Ex situ collection of Limonium spp.: cytogenetic and reproductive characterization for the conservation of rare species

Dissertação mestrado em Biologia Molecular, Biotecnologia e Bioempreendedorismo em Plantas

Limonium algarvense is a halophyte species that grows in salthmarshes. There is a few knowledge about this species biology, specifically on cytogenetic variability and reproductive biology. This knowledge is fundamental to apply conservation methods since their habitat is being degraded by anthropic impacts. The present study aims were to collect data regarding characterization of cytogenetic and male function of L. algarvense. Geographical and demography data confirmed that this species ranges from Southwest Portugal, in Algarve, to southern Spain. Flow cytometric studies in L. algarvense populations revealed that triploid cytotypes, indicating a cytotype consistency and homogeny across a geographical gradient. Cytogenetic analysis in distinct plants originated from different natural populations confirmed that L. algarvense presents 2n=3x=25 chromosomes, as previously reported. Exploratory studies using combined GISH and FISH analysis didn’t allow identifying the putative progenitors of L. algarvense. Finally, micro-sporogenesis and gametogenesis analyses showed several abnormalities during male gametes formation like presence of chromosomes bridges and laggard chromosomes during meiosis, the formation of restitution nuclei and cytomixis. These anomalies led to the formation of nonreduced pollen grains with different morphology which showed low viability and low germination rate. The results present in this thesis provided useful data for a better understanding of this species reproductive biology which can contribute to design better strategies for this species conservation.

Limonium algarvense é uma espécie halófita que ocorre em sapais. A biologia desta espécie é pouco conhecida, especificamente a sua biologia reprodutiva.Este tipo de conhecimento é fundamental para aplicar métodos de conservação, dado que o habitat desta espécie se encontra degradado devido a impactos de origem antrópica. Os objetivos deste estudo foram recolher informação relativamente à caracterização citogenética e reprodutiva função masculina em L. algarvense. A informação geográfica e demográfica adquirida confirmaram que L. algarvense extende-se desde o sudoeste de Portugal, no Algarve, até ao sul de Espanha. Estudos de citometria de fluxo em populações de L. algarvense revelaram a presença de citotipos triploides, indicando uma consistência e homogeneidade de citotipos ao longo de um gradiente geográfico. Análises citogenéticas em diferentes plantas originárias de diferentes populações naturais confirmaram que que L. algarvense apresenta 2n=3x=25 cromossomas, tal como relatado em estudos prévios. Estudos exploratórios usando análises FISH e GISH combinadas não permitiram a identificação dos supostos progenitores de L. algarvense. L. algarvense. Finalmente, análises da micro-esporogénese e gametogénese mostraram várias anomalias durante a formação de gâmetas masculinos tais como a presença de pontes entre cromossomas e de cromossomas perdidos na placa equatorial durante a meiose, a formação de núcleos de restituição e citomixia. Estas anomalias originaram a formação de grãos de pólen não reduzidos com diferentes morfologias que apresentaram baixa viabilidade e taxa de germinação. Os resultados apresentados nesta tese providenciam informação útil para um melhor conhecimento da biologia reprodutiva desta espécie, que pode contribuir para desenhar melhores estratégias de conservação desta espécie.