Thesis (Ph. D.)--University of Washington. / Bibliography: l. 181-184.

Sisyrinchium micranthum Cav. est une espèce herbacée, l'une des rares du genre qui est décrite comme annuelle. On la trouve au Brésil dans les états du Rio Grande do Sul (RS), Santa Catarina (SC), Paraná (PR), São Paulo (SP) et Rio de Janeiro (RJ). Cette espèce montre une grande variabilité morphologique signalée dans plusieurs études, et différentes combinaisons de caractères morphologiques peuvent être observées dans la nature. Sur la base de ces combinaisons qui caractérisent les profils de plantes différentes, trois types morphologiques ont été décrits, CI, CII et CIII. Sisyrinchium micranthum a trois niveaux de ploïdie décrits dans la littérature à partir du nombre de base x = 8, 2n = 2x = 16, 2n = 4x = 32 et 2n = 6x = 48. Pour contribuer à la connaissance taxonomique, reproductive et évolutive de l’espèce, cette étude a considéré des caractéristiques génétiques et cytogénétiques de S. micranthum, ainsi que les aspects de la biologie de la reproduction. Pour étudier la structure des populations de S. micranthum dans le sud du Brésil, neuf marqueurs microsatellites ont été isolés à l'aide d'une banque génomique enrichie, et caractérisés dans une population diploïde. A partir de l'analyse de la variabilité génétique avec sept marqueurs pour 583 plantes de 14 localités d’échantillonnage de RS, SC et PR nous avons observé l'existence de populations possédant des individus à différents niveaux de ploïdie. Une origine autopolyploïde a été présumé pour ces polyploïdes. La diversité génique et allélique était à peu près similaire dans la plupart des populations. Le coefficient de consanguinité sur tous les loci a montré que les populations de S. micranthum ont présenté un excès des hétérozygotes (coefficient de consanguinité négative), mais les valeurs de FIS de populations individuelles variaient de -0,273 à 0,454. L'excès d'hétérozygotes peut être dû à un héritage polysomique des autopolyploïdes, ce qui contribue sensiblement à une hétérozygotie élevée. En outre, les populations sont très structurées. Les résultats de l'analyse cytogénétique montrent que la variabilité chez S. micranthum s’exprime aussi en termes d'organisation du génome. En ce qui concerne S. micranthum et les espèces proches S. laxum Otto ex Sims et S. rosulatum E.P. Bicknell, il a été démontré que l'ADNr 18S-26S varie en nombre de loci, avec une réduction importante chez les polyploïdes par rapport aux diploïdes, tandis que le locus 5S a montré une augmentation du nombre de signaux proportionnelle au niveau de ploïdie. Les données sur la taille du génome pour les trois espèces étudiées ont montré une tendance à la baisse du génome monoploïde (1Cx) chez les polyploïdes (« genome downsizing »), ainsi qu’une 18 faible variation inter et intraspécifique de la valeur C. En termes de la biologie de reproduction, l'autofécondation et l’allofécondation ont été observées chez cette espèce. En outre, il a été constaté que des croisements entre différentes catégories morphologiques de S. micranthum ont été possibles puisqu’ils ont abouti à la formation des fruits. De même, les données obtenues suggèrent aussi qu’il n’existe pas une barrière reproductive complète entre S. micranthum et S. laxum. La variabilité génétique de S. micranthum mise en évidence dans cette étude en termes de divergence génétique entre les populations et variation dans le nombre de loci d’ADNr probablement reflètent une relation complexe existante entre la polyploïdie et les aspects de la reproduction de l’espèce. / Sisyrinchium micranthum Cav. é uma planta herbácea, sendo uma das raras espécies do gênero que são descritas como anuais. No Brasil, sua distribuição ocorre ao longo dos estados do Rio Grande do Sul (RS), Santa Catarina (SC), Paraná (PR), São Paulo (SP) e Rio de Janeiro (RJ). A espécie apresenta ampla variabilidade morfológica relatada em vários trabalhos, sendo que diferentes combinações de aspectos morfológicos podem ser observadas na natureza. Baseando-se nessas combinações que caracterizam diversos perfis vegetais, três tipos morfológicos foram descritos, CI, CII e CIII. Sisyrinchium micranthum tem três níveis de ploidia descritos na literatura a partir do número básico x = 8, sendo eles 2n = 2x = 16, 2n = 4x = 32 e 2n = 6x = 48. A fim de contribuir para o conhecimento taxonômico, reprodutivo e evolutivo da espécie, neste trabalho foram investigadas características genéticas e citogenéticas de S. micranthum, assim como aspectos da biologia reprodutiva. Para estudar a estrutura populacional de S. micranthum no sul do Brasil, primeiramente, nove marcadores microssatélites foram isolados usando uma biblioteca genômica enriquecida, e caracterizados em uma população diploide. Posteriormente, a partir da análise da variabilidade genética com sete marcadores para 583 plantas de 14 localidades amostradas nos estados do RS, SC e PR observou-se a existência de populações com indivíduos de diferentes níveis de ploidia, e uma possível origem autopoliploide para os poliploides. As diversidades gênica e alélica foram aproximadamente semelhantes para a maioria dos acessos. O coeficiente de endogamia sobre todos os locos mostrou que S. micranthum apresentou um excesso médio de heterozigotos (valor de coeficiente de endogamia negativo), mas os valores FIS das populações individuais variaram de -0,273 a 0,454. O excesso de heterozigotos poderia ser esperado uma vez que autopoliploides apresentam herança polissômica, o que contribui substancialmente com uma heterozigosidade elevada. Além disso, as populações mostraram-se altamente estruturadas. Os resultados provenientes das análises citogenéticas, mostram que a variabilidade de S. micranthum está presente também em termos de organização do genoma. Considerando S. micranthum e as espécies relacionadas S. laxum Otto ex Sims e S. rosulatum E.P. Bicknell, foi possível verificar que o rDNA 18S-26S varia em número de locos, com notável redução dos mesmos em poliploides em comparação com os diploides, enquanto o loco 5S mostrou aumento proporcional no número de sinais conforme o aumento no nível de ploidia. Os dados relativos ao tamanho do genoma (Cx) para as três espécies estudadas mostraram uma tendência de redução do genoma de diploides para poliploides; e também uma pequena variação inter e intraespecífica com relação ao valor C. Em termos de biologia reprodutiva, foi registrada a ocorrência de autofecundação e fecundação cruzada para a espécie. Além disso, foi verificado que cruzamentos entre as diferentes categorias morfológicas de S. micranthum são compatíveis uma vez que resultaram na formação de frutos. Da mesma forma, os dados obtidos sugerem que S. micranthum e S. laxum não representam táxons totalmente isolados reprodutivamente. A variabilidade genética de S. micranthum encontrada no presente estudo em termos de divergência genética entre populações e de variação do número de locos de rDNA, possivelmente, reflete a complexa relação existente entre a poliploidia e os aspectos reprodutivos da espécie. / Sisyrinchium micranthum Cav. is an herbaceous plant, one of the rare species of the genus which is described as annual. In Brazil, its distribution occurs throughout the states of Rio Grande do Sul (RS), Santa Catarina (SC), Paraná (PR), São Paulo (SP), and Rio de Janeiro (RJ). The species has a wide morphological variability reported in several studies, and different combinations of morphological features can be observed in the wild. Based on these combinations that characterize various plant profiles, three morphological types have been described as CI, CII and CIII. Sisyrinchium micranthum has three ploidy levels described in the literature whose basic number is x = 8, 2n = 2x = 16, 2n = 4x = 32, and 2n = 6x = 48. To contribute to the knowledge on the taxonomy, reproduction and evolution of the species, this study investigated genetic and cytogenetic characteristics of S. micranthum, as well as aspects of reproductive biology. To study the population genetic structure of S. micranthum in southern Brazil, firstly, nine microsatellite markers were isolated using an enriched genomic library, and characterized in a diploid population. Later, from the analysis of genetic variability with seven markers for 583 plants of 14 sampled sites in the states of RS, SC and PR, populations with individuals of different ploidy levels were observed. An autopolyploid origin was presumed for these polyploids. The gene and allelic diversities were rather similar for most of the accessions. The inbreeding coefficient over all loci showed that S. micranthum exhibited an average excess of heterozygotes (negative inbreeding coefficient value), but the FIS values of individual populations ranged from -0.273 to 0.454. The heterozygote excess could be expected since autopolyploids present polysomic inheritance, which contributes substantially for a high heterozygosity. In addition, the populations were highly structured. The results from the cytogenetic analyses, demonstrated that the variability of S. micranthum is also present in terms of genome organization. Regarding S. micranthum and related species S. laxum Otto ex Sims and S. rosulatum E.P. Bicknell, it was verified that the 18S-26S rDNA varies in number of loci, with a notable reduction of the same in polyploids in relation to diploids, while 5S locus showed a proportional increase in the number of signals as increased ploidy level. The data on genome size (Cx) for the three species studied showed a genome downsizing from diploids to polyploids, and also a small inter and intraspecific variation with respect to the C-value. In terms of reproductive biology, selfing and outcrossing were recorded for the species. Furthermore, crossing between different morphological categories 20 of S. micranthum are compatible as resulted in the formation of fruits. Likewise, the data suggest that S. micranthum and S. laxum do not present complete reproductive isolation. The genetic variability of S. micranthum demonstrated in this study in terms of genetic divergence between populations and variation in rDNA loci number possibly reflect the complex relationship between polyploidy and reproductive aspects of the species.

