Influence of light and temperature on seed germination of Cereus pernambucensis Lemaire (Cactaceae)

The objective of the present study was to evaluate the effects of light and temperature on germination of Cereus pernambucensis seeds, a species of columnar cactus native to Brazil and naturally incident in the restinga. Cereus pernambucensis seeds were incubated under different temperatures, from 5 to 45 °C, with 5 °C intervals, and under alternating temperatures of 15-20 °C, 15-30 °C, 20-25 °C, 20-30 °C, 20-35 °C, 25-30 °C, 25-35 °C, and 30-35 °C, both under continuous white light and dark. The seeds were also incubated in a gradient of phytochrome photoequilibrium at 25 °C. The highest percentage germination in this species was between 25 and 30 °C. The minimum temperature was between 15 and 20 °C and the maximum between 35 and 40 °C. Alternating temperatures did not affect the percentage of seed germination, but it did alter the rate and synchronization indexes. Seeds incubated in the dark did not germinate under any of the conditions tested, indicating that this species when cultivated present light sensitive seeds controlled by phytochrome. The seeds can tolerate a lot of shade conditions, germinating under very low fluence response of phytochrome.

Germinação in vitro e desenvolvimento pós-seminal de plântulas de Pilosocereus aurisetus (Werderm.) Byles & G.D. Rowley (Cactaceae)

Pilosocereus aurisetus é uma espécie de cactos de importância econômica e ambiental que se encontra em risco de extinção. A propagação em áreas naturais ocorre, principalmente, de forma sexuada; entretanto, não há registro da germinação e viabilidade de sementes e morfologia pós-seminal de plântulas dessa espécie. Assim, objetivou-se avaliar a germinação de sementes e descrever a morfologia do desenvolvimento pós-seminal de plântulas de P. aurisetus. Para isso, sementes, armazenadas em condições ambientais por 19 meses, foram submetidas aos tratamentos: embebição em água por 24 horas; pré-resfriamento; imersão em solução de giberelina, nas concentrações de 250 mg L-1 e 500 mg L-1; e um tratamento controle. As sementes foram colocadas para germinar em meio de cultura MS, por 30 dias, quando se avaliou a percentagem de germinação. O delineamento estatístico foi o inteiramente casualizado, com cinco tratamentos e quatro repetições, sendo dispostas 25 sementes por parcela. A caracterização pós-seminal foi realizada por um período de 60 dias, utilizando-se microscópio binocular, com base nas Regras para Análise de Sementes. Maior percentagem da germinação de sementes ocorreu no controle, ou quando embebidas por 24 horas, sendo observados 90% e 83%, respectivamente. A morfologia do desenvolvimento pós-seminal indicou que a germinação é do tipo epígea, com hipocótilo de reserva; suas plântulas sofrem modificações na região do colo, para a emissão de raízes, e apresentam cerdas no ápice caulinar, mesmo na fase inicial da expansão cotiledonar. A diferenciação e início da formação das costelas iniciam-se aos 60 dias após a germinação, com o desenvolvimento do epicótilo.

Cactaceae of the boundary / by George Engelmann.

v.2 pt.1:Cactaceae

ESTUDIOS CITOGENÉTICOS EN CACTACEAE Y SOLANACEAE: MAPEO FÍSICO DE SECUENCIAS DE ADN REPETITIVO POR HIBRIDACIÓN IN SITU FLUORESCENTE (FISH)

En este proyecto propone aplicar técnicas de citogenética molecular analizando principalmente patrones de distribución de secuencias de ADN repetitivo, en especies sudamericanas de Cactaceae (Notocacteae, Trichocereeae, Hylocereae y Rhipsalideae) y Solanaceae (Cestroideae, Nicotianoideae, Petunioideae, Schizanthoideae, Schwenckioideae y Solanoideae). Las tres familias presentan importantes centros de diversificación en Sudamérica y un enorme interés desde el punto de vista económico, biológico y ecológico. Para lo cual serán utilizadas técnicas de coloración convencional y de hibridación in situ fluorescente (FISH) en especies de diferentes tribus y subfamilias. Estos estudios cariotípicos, en especial la distribución de secuencias de ADN repetitivo, permitirán explorar nuevos aspectos de la diferenciación cromosómica, aportando marcadores cromosómicos que podrían ser utilizados en estudios de evolución cariotípica y ser importantes para robustecer la comprensión de relaciones sistemáticas y filogenéticas. Los estudios citogenéticos en estas familias son esenciales para contribuir al conocimiento de su origen, diversificación y evolución, como así también para colaborar con el diseño de estrategias de mejoramiento genético de especies cultivadas y conservación de especies amenazadas.

