endemic species from Dyckia genus in a region comprising different biomes, compared with a wide distributed congener. In Chapter II, through a phylogeographic approach, using two plastid markers (cpDNA) and one nuclear (nuDNA), we estimated the genetic diversity within and among Dyckia grandidentata, D. pottiorum, D. divaricata, D. excelsa and D. exserta (restricted species endemic to the Cerrado and the Pantanal / Chaco), comparing with a congener with wide distribution (D. leptostachya). The results from cpDNA showed that restricted distributed species had low intra-populational genetic diversity in comparison with the species widely distributed. However, the diversity presented by the widely distributed species was not considered high, since only four populations showed genetic variation. Considering the total diversity, the restricted distribution species ranged from zero to 0,7355 (h) and 0,000988 (π) , and when compared with widespread species showed minor diversity. The exception was Dyckia excelsa that showed high diversity, fact that could be related with its self incompatibility. The results obtained from nuDNA showed a slightly structured network and a high genetic diversity compared to cpDNA, which may be probably due to high recombination rates, the high dispersion via pollen or the retention of ancestor polymorphism. Also, the cpDNA results showed a low haplotype sharing and high structure, and shared haplotype between D. grandidentata, D. pottiorum and D. divaricata (H1, H3) and populations of D. leptostachya (H5) may be consequence of retention of ancestral polymorphism. The genetic relationship presented by cpDNA haplotype network reveals three haplogroups, one formed by widespread species, and the others by species that occur in Cerrado and in Pantanal / Chaco, indicating that biogeographic history of these biomes may have influenced speciation of this group of species. Serra de Maracaju and the differences in landscape elevation between Cerrado and Pantanal lowland was proposed as the main geographical barrier that generated the high structure between the haplogroups formed by species from Cerrado and Pantanal/Chaco. Thus, the preservation of biomes is imperative for the conservation of Dyckia species, ensuring the maintenance of that exclusive diversity encountered in these populations.