Sisyrinchium palmifolium L. é a espécie do gênero Sisyrinchium L. que apresenta maior distribuição e abundância na região Sul do Brasil. Este estudo busca melhor compreender a espécie S. palmifolium L. subsp. palmifolium e outras espécies pertencentes ao mesmo clado infragenérico através de análises citogenéticas e moleculares. Foram analisados 15 acessos, incluindo-se quatro espécies do clado IV (S. palmifolium subsp. palmifolium, S. decumbens Ravenna, S. nidulare (Hand.-Mazz.) I.M.Johnst e S. rectilineum Ravenna). As análises citológicas compreenderam determinação de número cromossômico, estudo cariotípico, comportamento meiótico, viabilidade e morfologia de pólen, além do conteúdo de DNA. Três das espécies investigadas tiveram seu número cromossômico determinado pela primeira vez, sendo estas diploides (2n = 2x = 18). Tais espécies apresentaram comportamento meiótico regular e alta viabilidade polínica (acima de 87%). Todas as espécies apresentaram grãos de pólen do tipo oblado esferoidal. Os dados relativos ao tamanho de genoma mostraram uma clara diferença entre as quatro espécies estudadas com valores 2C variando de 2.64 pg em S. decumbens a 5.30 pg em S. rectilineum. Tal variação reflete o tamanho dos cromossomos das espécies analisadas. Resultados preliminares de cariótipo revelaram que em S. decumbens os cromossomos variam de pequenos a médios enquanto S. palmifolium subsp. palmifolium e S. rectilineum possuem cromossomos médios a grandes. Apesar de apresentarem tamanhos cromossômicos diferentes, os cariótipos de S. decumbens, S. palmifolium subsp. palmifolium e de S. rectilineum parecem representar arquiteturas semelhantes, sendo que cromossomos submetacêntricos predominam entre as espécies. disso, observou-se que os cariótipos dessas espécies são simétricos. Com relação a Sisyrinchium decumbens, espécie endêmica do Sul do Brasil e com distribuição restrita, foi realizado o estudo da diversidade genética de três populações. Dados de variabilidade intra e interpopulacionais foram obtidos com marcadores de ISSR. Alto polimorfismo e grande variação genética entre indivíduos nas populações foram observados. Valores de FIS = 0,68 e FST = 0,32 indicaram que a maior parte da variação encontra-se ao nível intrapopulacional e não entre as populações. Esses resultados, associados à PCoA, revelaram importante estruturação genética das populações. O teste de Mantel mostrou não haver correlação entre distâncias genéticas e geográficas. O tipo de dispersão das sementes (barocoria, neste caso) e o comportamento dos polinizadores dessa espécie podem estar contribuindo de maneira significativa para que estas populações se mantenham como entidades separadas. Este estudo revela, de forma inédita, a diversidade e estruturação populacional de uma espécie endêmica de Sisyrinchium. Também é reforçada, pelas análises de número cromossômico e de morfologia do grão de pólen, a forte relação filogenética dessa espécie com S. palmifolium subsp. palmifolium, S. nidulare e S. rectilineum, enquanto que as diferenças no tamanho de genoma e de cromossomos possibilitaram a diferenciação das espécies abordadas. / Sisyrinchium palmifolium L. is the most abundant and widely distributed species within Sisyrinchium L. in southern Brazil. This study aims a better comprehension of S. palmifolium L. subsp. palmifolium and other species belonging to the same infrageneric clade through cytogenetical and molecular analyses. Fifteen accessions were assessed which included four species from the clade IV (S. palmifolium subsp. palmifolium, S. decumbens Ravenna, S. nidulare (Hand.-Mazz.) I.M.Johnst and S. rectilineum Ravenna). Cytological analyses included chromosome number determination, karyotype study, meiotic behaviour, pollen viability and morphology, and DNA content. Three of the investigated species had their chromosome number determined for the first time; all of which were diploids (2n = 2x = 18). These species presented stable meiotic behaviour and high pollen viability (over 87%). All species had oblate spheroidal type pollen grains. Data regarding genome size showed a clear difference between the four studied species, which had 2C values ranging from 2.64 pg in S. decumbens to 5.30 pg em S. rectilineum. Such variation reflects the chromosome sizes of the analysed species. Preliminary karyotype results revealed that in S. decumbens, chromosome sizes range from small to medium whereas S. palmifolium subsp. palmifolium and S. rectilineum have medium to large chromosomes. In spite of having different chromosome sizes, S. decumbens, S. palmifolium subsp. palmifolium and S. rectilineum appear to have similar karyotypic architectures, in which there is a predominance of submetacentric chromosomes among the species. We also found that these species have symmetrical karyotypes. Concerning Sisyrinchium decumbens, an endemic species to southern Brazil with restricted distribution, a study on the genetic diversity of three populations was carried out. Data on intra and interpopulational variability were obtained from ISSR markers. High polymorphism and great genetic variability among individuals within populations were observed. FIS and FST values (0.68 and 0.32, respectively) indicated that genetic variation was mostly found at the intrapopulational level rather than among populations. These results, associated with the PCoA, reveal an important genetic structuring of these populations. Mantel test showed no correlation between genetic and geographic distances. The type of seed dispersal (barochory, in this case) and pollinator behaviour may significantly contribute to this species’s population structure. This study reveals, for the first time, the diversity and population structure of an endemic Sisyrinchium species. By means of chromosome number and pollen grain morphology analyses, the strong phylogenetic relations of this species with S. palmifolium subsp. palmifolium, S. nidulare and S. rectilineum is reinforced, while differences in genome sizes and chromosome sizes enabled the differentiation of the species assessed in this work.

Sisyrinchium micranthum Cav. est une espèce herbacée, l'une des rares du genre qui est décrite comme annuelle. On la trouve au Brésil dans les états du Rio Grande do Sul (RS), Santa Catarina (SC), Paraná (PR), São Paulo (SP) et Rio de Janeiro (RJ). Cette espèce montre une grande variabilité morphologique signalée dans plusieurs études, et différentes combinaisons de caractères morphologiques peuvent être observées dans la nature. Sur la base de ces combinaisons qui caractérisent les profils de plantes différentes, trois types morphologiques ont été décrits, CI, CII et CIII. Sisyrinchium micranthum a trois niveaux de ploïdie décrits dans la littérature à partir du nombre de base x = 8, 2n = 2x = 16, 2n = 4x = 32 et 2n = 6x = 48. Pour contribuer à la connaissance taxonomique, reproductive et évolutive de l’espèce, cette étude a considéré des caractéristiques génétiques et cytogénétiques de S. micranthum, ainsi que les aspects de la biologie de la reproduction. Pour étudier la structure des populations de S. micranthum dans le sud du Brésil, neuf marqueurs microsatellites ont été isolés à l'aide d'une banque génomique enrichie, et caractérisés dans une population diploïde. A partir de l'analyse de la variabilité génétique avec sept marqueurs pour 583 plantes de 14 localités d’échantillonnage de RS, SC et PR nous avons observé l'existence de populations possédant des individus à différents niveaux de ploïdie. Une origine autopolyploïde a été présumé pour ces polyploïdes. La diversité génique et allélique était à peu près similaire dans la plupart des populations. Le coefficient de consanguinité sur tous les loci a montré que les populations de S. micranthum ont présenté un excès des hétérozygotes (coefficient de consanguinité négative), mais les valeurs de FIS de populations individuelles variaient de -0,273 à 0,454. L'excès d'hétérozygotes peut être dû à un héritage polysomique des autopolyploïdes, ce qui contribue sensiblement à une hétérozygotie élevée. En outre, les populations sont très structurées. Les résultats de l'analyse cytogénétique montrent que la variabilité chez S. micranthum s’exprime aussi en termes d'organisation du génome. En ce qui concerne S. micranthum et les espèces proches S. laxum Otto ex Sims et S. rosulatum E.P. Bicknell, il a été démontré que l'ADNr 18S-26S varie en nombre de loci, avec une réduction importante chez les polyploïdes par rapport aux diploïdes, tandis que le locus 5S a montré une augmentation du nombre de signaux proportionnelle au niveau de ploïdie. Les données sur la taille du génome pour les trois espèces étudiées ont montré une tendance à la baisse du génome monoploïde (1Cx) chez les polyploïdes (« genome downsizing »), ainsi qu’une 18 faible variation inter et intraspécifique de la valeur C. En termes de la biologie de reproduction, l'autofécondation et l’allofécondation ont été observées chez cette espèce. En outre, il a été constaté que des croisements entre différentes catégories morphologiques de S. micranthum ont été possibles puisqu’ils ont abouti à la formation des fruits. De même, les données obtenues suggèrent aussi qu’il n’existe pas une barrière reproductive complète entre S. micranthum et S. laxum. La variabilité génétique de S. micranthum mise en évidence dans cette étude en termes de divergence génétique entre les populations et variation dans le nombre de loci d’ADNr probablement reflètent une relation complexe existante entre la polyploïdie et les aspects de la reproduction de l’espèce. / Sisyrinchium micranthum Cav. é uma planta herbácea, sendo uma das raras espécies do gênero que são descritas como anuais. No Brasil, sua distribuição ocorre ao longo dos estados do Rio Grande do Sul (RS), Santa Catarina (SC), Paraná (PR), São Paulo (SP) e Rio de Janeiro (RJ). A espécie apresenta ampla variabilidade morfológica relatada em vários trabalhos, sendo que diferentes combinações de aspectos morfológicos podem ser observadas na natureza. Baseando-se nessas combinações que caracterizam diversos perfis vegetais, três tipos morfológicos foram descritos, CI, CII e CIII. Sisyrinchium micranthum tem três níveis de ploidia descritos na literatura a partir do número básico x = 8, sendo eles 2n = 2x = 16, 2n = 4x = 32 e 2n = 6x = 48. A fim de contribuir para o conhecimento taxonômico, reprodutivo e evolutivo da espécie, neste trabalho foram investigadas características genéticas e citogenéticas de S. micranthum, assim como aspectos da biologia reprodutiva. Para estudar a estrutura populacional de S. micranthum no sul do Brasil, primeiramente, nove marcadores microssatélites foram isolados usando uma biblioteca genômica enriquecida, e caracterizados em uma população diploide. Posteriormente, a partir da análise da variabilidade genética com sete marcadores para 583 plantas de 14 localidades amostradas nos estados do RS, SC e PR observou-se a existência de populações com indivíduos de diferentes níveis de ploidia, e uma possível origem autopoliploide para os poliploides. As diversidades gênica e alélica foram aproximadamente semelhantes para a maioria dos acessos. O coeficiente de endogamia sobre todos os locos mostrou que S. micranthum apresentou um excesso médio de heterozigotos (valor de coeficiente de endogamia negativo), mas os valores FIS das populações individuais variaram de -0,273 a 0,454. O excesso de heterozigotos poderia ser esperado uma vez que autopoliploides apresentam herança polissômica, o que contribui substancialmente com uma heterozigosidade elevada. Além disso, as populações mostraram-se altamente estruturadas. Os resultados provenientes das análises citogenéticas, mostram que a variabilidade de S. micranthum está presente também em termos de organização do genoma. Considerando S. micranthum e as espécies relacionadas S. laxum Otto ex Sims e S. rosulatum E.P. Bicknell, foi possível verificar que o rDNA 18S-26S varia em número de locos, com notável redução dos mesmos em poliploides em comparação com os diploides, enquanto o loco 5S mostrou aumento proporcional no número de sinais conforme o aumento no nível de ploidia. Os dados relativos ao tamanho do genoma (Cx) para as três espécies estudadas mostraram uma tendência de redução do genoma de diploides para poliploides; e também uma pequena variação inter e intraespecífica com relação ao valor C. Em termos de biologia reprodutiva, foi registrada a ocorrência de autofecundação e fecundação cruzada para a espécie. Além disso, foi verificado que cruzamentos entre as diferentes categorias morfológicas de S. micranthum são compatíveis uma vez que resultaram na formação de frutos. Da mesma forma, os dados obtidos sugerem que S. micranthum e S. laxum não representam táxons totalmente isolados reprodutivamente. A variabilidade genética de S. micranthum encontrada no presente estudo em termos de divergência genética entre populações e de variação do número de locos de rDNA, possivelmente, reflete a complexa relação existente entre a poliploidia e os aspectos reprodutivos da espécie. / Sisyrinchium micranthum Cav. is an herbaceous plant, one of the rare species of the genus which is described as annual. In Brazil, its distribution occurs throughout the states of Rio Grande do Sul (RS), Santa Catarina (SC), Paraná (PR), São Paulo (SP), and Rio de Janeiro (RJ). The species has a wide morphological variability reported in several studies, and different combinations of morphological features can be observed in the wild. Based on these combinations that characterize various plant profiles, three morphological types have been described as CI, CII and CIII. Sisyrinchium micranthum has three ploidy levels described in the literature whose basic number is x = 8, 2n = 2x = 16, 2n = 4x = 32, and 2n = 6x = 48. To contribute to the knowledge on the taxonomy, reproduction and evolution of the species, this study investigated genetic and cytogenetic characteristics of S. micranthum, as well as aspects of reproductive biology. To study the population genetic structure of S. micranthum in southern Brazil, firstly, nine microsatellite markers were isolated using an enriched genomic library, and characterized in a diploid population. Later, from the analysis of genetic variability with seven markers for 583 plants of 14 sampled sites in the states of RS, SC and PR, populations with individuals of different ploidy levels were observed. An autopolyploid origin was presumed for these polyploids. The gene and allelic diversities were rather similar for most of the accessions. The inbreeding coefficient over all loci showed that S. micranthum exhibited an average excess of heterozygotes (negative inbreeding coefficient value), but the FIS values of individual populations ranged from -0.273 to 0.454. The heterozygote excess could be expected since autopolyploids present polysomic inheritance, which contributes substantially for a high heterozygosity. In addition, the populations were highly structured. The results from the cytogenetic analyses, demonstrated that the variability of S. micranthum is also present in terms of genome organization. Regarding S. micranthum and related species S. laxum Otto ex Sims and S. rosulatum E.P. Bicknell, it was verified that the 18S-26S rDNA varies in number of loci, with a notable reduction of the same in polyploids in relation to diploids, while 5S locus showed a proportional increase in the number of signals as increased ploidy level. The data on genome size (Cx) for the three species studied showed a genome downsizing from diploids to polyploids, and also a small inter and intraspecific variation with respect to the C-value. In terms of reproductive biology, selfing and outcrossing were recorded for the species. Furthermore, crossing between different morphological categories 20 of S. micranthum are compatible as resulted in the formation of fruits. Likewise, the data suggest that S. micranthum and S. laxum do not present complete reproductive isolation. The genetic variability of S. micranthum demonstrated in this study in terms of genetic divergence between populations and variation in rDNA loci number possibly reflect the complex relationship between polyploidy and reproductive aspects of the species.

Sisyrinchium (Sisyrinchieae: Iridoideae: Iridaceae) é o maior gênero em número de espécies de Iridaceae. Este gênero ocorre em todo o continente americano, com o centro de origem e distribuição na América do Sul. Aproximadamente 35% das espécies de Sisyrinchium possuem flores com elaióforos que podem produzir óleos lipídicos como recompensa aos polinizadores. Suas espécies apresentam ampla diversidade morfológica intra e inter-populacional tornando a taxonomia de Sisyrinchium extremamente complicada. Classificações morfológicas dividem o gênero em oito seções, no entanto, recentes estudos filogenéticos identificaram nove clados que pouco se assemelham com as classificações taxonômicas prévias. Dentre os clados de Sisyrinchium, é importante destacar o clado V, formado por pelo menos duas seções: Lenitium e Scirpeocaris. Todas as espécies pertencentes a este clado possuem tricomas produtores de óleos florais (elaióforos) localizados na coluna estaminal. Visando contribuir para o conhecimento da biologia e evolução das espécies de Sisyrinchium, este estudo teve por objetivo investigar a evolução e características genéticas e citogenéticas de diferentes espécies de Sisyrinchium pertencentes ao clado V, além de aspectos da biologia reprodutiva para as duas categorias morfológicas de S. sellowianum. Dados de ISSR (Inter Simple Sequence Repeats) foram obtidos para diferentes espécies do clado V de Sisyrinchium para acessar a variação genética, estrutura populacional e fluxo gênico entre espécies. Dados citogenéticos foram utilizados para determinar o número cromossômico destas espécies. Separadamente, S. sellowianum foi classificada em duas categorias morfológicas devido à variação das populações naturais observadas nesta espécie. Dados de ISSR, número cromossômico, morfologia e viabilidade polínica, além de aspectos reprodutivos foram utilizados para caracterizar as categorias morfológicas de S. sellowianum (CM-I e CM-II). Para o estudo de relacionamento filogenético entre as espécies do clado V de Sisyrinchium foi amostrado um número representativo de espécies com as características deste clado e amplificadas duas regiões de DNA, ITS (nuDNA) e trnQ-rps16(cpDNA). Do estudo filogenético, 4,37% dos caracteres foram filogeneticamente informativos, sendo a região ITS1 a mais informativa. As análises suportaram a monofilia das espécies S. commutatum, S. setaceum, S. sellowianum CM-II e S. scariosum. As demais espécies avaliadas não formaram grupos suportados. Os dados de ISSR indicam que as populações das diferentes espécies de Sisyrinchium encontram-se fortemente estruturadas (FST= θB= 0.51) e não apresentam correlação entre distância genética e geográfica. Três níveis de ploidia foram observados entre as espécies deste clado, com populações diploides (2n= 2x= 18), tetraploides (2n= 4x= 36) e hexaploides (2n= 6x= 54), sendo o número básico x = 9. As populações de S. sellowianum mostraram alta diferenciação genética (FST = 0.46, θB= 0.62). Em relação à distribuição da variação genética, foi observada maior variação intra-populacional (69%) que inter-populacional (31%) na CM-I, enquanto em CM-II, 61% da variação foi observada entre as populações e 39% intra-populacional. Também não foi observada correlação entre distância genética e geográfica para as populações de S. sellowianum. No entanto, uma correlação significativa foi observada entre distância genética e categoria morfológica das populações de S. sellowianum. Quanto ao número cromossômico, CM-I apresentou populações diploides (2n= 2x= 18) e tetraploides (2n= 4x= 36), enquanto CM-II apenas populações diploides (2n= 2x= 18). O estudo polínico revelou diferentes morfologias polínicas em cada categoria morfológica, além de correlação entre tamanho dos grãos de pólen e nível de ploidia na CM-I. As categorias morfológicas de S. sellowianum também se diferenciam em relação ao modo reprodutivo, CM-I é alógama, enquanto CM-II é autógama, não havendo formação de frutos em cruzamentos realizados entre as categorias morfológicas. A alta estruturação populacional pode ser explicada pela distância entre as populações, o que possivelmente reduz o fluxo gênico devido ao comportamento dos polinizadores. Os polinizadores descritos para as espécies de Sisyrinchium produtoras de óleos florais são abelhas coletoras de óleos da família Apidae, tribo Tapinotaspidini, as quais geralmente forrageiam áreas restritas. As categorias morfológicas de S. sellowianum são geneticamente e morfologicamente diferenciadas e refletem seus modos reprodutivos. Os resultados obtidos podem auxiliar na delimitação destas duas categorias morfológicas como duas espécies ou subespécies, o que foi fortemente suportado nas análises filogenéticas. A técnica de ISSR não foi capaz de discriminar as diferentes espécies de Sisyrinchium, assim como os dados obtidos de duas sequências de DNA, os quais discriminaram apenas algumas espécies. Estes estudos indicam que dados genéticos sozinhos não são capazes de delimitar as espécies deste clado, tornando necessária a utilização de diferentes técnicas e abordagens para obter dados evolutivos e de relacionamento filogenético mais acurado, como os gerados para as duas categorias morfológicas de S. sellowianum. / Sisyrinchium (Sisyrinchieae: Iridoideae: Iridaceae) is the largest in number of species of Iridaceae. This genus occurs throughout the American continent, with the center of origin and distribution in South America. Approximately 35% of Sisyrinchium species have flowers with elaiophores that can produce lipid oils as a reward to pollinators. Its species have a wide morphological diversity within and among populations making the taxonomy of Sisyrinchium extremely complicated. Morphological classifications proposed eigth sections to genus, however, recent phylogenetic studies identified nine clades do not correspond to the previous taxonomic classifications. Among the clades of Sisyrinchium, it is important to highlight the clade V, formed by at least two sections: Lenitium and Scirpeocaris. All species belonging to this clade possess trichomes producers of floral oils (elaiophores) located in the staminal column. Aiming to contribute for the understanding of the biology and evolution of Sisyrinchium species, this study investigated the evolution and genetic plus cytogenetic traits of different species belonging to the clade V, and aspects of reproductive biology for the two morphological categories of S. sellowianum. ISSR data were obtained for the different species of Sisyrinchium clade V in order to assess genetic variation, population structure and gene flow among species. Cytogenetic data were used to determine the chromosome number of these species. Separately, S. sellowianum was classified into two categories due to morphological variation in natural populations observed in this species. ISSR data, chromosome number, morphology and viability pollen plus reproductive parameters were used to characterize the morphological categories of S. sellowianum (MC-I and MC-II). To evidence the phylogenetic relationships among species of Sisyrinchium of clade V a representative number of species was sampled with the characteristics of this clade and amplified two DNA regions, ITS (nuDNA) and trnQ-rps16 (cpDNA). Concerning the phylogenetic study, 4.37% of the characters were phylogenetically informative, with the ITS1 the most informative. The analysis supported the monophyly of the species S. commutatum, S. setaceum, S. sellowianum MC-II and S. scariosum. The other species did not form supported groups. ISSR data indicate that populations of different species of Sisyrinchium are strongly structured (FST= θB= 0.51) and no correlation between genetic and geographic distances. Three ploidy levels were observed among species of this clade, with diploid (2n= 2x= 18), tetraploid (2n= 4x= 36) and hexaploid (2n= 6x= 54) populations, with the basic number x = 9. The populations of S. sellowianum showed high genetic differentiation (FST = 0.46, θB= 0.62). Regarding the distribution of genetic variation, greater intra-population variation (69%) that inter-population (31%) was observed in MC-I, while the MC-II, 61% of the variation was observed among populations and 39% intra-population. Also no correlation between genetic and geographic distance was observed for the populations of S. sellowianum. However, a significant correlation between genetic distance and morphological category of the populations of S. sellowianum was observed. Regarding the chromosome number, MC-I showed diploid (2n= 2x= 18) and tetraploid (2n= 4x= 36) populations, while MC-II only diploid (2n= 2x= 18) populations. The pollen study revealed different pollen morphologies in each morphological category, and correlation between pollen pollen size and ploidy level in MC-I. Morphological categories of S. sellowianum also differ in relation to the reproductive mode, MC-I is alogamous, while MC-II is autogamous, with no fruit development in crosses made between morphological categories. The high population structure can be explained by distance among populations, which possibly reduces gene flow due to the behavior of pollinators. Pollinators described for the species of Sisyrinchium producing floral oils are oil-bees of the family Apidae, tribe Tapinotaspidini, which generally restricted foraging areas. Morphological categories of S. sellowianum are genetically and morphologically differentiated and reflect their mating systems. The results can assist in the delimitation of two morphological categories such as two species or subspecies, which was supported highly in phylogenetic analysis. The ISSR technique was not able to discriminate different species of Sisyrinchium, as well as the data obtained by the two DNA sequences, which discriminate only a few species. These studies suggest that genetic data alone are not able to delimit species of this clade, making necessary the use of different techniques and approaches to obtain evolutionary and phylogenetic relationship more accurate, as those generated for the two morphological categories of S. sellowianum.

Sisyrinchium (Sisyrinchieae: Iridoideae: Iridaceae) é o maior gênero em número de espécies de Iridaceae. Este gênero ocorre em todo o continente americano, com o centro de origem e distribuição na América do Sul. Aproximadamente 35% das espécies de Sisyrinchium possuem flores com elaióforos que podem produzir óleos lipídicos como recompensa aos polinizadores. Suas espécies apresentam ampla diversidade morfológica intra e inter-populacional tornando a taxonomia de Sisyrinchium extremamente complicada. Classificações morfológicas dividem o gênero em oito seções, no entanto, recentes estudos filogenéticos identificaram nove clados que pouco se assemelham com as classificações taxonômicas prévias. Dentre os clados de Sisyrinchium, é importante destacar o clado V, formado por pelo menos duas seções: Lenitium e Scirpeocaris. Todas as espécies pertencentes a este clado possuem tricomas produtores de óleos florais (elaióforos) localizados na coluna estaminal. Visando contribuir para o conhecimento da biologia e evolução das espécies de Sisyrinchium, este estudo teve por objetivo investigar a evolução e características genéticas e citogenéticas de diferentes espécies de Sisyrinchium pertencentes ao clado V, além de aspectos da biologia reprodutiva para as duas categorias morfológicas de S. sellowianum. Dados de ISSR (Inter Simple Sequence Repeats) foram obtidos para diferentes espécies do clado V de Sisyrinchium para acessar a variação genética, estrutura populacional e fluxo gênico entre espécies. Dados citogenéticos foram utilizados para determinar o número cromossômico destas espécies. Separadamente, S. sellowianum foi classificada em duas categorias morfológicas devido à variação das populações naturais observadas nesta espécie. Dados de ISSR, número cromossômico, morfologia e viabilidade polínica, além de aspectos reprodutivos foram utilizados para caracterizar as categorias morfológicas de S. sellowianum (CM-I e CM-II). Para o estudo de relacionamento filogenético entre as espécies do clado V de Sisyrinchium foi amostrado um número representativo de espécies com as características deste clado e amplificadas duas regiões de DNA, ITS (nuDNA) e trnQ-rps16(cpDNA). Do estudo filogenético, 4,37% dos caracteres foram filogeneticamente informativos, sendo a região ITS1 a mais informativa. As análises suportaram a monofilia das espécies S. commutatum, S. setaceum, S. sellowianum CM-II e S. scariosum. As demais espécies avaliadas não formaram grupos suportados. Os dados de ISSR indicam que as populações das diferentes espécies de Sisyrinchium encontram-se fortemente estruturadas (FST= θB= 0.51) e não apresentam correlação entre distância genética e geográfica. Três níveis de ploidia foram observados entre as espécies deste clado, com populações diploides (2n= 2x= 18), tetraploides (2n= 4x= 36) e hexaploides (2n= 6x= 54), sendo o número básico x = 9. As populações de S. sellowianum mostraram alta diferenciação genética (FST = 0.46, θB= 0.62). Em relação à distribuição da variação genética, foi observada maior variação intra-populacional (69%) que inter-populacional (31%) na CM-I, enquanto em CM-II, 61% da variação foi observada entre as populações e 39% intra-populacional. Também não foi observada correlação entre distância genética e geográfica para as populações de S. sellowianum. No entanto, uma correlação significativa foi observada entre distância genética e categoria morfológica das populações de S. sellowianum. Quanto ao número cromossômico, CM-I apresentou populações diploides (2n= 2x= 18) e tetraploides (2n= 4x= 36), enquanto CM-II apenas populações diploides (2n= 2x= 18). O estudo polínico revelou diferentes morfologias polínicas em cada categoria morfológica, além de correlação entre tamanho dos grãos de pólen e nível de ploidia na CM-I. As categorias morfológicas de S. sellowianum também se diferenciam em relação ao modo reprodutivo, CM-I é alógama, enquanto CM-II é autógama, não havendo formação de frutos em cruzamentos realizados entre as categorias morfológicas. A alta estruturação populacional pode ser explicada pela distância entre as populações, o que possivelmente reduz o fluxo gênico devido ao comportamento dos polinizadores. Os polinizadores descritos para as espécies de Sisyrinchium produtoras de óleos florais são abelhas coletoras de óleos da família Apidae, tribo Tapinotaspidini, as quais geralmente forrageiam áreas restritas. As categorias morfológicas de S. sellowianum são geneticamente e morfologicamente diferenciadas e refletem seus modos reprodutivos. Os resultados obtidos podem auxiliar na delimitação destas duas categorias morfológicas como duas espécies ou subespécies, o que foi fortemente suportado nas análises filogenéticas. A técnica de ISSR não foi capaz de discriminar as diferentes espécies de Sisyrinchium, assim como os dados obtidos de duas sequências de DNA, os quais discriminaram apenas algumas espécies. Estes estudos indicam que dados genéticos sozinhos não são capazes de delimitar as espécies deste clado, tornando necessária a utilização de diferentes técnicas e abordagens para obter dados evolutivos e de relacionamento filogenético mais acurado, como os gerados para as duas categorias morfológicas de S. sellowianum. / Sisyrinchium (Sisyrinchieae: Iridoideae: Iridaceae) is the largest in number of species of Iridaceae. This genus occurs throughout the American continent, with the center of origin and distribution in South America. Approximately 35% of Sisyrinchium species have flowers with elaiophores that can produce lipid oils as a reward to pollinators. Its species have a wide morphological diversity within and among populations making the taxonomy of Sisyrinchium extremely complicated. Morphological classifications proposed eigth sections to genus, however, recent phylogenetic studies identified nine clades do not correspond to the previous taxonomic classifications. Among the clades of Sisyrinchium, it is important to highlight the clade V, formed by at least two sections: Lenitium and Scirpeocaris. All species belonging to this clade possess trichomes producers of floral oils (elaiophores) located in the staminal column. Aiming to contribute for the understanding of the biology and evolution of Sisyrinchium species, this study investigated the evolution and genetic plus cytogenetic traits of different species belonging to the clade V, and aspects of reproductive biology for the two morphological categories of S. sellowianum. ISSR data were obtained for the different species of Sisyrinchium clade V in order to assess genetic variation, population structure and gene flow among species. Cytogenetic data were used to determine the chromosome number of these species. Separately, S. sellowianum was classified into two categories due to morphological variation in natural populations observed in this species. ISSR data, chromosome number, morphology and viability pollen plus reproductive parameters were used to characterize the morphological categories of S. sellowianum (MC-I and MC-II). To evidence the phylogenetic relationships among species of Sisyrinchium of clade V a representative number of species was sampled with the characteristics of this clade and amplified two DNA regions, ITS (nuDNA) and trnQ-rps16 (cpDNA). Concerning the phylogenetic study, 4.37% of the characters were phylogenetically informative, with the ITS1 the most informative. The analysis supported the monophyly of the species S. commutatum, S. setaceum, S. sellowianum MC-II and S. scariosum. The other species did not form supported groups. ISSR data indicate that populations of different species of Sisyrinchium are strongly structured (FST= θB= 0.51) and no correlation between genetic and geographic distances. Three ploidy levels were observed among species of this clade, with diploid (2n= 2x= 18), tetraploid (2n= 4x= 36) and hexaploid (2n= 6x= 54) populations, with the basic number x = 9. The populations of S. sellowianum showed high genetic differentiation (FST = 0.46, θB= 0.62). Regarding the distribution of genetic variation, greater intra-population variation (69%) that inter-population (31%) was observed in MC-I, while the MC-II, 61% of the variation was observed among populations and 39% intra-population. Also no correlation between genetic and geographic distance was observed for the populations of S. sellowianum. However, a significant correlation between genetic distance and morphological category of the populations of S. sellowianum was observed. Regarding the chromosome number, MC-I showed diploid (2n= 2x= 18) and tetraploid (2n= 4x= 36) populations, while MC-II only diploid (2n= 2x= 18) populations. The pollen study revealed different pollen morphologies in each morphological category, and correlation between pollen pollen size and ploidy level in MC-I. Morphological categories of S. sellowianum also differ in relation to the reproductive mode, MC-I is alogamous, while MC-II is autogamous, with no fruit development in crosses made between morphological categories. The high population structure can be explained by distance among populations, which possibly reduces gene flow due to the behavior of pollinators. Pollinators described for the species of Sisyrinchium producing floral oils are oil-bees of the family Apidae, tribe Tapinotaspidini, which generally restricted foraging areas. Morphological categories of S. sellowianum are genetically and morphologically differentiated and reflect their mating systems. The results can assist in the delimitation of two morphological categories such as two species or subspecies, which was supported highly in phylogenetic analysis. The ISSR technique was not able to discriminate different species of Sisyrinchium, as well as the data obtained by the two DNA sequences, which discriminate only a few species. These studies suggest that genetic data alone are not able to delimit species of this clade, making necessary the use of different techniques and approaches to obtain evolutionary and phylogenetic relationship more accurate, as those generated for the two morphological categories of S. sellowianum.

Sisyrinchium micranthum Cav. est une espèce herbacée, l'une des rares du genre qui est décrite comme annuelle. On la trouve au Brésil dans les états du Rio Grande do Sul (RS), Santa Catarina (SC), Paraná (PR), São Paulo (SP) et Rio de Janeiro (RJ). Cette espèce montre une grande variabilité morphologique signalée dans plusieurs études, et différentes combinaisons de caractères morphologiques peuvent être observées dans la nature. Sur la base de ces combinaisons qui caractérisent les profils de plantes différentes, trois types morphologiques ont été décrits, CI, CII et CIII. Sisyrinchium micranthum a trois niveaux de ploïdie décrits dans la littérature à partir du nombre de base x = 8, 2n = 2x = 16, 2n = 4x = 32 et 2n = 6x = 48. Pour contribuer à la connaissance taxonomique, reproductive et évolutive de l’espèce, cette étude a considéré des caractéristiques génétiques et cytogénétiques de S. micranthum, ainsi que les aspects de la biologie de la reproduction. Pour étudier la structure des populations de S. micranthum dans le sud du Brésil, neuf marqueurs microsatellites ont été isolés à l'aide d'une banque génomique enrichie, et caractérisés dans une population diploïde. A partir de l'analyse de la variabilité génétique avec sept marqueurs pour 583 plantes de 14 localités d’échantillonnage de RS, SC et PR nous avons observé l'existence de populations possédant des individus à différents niveaux de ploïdie. Une origine autopolyploïde a été présumé pour ces polyploïdes. La diversité génique et allélique était à peu près similaire dans la plupart des populations. Le coefficient de consanguinité sur tous les loci a montré que les populations de S. micranthum ont présenté un excès des hétérozygotes (coefficient de consanguinité négative), mais les valeurs de FIS de populations individuelles variaient de -0,273 à 0,454. L'excès d'hétérozygotes peut être dû à un héritage polysomique des autopolyploïdes, ce qui contribue sensiblement à une hétérozygotie élevée. En outre, les populations sont très structurées. Les résultats de l'analyse cytogénétique montrent que la variabilité chez S. micranthum s’exprime aussi en termes d'organisation du génome. En ce qui concerne S. micranthum et les espèces proches S. laxum Otto ex Sims et S. rosulatum E.P. Bicknell, il a été démontré que l'ADNr 18S-26S varie en nombre de loci, avec une réduction importante chez les polyploïdes par rapport aux diploïdes, tandis que le locus 5S a montré une augmentation du nombre de signaux proportionnelle au niveau de ploïdie. Les données sur la taille du génome pour les trois espèces étudiées ont montré une tendance à la baisse du génome monoploïde (1Cx) chez les polyploïdes (« genome downsizing »), ainsi qu’une 18 faible variation inter et intraspécifique de la valeur C. En termes de la biologie de reproduction, l'autofécondation et l’allofécondation ont été observées chez cette espèce. En outre, il a été constaté que des croisements entre différentes catégories morphologiques de S. micranthum ont été possibles puisqu’ils ont abouti à la formation des fruits. De même, les données obtenues suggèrent aussi qu’il n’existe pas une barrière reproductive complète entre S. micranthum et S. laxum. La variabilité génétique de S. micranthum mise en évidence dans cette étude en termes de divergence génétique entre les populations et variation dans le nombre de loci d’ADNr probablement reflètent une relation complexe existante entre la polyploïdie et les aspects de la reproduction de l’espèce. / Sisyrinchium micranthum Cav. é uma planta herbácea, sendo uma das raras espécies do gênero que são descritas como anuais. No Brasil, sua distribuição ocorre ao longo dos estados do Rio Grande do Sul (RS), Santa Catarina (SC), Paraná (PR), São Paulo (SP) e Rio de Janeiro (RJ). A espécie apresenta ampla variabilidade morfológica relatada em vários trabalhos, sendo que diferentes combinações de aspectos morfológicos podem ser observadas na natureza. Baseando-se nessas combinações que caracterizam diversos perfis vegetais, três tipos morfológicos foram descritos, CI, CII e CIII. Sisyrinchium micranthum tem três níveis de ploidia descritos na literatura a partir do número básico x = 8, sendo eles 2n = 2x = 16, 2n = 4x = 32 e 2n = 6x = 48. A fim de contribuir para o conhecimento taxonômico, reprodutivo e evolutivo da espécie, neste trabalho foram investigadas características genéticas e citogenéticas de S. micranthum, assim como aspectos da biologia reprodutiva. Para estudar a estrutura populacional de S. micranthum no sul do Brasil, primeiramente, nove marcadores microssatélites foram isolados usando uma biblioteca genômica enriquecida, e caracterizados em uma população diploide. Posteriormente, a partir da análise da variabilidade genética com sete marcadores para 583 plantas de 14 localidades amostradas nos estados do RS, SC e PR observou-se a existência de populações com indivíduos de diferentes níveis de ploidia, e uma possível origem autopoliploide para os poliploides. As diversidades gênica e alélica foram aproximadamente semelhantes para a maioria dos acessos. O coeficiente de endogamia sobre todos os locos mostrou que S. micranthum apresentou um excesso médio de heterozigotos (valor de coeficiente de endogamia negativo), mas os valores FIS das populações individuais variaram de -0,273 a 0,454. O excesso de heterozigotos poderia ser esperado uma vez que autopoliploides apresentam herança polissômica, o que contribui substancialmente com uma heterozigosidade elevada. Além disso, as populações mostraram-se altamente estruturadas. Os resultados provenientes das análises citogenéticas, mostram que a variabilidade de S. micranthum está presente também em termos de organização do genoma. Considerando S. micranthum e as espécies relacionadas S. laxum Otto ex Sims e S. rosulatum E.P. Bicknell, foi possível verificar que o rDNA 18S-26S varia em número de locos, com notável redução dos mesmos em poliploides em comparação com os diploides, enquanto o loco 5S mostrou aumento proporcional no número de sinais conforme o aumento no nível de ploidia. Os dados relativos ao tamanho do genoma (Cx) para as três espécies estudadas mostraram uma tendência de redução do genoma de diploides para poliploides; e também uma pequena variação inter e intraespecífica com relação ao valor C. Em termos de biologia reprodutiva, foi registrada a ocorrência de autofecundação e fecundação cruzada para a espécie. Além disso, foi verificado que cruzamentos entre as diferentes categorias morfológicas de S. micranthum são compatíveis uma vez que resultaram na formação de frutos. Da mesma forma, os dados obtidos sugerem que S. micranthum e S. laxum não representam táxons totalmente isolados reprodutivamente. A variabilidade genética de S. micranthum encontrada no presente estudo em termos de divergência genética entre populações e de variação do número de locos de rDNA, possivelmente, reflete a complexa relação existente entre a poliploidia e os aspectos reprodutivos da espécie. / Sisyrinchium micranthum Cav. is an herbaceous plant, one of the rare species of the genus which is described as annual. In Brazil, its distribution occurs throughout the states of Rio Grande do Sul (RS), Santa Catarina (SC), Paraná (PR), São Paulo (SP), and Rio de Janeiro (RJ). The species has a wide morphological variability reported in several studies, and different combinations of morphological features can be observed in the wild. Based on these combinations that characterize various plant profiles, three morphological types have been described as CI, CII and CIII. Sisyrinchium micranthum has three ploidy levels described in the literature whose basic number is x = 8, 2n = 2x = 16, 2n = 4x = 32, and 2n = 6x = 48. To contribute to the knowledge on the taxonomy, reproduction and evolution of the species, this study investigated genetic and cytogenetic characteristics of S. micranthum, as well as aspects of reproductive biology. To study the population genetic structure of S. micranthum in southern Brazil, firstly, nine microsatellite markers were isolated using an enriched genomic library, and characterized in a diploid population. Later, from the analysis of genetic variability with seven markers for 583 plants of 14 sampled sites in the states of RS, SC and PR, populations with individuals of different ploidy levels were observed. An autopolyploid origin was presumed for these polyploids. The gene and allelic diversities were rather similar for most of the accessions. The inbreeding coefficient over all loci showed that S. micranthum exhibited an average excess of heterozygotes (negative inbreeding coefficient value), but the FIS values of individual populations ranged from -0.273 to 0.454. The heterozygote excess could be expected since autopolyploids present polysomic inheritance, which contributes substantially for a high heterozygosity. In addition, the populations were highly structured. The results from the cytogenetic analyses, demonstrated that the variability of S. micranthum is also present in terms of genome organization. Regarding S. micranthum and related species S. laxum Otto ex Sims and S. rosulatum E.P. Bicknell, it was verified that the 18S-26S rDNA varies in number of loci, with a notable reduction of the same in polyploids in relation to diploids, while 5S locus showed a proportional increase in the number of signals as increased ploidy level. The data on genome size (Cx) for the three species studied showed a genome downsizing from diploids to polyploids, and also a small inter and intraspecific variation with respect to the C-value. In terms of reproductive biology, selfing and outcrossing were recorded for the species. Furthermore, crossing between different morphological categories 20 of S. micranthum are compatible as resulted in the formation of fruits. Likewise, the data suggest that S. micranthum and S. laxum do not present complete reproductive isolation. The genetic variability of S. micranthum demonstrated in this study in terms of genetic divergence between populations and variation in rDNA loci number possibly reflect the complex relationship between polyploidy and reproductive aspects of the species.

Sisyrinchium palmifolium L. é a espécie do gênero Sisyrinchium L. que apresenta maior distribuição e abundância na região Sul do Brasil. Este estudo busca melhor compreender a espécie S. palmifolium L. subsp. palmifolium e outras espécies pertencentes ao mesmo clado infragenérico através de análises citogenéticas e moleculares. Foram analisados 15 acessos, incluindo-se quatro espécies do clado IV (S. palmifolium subsp. palmifolium, S. decumbens Ravenna, S. nidulare (Hand.-Mazz.) I.M.Johnst e S. rectilineum Ravenna). As análises citológicas compreenderam determinação de número cromossômico, estudo cariotípico, comportamento meiótico, viabilidade e morfologia de pólen, além do conteúdo de DNA. Três das espécies investigadas tiveram seu número cromossômico determinado pela primeira vez, sendo estas diploides (2n = 2x = 18). Tais espécies apresentaram comportamento meiótico regular e alta viabilidade polínica (acima de 87%). Todas as espécies apresentaram grãos de pólen do tipo oblado esferoidal. Os dados relativos ao tamanho de genoma mostraram uma clara diferença entre as quatro espécies estudadas com valores 2C variando de 2.64 pg em S. decumbens a 5.30 pg em S. rectilineum. Tal variação reflete o tamanho dos cromossomos das espécies analisadas. Resultados preliminares de cariótipo revelaram que em S. decumbens os cromossomos variam de pequenos a médios enquanto S. palmifolium subsp. palmifolium e S. rectilineum possuem cromossomos médios a grandes. Apesar de apresentarem tamanhos cromossômicos diferentes, os cariótipos de S. decumbens, S. palmifolium subsp. palmifolium e de S. rectilineum parecem representar arquiteturas semelhantes, sendo que cromossomos submetacêntricos predominam entre as espécies. disso, observou-se que os cariótipos dessas espécies são simétricos. Com relação a Sisyrinchium decumbens, espécie endêmica do Sul do Brasil e com distribuição restrita, foi realizado o estudo da diversidade genética de três populações. Dados de variabilidade intra e interpopulacionais foram obtidos com marcadores de ISSR. Alto polimorfismo e grande variação genética entre indivíduos nas populações foram observados. Valores de FIS = 0,68 e FST = 0,32 indicaram que a maior parte da variação encontra-se ao nível intrapopulacional e não entre as populações. Esses resultados, associados à PCoA, revelaram importante estruturação genética das populações. O teste de Mantel mostrou não haver correlação entre distâncias genéticas e geográficas. O tipo de dispersão das sementes (barocoria, neste caso) e o comportamento dos polinizadores dessa espécie podem estar contribuindo de maneira significativa para que estas populações se mantenham como entidades separadas. Este estudo revela, de forma inédita, a diversidade e estruturação populacional de uma espécie endêmica de Sisyrinchium. Também é reforçada, pelas análises de número cromossômico e de morfologia do grão de pólen, a forte relação filogenética dessa espécie com S. palmifolium subsp. palmifolium, S. nidulare e S. rectilineum, enquanto que as diferenças no tamanho de genoma e de cromossomos possibilitaram a diferenciação das espécies abordadas. / Sisyrinchium palmifolium L. is the most abundant and widely distributed species within Sisyrinchium L. in southern Brazil. This study aims a better comprehension of S. palmifolium L. subsp. palmifolium and other species belonging to the same infrageneric clade through cytogenetical and molecular analyses. Fifteen accessions were assessed which included four species from the clade IV (S. palmifolium subsp. palmifolium, S. decumbens Ravenna, S. nidulare (Hand.-Mazz.) I.M.Johnst and S. rectilineum Ravenna). Cytological analyses included chromosome number determination, karyotype study, meiotic behaviour, pollen viability and morphology, and DNA content. Three of the investigated species had their chromosome number determined for the first time; all of which were diploids (2n = 2x = 18). These species presented stable meiotic behaviour and high pollen viability (over 87%). All species had oblate spheroidal type pollen grains. Data regarding genome size showed a clear difference between the four studied species, which had 2C values ranging from 2.64 pg in S. decumbens to 5.30 pg em S. rectilineum. Such variation reflects the chromosome sizes of the analysed species. Preliminary karyotype results revealed that in S. decumbens, chromosome sizes range from small to medium whereas S. palmifolium subsp. palmifolium and S. rectilineum have medium to large chromosomes. In spite of having different chromosome sizes, S. decumbens, S. palmifolium subsp. palmifolium and S. rectilineum appear to have similar karyotypic architectures, in which there is a predominance of submetacentric chromosomes among the species. We also found that these species have symmetrical karyotypes. Concerning Sisyrinchium decumbens, an endemic species to southern Brazil with restricted distribution, a study on the genetic diversity of three populations was carried out. Data on intra and interpopulational variability were obtained from ISSR markers. High polymorphism and great genetic variability among individuals within populations were observed. FIS and FST values (0.68 and 0.32, respectively) indicated that genetic variation was mostly found at the intrapopulational level rather than among populations. These results, associated with the PCoA, reveal an important genetic structuring of these populations. Mantel test showed no correlation between genetic and geographic distances. The type of seed dispersal (barochory, in this case) and pollinator behaviour may significantly contribute to this species’s population structure. This study reveals, for the first time, the diversity and population structure of an endemic Sisyrinchium species. By means of chromosome number and pollen grain morphology analyses, the strong phylogenetic relations of this species with S. palmifolium subsp. palmifolium, S. nidulare and S. rectilineum is reinforced, while differences in genome sizes and chromosome sizes enabled the differentiation of the species assessed in this work.

Sisyrinchium palmifolium L. é a espécie do gênero Sisyrinchium L. que apresenta maior distribuição e abundância na região Sul do Brasil. Este estudo busca melhor compreender a espécie S. palmifolium L. subsp. palmifolium e outras espécies pertencentes ao mesmo clado infragenérico através de análises citogenéticas e moleculares. Foram analisados 15 acessos, incluindo-se quatro espécies do clado IV (S. palmifolium subsp. palmifolium, S. decumbens Ravenna, S. nidulare (Hand.-Mazz.) I.M.Johnst e S. rectilineum Ravenna). As análises citológicas compreenderam determinação de número cromossômico, estudo cariotípico, comportamento meiótico, viabilidade e morfologia de pólen, além do conteúdo de DNA. Três das espécies investigadas tiveram seu número cromossômico determinado pela primeira vez, sendo estas diploides (2n = 2x = 18). Tais espécies apresentaram comportamento meiótico regular e alta viabilidade polínica (acima de 87%). Todas as espécies apresentaram grãos de pólen do tipo oblado esferoidal. Os dados relativos ao tamanho de genoma mostraram uma clara diferença entre as quatro espécies estudadas com valores 2C variando de 2.64 pg em S. decumbens a 5.30 pg em S. rectilineum. Tal variação reflete o tamanho dos cromossomos das espécies analisadas. Resultados preliminares de cariótipo revelaram que em S. decumbens os cromossomos variam de pequenos a médios enquanto S. palmifolium subsp. palmifolium e S. rectilineum possuem cromossomos médios a grandes. Apesar de apresentarem tamanhos cromossômicos diferentes, os cariótipos de S. decumbens, S. palmifolium subsp. palmifolium e de S. rectilineum parecem representar arquiteturas semelhantes, sendo que cromossomos submetacêntricos predominam entre as espécies. disso, observou-se que os cariótipos dessas espécies são simétricos. Com relação a Sisyrinchium decumbens, espécie endêmica do Sul do Brasil e com distribuição restrita, foi realizado o estudo da diversidade genética de três populações. Dados de variabilidade intra e interpopulacionais foram obtidos com marcadores de ISSR. Alto polimorfismo e grande variação genética entre indivíduos nas populações foram observados. Valores de FIS = 0,68 e FST = 0,32 indicaram que a maior parte da variação encontra-se ao nível intrapopulacional e não entre as populações. Esses resultados, associados à PCoA, revelaram importante estruturação genética das populações. O teste de Mantel mostrou não haver correlação entre distâncias genéticas e geográficas. O tipo de dispersão das sementes (barocoria, neste caso) e o comportamento dos polinizadores dessa espécie podem estar contribuindo de maneira significativa para que estas populações se mantenham como entidades separadas. Este estudo revela, de forma inédita, a diversidade e estruturação populacional de uma espécie endêmica de Sisyrinchium. Também é reforçada, pelas análises de número cromossômico e de morfologia do grão de pólen, a forte relação filogenética dessa espécie com S. palmifolium subsp. palmifolium, S. nidulare e S. rectilineum, enquanto que as diferenças no tamanho de genoma e de cromossomos possibilitaram a diferenciação das espécies abordadas. / Sisyrinchium palmifolium L. is the most abundant and widely distributed species within Sisyrinchium L. in southern Brazil. This study aims a better comprehension of S. palmifolium L. subsp. palmifolium and other species belonging to the same infrageneric clade through cytogenetical and molecular analyses. Fifteen accessions were assessed which included four species from the clade IV (S. palmifolium subsp. palmifolium, S. decumbens Ravenna, S. nidulare (Hand.-Mazz.) I.M.Johnst and S. rectilineum Ravenna). Cytological analyses included chromosome number determination, karyotype study, meiotic behaviour, pollen viability and morphology, and DNA content. Three of the investigated species had their chromosome number determined for the first time; all of which were diploids (2n = 2x = 18). These species presented stable meiotic behaviour and high pollen viability (over 87%). All species had oblate spheroidal type pollen grains. Data regarding genome size showed a clear difference between the four studied species, which had 2C values ranging from 2.64 pg in S. decumbens to 5.30 pg em S. rectilineum. Such variation reflects the chromosome sizes of the analysed species. Preliminary karyotype results revealed that in S. decumbens, chromosome sizes range from small to medium whereas S. palmifolium subsp. palmifolium and S. rectilineum have medium to large chromosomes. In spite of having different chromosome sizes, S. decumbens, S. palmifolium subsp. palmifolium and S. rectilineum appear to have similar karyotypic architectures, in which there is a predominance of submetacentric chromosomes among the species. We also found that these species have symmetrical karyotypes. Concerning Sisyrinchium decumbens, an endemic species to southern Brazil with restricted distribution, a study on the genetic diversity of three populations was carried out. Data on intra and interpopulational variability were obtained from ISSR markers. High polymorphism and great genetic variability among individuals within populations were observed. FIS and FST values (0.68 and 0.32, respectively) indicated that genetic variation was mostly found at the intrapopulational level rather than among populations. These results, associated with the PCoA, reveal an important genetic structuring of these populations. Mantel test showed no correlation between genetic and geographic distances. The type of seed dispersal (barochory, in this case) and pollinator behaviour may significantly contribute to this species’s population structure. This study reveals, for the first time, the diversity and population structure of an endemic Sisyrinchium species. By means of chromosome number and pollen grain morphology analyses, the strong phylogenetic relations of this species with S. palmifolium subsp. palmifolium, S. nidulare and S. rectilineum is reinforced, while differences in genome sizes and chromosome sizes enabled the differentiation of the species assessed in this work.

Sisyrinchium (Sisyrinchieae: Iridoideae: Iridaceae) é o maior gênero em número de espécies de Iridaceae. Este gênero ocorre em todo o continente americano, com o centro de origem e distribuição na América do Sul. Aproximadamente 35% das espécies de Sisyrinchium possuem flores com elaióforos que podem produzir óleos lipídicos como recompensa aos polinizadores. Suas espécies apresentam ampla diversidade morfológica intra e inter-populacional tornando a taxonomia de Sisyrinchium extremamente complicada. Classificações morfológicas dividem o gênero em oito seções, no entanto, recentes estudos filogenéticos identificaram nove clados que pouco se assemelham com as classificações taxonômicas prévias. Dentre os clados de Sisyrinchium, é importante destacar o clado V, formado por pelo menos duas seções: Lenitium e Scirpeocaris. Todas as espécies pertencentes a este clado possuem tricomas produtores de óleos florais (elaióforos) localizados na coluna estaminal. Visando contribuir para o conhecimento da biologia e evolução das espécies de Sisyrinchium, este estudo teve por objetivo investigar a evolução e características genéticas e citogenéticas de diferentes espécies de Sisyrinchium pertencentes ao clado V, além de aspectos da biologia reprodutiva para as duas categorias morfológicas de S. sellowianum. Dados de ISSR (Inter Simple Sequence Repeats) foram obtidos para diferentes espécies do clado V de Sisyrinchium para acessar a variação genética, estrutura populacional e fluxo gênico entre espécies. Dados citogenéticos foram utilizados para determinar o número cromossômico destas espécies. Separadamente, S. sellowianum foi classificada em duas categorias morfológicas devido à variação das populações naturais observadas nesta espécie. Dados de ISSR, número cromossômico, morfologia e viabilidade polínica, além de aspectos reprodutivos foram utilizados para caracterizar as categorias morfológicas de S. sellowianum (CM-I e CM-II). Para o estudo de relacionamento filogenético entre as espécies do clado V de Sisyrinchium foi amostrado um número representativo de espécies com as características deste clado e amplificadas duas regiões de DNA, ITS (nuDNA) e trnQ-rps16(cpDNA). Do estudo filogenético, 4,37% dos caracteres foram filogeneticamente informativos, sendo a região ITS1 a mais informativa. As análises suportaram a monofilia das espécies S. commutatum, S. setaceum, S. sellowianum CM-II e S. scariosum. As demais espécies avaliadas não formaram grupos suportados. Os dados de ISSR indicam que as populações das diferentes espécies de Sisyrinchium encontram-se fortemente estruturadas (FST= θB= 0.51) e não apresentam correlação entre distância genética e geográfica. Três níveis de ploidia foram observados entre as espécies deste clado, com populações diploides (2n= 2x= 18), tetraploides (2n= 4x= 36) e hexaploides (2n= 6x= 54), sendo o número básico x = 9. As populações de S. sellowianum mostraram alta diferenciação genética (FST = 0.46, θB= 0.62). Em relação à distribuição da variação genética, foi observada maior variação intra-populacional (69%) que inter-populacional (31%) na CM-I, enquanto em CM-II, 61% da variação foi observada entre as populações e 39% intra-populacional. Também não foi observada correlação entre distância genética e geográfica para as populações de S. sellowianum. No entanto, uma correlação significativa foi observada entre distância genética e categoria morfológica das populações de S. sellowianum. Quanto ao número cromossômico, CM-I apresentou populações diploides (2n= 2x= 18) e tetraploides (2n= 4x= 36), enquanto CM-II apenas populações diploides (2n= 2x= 18). O estudo polínico revelou diferentes morfologias polínicas em cada categoria morfológica, além de correlação entre tamanho dos grãos de pólen e nível de ploidia na CM-I. As categorias morfológicas de S. sellowianum também se diferenciam em relação ao modo reprodutivo, CM-I é alógama, enquanto CM-II é autógama, não havendo formação de frutos em cruzamentos realizados entre as categorias morfológicas. A alta estruturação populacional pode ser explicada pela distância entre as populações, o que possivelmente reduz o fluxo gênico devido ao comportamento dos polinizadores. Os polinizadores descritos para as espécies de Sisyrinchium produtoras de óleos florais são abelhas coletoras de óleos da família Apidae, tribo Tapinotaspidini, as quais geralmente forrageiam áreas restritas. As categorias morfológicas de S. sellowianum são geneticamente e morfologicamente diferenciadas e refletem seus modos reprodutivos. Os resultados obtidos podem auxiliar na delimitação destas duas categorias morfológicas como duas espécies ou subespécies, o que foi fortemente suportado nas análises filogenéticas. A técnica de ISSR não foi capaz de discriminar as diferentes espécies de Sisyrinchium, assim como os dados obtidos de duas sequências de DNA, os quais discriminaram apenas algumas espécies. Estes estudos indicam que dados genéticos sozinhos não são capazes de delimitar as espécies deste clado, tornando necessária a utilização de diferentes técnicas e abordagens para obter dados evolutivos e de relacionamento filogenético mais acurado, como os gerados para as duas categorias morfológicas de S. sellowianum. / Sisyrinchium (Sisyrinchieae: Iridoideae: Iridaceae) is the largest in number of species of Iridaceae. This genus occurs throughout the American continent, with the center of origin and distribution in South America. Approximately 35% of Sisyrinchium species have flowers with elaiophores that can produce lipid oils as a reward to pollinators. Its species have a wide morphological diversity within and among populations making the taxonomy of Sisyrinchium extremely complicated. Morphological classifications proposed eigth sections to genus, however, recent phylogenetic studies identified nine clades do not correspond to the previous taxonomic classifications. Among the clades of Sisyrinchium, it is important to highlight the clade V, formed by at least two sections: Lenitium and Scirpeocaris. All species belonging to this clade possess trichomes producers of floral oils (elaiophores) located in the staminal column. Aiming to contribute for the understanding of the biology and evolution of Sisyrinchium species, this study investigated the evolution and genetic plus cytogenetic traits of different species belonging to the clade V, and aspects of reproductive biology for the two morphological categories of S. sellowianum. ISSR data were obtained for the different species of Sisyrinchium clade V in order to assess genetic variation, population structure and gene flow among species. Cytogenetic data were used to determine the chromosome number of these species. Separately, S. sellowianum was classified into two categories due to morphological variation in natural populations observed in this species. ISSR data, chromosome number, morphology and viability pollen plus reproductive parameters were used to characterize the morphological categories of S. sellowianum (MC-I and MC-II). To evidence the phylogenetic relationships among species of Sisyrinchium of clade V a representative number of species was sampled with the characteristics of this clade and amplified two DNA regions, ITS (nuDNA) and trnQ-rps16 (cpDNA). Concerning the phylogenetic study, 4.37% of the characters were phylogenetically informative, with the ITS1 the most informative. The analysis supported the monophyly of the species S. commutatum, S. setaceum, S. sellowianum MC-II and S. scariosum. The other species did not form supported groups. ISSR data indicate that populations of different species of Sisyrinchium are strongly structured (FST= θB= 0.51) and no correlation between genetic and geographic distances. Three ploidy levels were observed among species of this clade, with diploid (2n= 2x= 18), tetraploid (2n= 4x= 36) and hexaploid (2n= 6x= 54) populations, with the basic number x = 9. The populations of S. sellowianum showed high genetic differentiation (FST = 0.46, θB= 0.62). Regarding the distribution of genetic variation, greater intra-population variation (69%) that inter-population (31%) was observed in MC-I, while the MC-II, 61% of the variation was observed among populations and 39% intra-population. Also no correlation between genetic and geographic distance was observed for the populations of S. sellowianum. However, a significant correlation between genetic distance and morphological category of the populations of S. sellowianum was observed. Regarding the chromosome number, MC-I showed diploid (2n= 2x= 18) and tetraploid (2n= 4x= 36) populations, while MC-II only diploid (2n= 2x= 18) populations. The pollen study revealed different pollen morphologies in each morphological category, and correlation between pollen pollen size and ploidy level in MC-I. Morphological categories of S. sellowianum also differ in relation to the reproductive mode, MC-I is alogamous, while MC-II is autogamous, with no fruit development in crosses made between morphological categories. The high population structure can be explained by distance among populations, which possibly reduces gene flow due to the behavior of pollinators. Pollinators described for the species of Sisyrinchium producing floral oils are oil-bees of the family Apidae, tribe Tapinotaspidini, which generally restricted foraging areas. Morphological categories of S. sellowianum are genetically and morphologically differentiated and reflect their mating systems. The results can assist in the delimitation of two morphological categories such as two species or subspecies, which was supported highly in phylogenetic analysis. The ISSR technique was not able to discriminate different species of Sisyrinchium, as well as the data obtained by the two DNA sequences, which discriminate only a few species. These studies suggest that genetic data alone are not able to delimit species of this clade, making necessary the use of different techniques and approaches to obtain evolutionary and phylogenetic relationship more accurate, as those generated for the two morphological categories of S. sellowianum.