Características físicas, químicas e organolépticas de quipá (Tacinga inamoena, Cactaceae)

A Opuntia ficus-indica tem-se destacado como principal produtora de frutos e forragens, motivo pelo qual tem sido bastante pesquisada. Além desta espécie, no semi-árido do Nordeste é encontrada a Tacinga inamoena, planta nativa, cujo fruto, embora também utilizado pelo agricultor como alternativa alimentar, não foi objeto de nenhuma pesquisa até o momento, justificando este trabalho para avaliar seu potencial nutricional e industrial, por meio das características organolépticas, químicas e físicas, conteúdo nutricional e composição mineral. O quipá apresenta características organolépticas similares às de frutos de mesmo gênero, com rendimento da porção comestível, polpa e pericarpo carnoso de 62,87% do peso total do fruto. No que diz respeito à composição química, a polpa difere significativamente do pericarpo carnoso, com superioridade deste último, que apresenta maior teor de minerais, destacando-se dentre estes o cálcio, o magnésio e o potássio que apresentaram valores de 587,04mg, 257,02mg e 318,01mg, respectivamente. Os resultados evidenciam que o quipá é adequado para consumo in natura e apresenta potencial para aproveitamento industrial.

Anatomia dos órgãos vegetativos de Cactaceae da caatinga pernambucana

Secções de raízes e cladódios de cinco espécies de Cactaceae ocorrentes em uma região de caatinga de Pernambuco (Harrisia adscendens (Gürke) Britton & Rose; Melocactus × horridus Wedermann Notizbl.; M. zenhtneri (Britton & Rose) Luetzelb.; Tacinga inamoena (Schumann) Taylor & Stuppy e T. palmadora (Britton & Rose) Taylor & Stuppy), foram analisadas para verificação de caracteres diagnósticos e adaptativos. As secções foram coradas com safranina e azul de astra e montadas em glicerina. As observações feitas mostraram que a estrutura interna das raízes é bastante similar não sendo observados caracteres diagnósticos. No xilema secundário das raízes ocorrem amplos raios pericíclicos representando um importante caracter adaptativo. O cladódio apresenta os seguintes caracteres diagnósticos e adaptativos: tipos de espinho; tipo e posição dos estômatos; estrutura da hipoderme; tipo e posição das estruturas mucilaginosas; aspecto geral do sistema vascular; ocorrência de feixes corticais e medulares; presença de cristais na epiderme e hipoderme e presença de parênquima aqüífero. Os resultados deste trabalho mostram que as espécies estudadas são cactos típicos apresentando caracteres, que podem ser responsáveis pelo sucesso destas plantas em ambientes adversos como a caatinga.

Biologia reprodutiva de Melocactus glaucescens Buining & Brederoo e M. paucispinus G. Heimen & R. Paul (Cactaceae), na Chapada Diamantina, Nordeste do Brasil

Foi estudada a biologia reprodutiva de Melocactus glaucescens e M. paucispinus (Cactaceae) no Município de Morro do Chapéu, Chapada Diamantina, Bahia, sendo abordados aspectos da fenologia, biologia floral, polinização e sistema reprodutivo. Foram registrados os períodos de floração e frutificação, visitantes florais, freqüência e tipo de visitas, além de estratégia e comportamento dos visitantes às flores. Foram realizadas polinizações experimentais para verificar o sistema reprodutivo das espécies. As duas espécies de Melocactus estudadas apresentaram sobreposição de floração ao longo do período de estudo. Os atributos florais de ambas as espécies são típicos da síndrome da ornitofilia: cores atrativas, estrutura tubulosa e produção de néctar com baixa concentração de solutos, entre 20% e 30%. O beija-flor Chlorostilbon aureoventris Boucier & Mulsant (1948) foi o visitante mais freqüente, com 82% e 89% do total de visitas para M. paucispinus e M. glaucescens, respectivamente. Outras espécies de beija-flores e borboletas também visitaram as flores das espécies. A sobreposição no período de floração e a similaridade na composição da guilda de polinizadores destas e demais espécies simpátricas de Melocactus favorece a hibridação no gênero, como foi observado na região. Melocactus glaucescens apresentou auto-incompatibilidade e alogamia, enquanto M. paucispinus é auto-compatível e autogâmica, porém com menor frutificação em autopolinização do que em polinização cruzada, possivelmente devido à ocorrência de depressão endogâmica. Polinizações interespecíficas indicam a ocorrência de inter-compatibilidade entre M. paucispinus e M. concinnus Buining & Brederoo, sustentando hipóteses correntes de hibridação entre estas espécies.

Reproductive phenology of Melocactus (Cactaceae) species from Chapada Diamantina, Bahia, Brazil

This paper discusses the phenological strategies of Melocactus glaucescens Buining & Brederoo, M. paucispinus G. Heimen & R. Paul, M. ernestii Vaupel and M. ×albicephalus Buining & Brederoo, species from Chapada Diamantina, northeastern Brazil. Melocactus glaucescens, M. ernestii and M. ×albicephalus occur sympatrically in an area of "caatinga"/"cerrado" vegetation, and M. paucispinus in an area of "cerrado"/"campo rupestre". The superposition of flowering in these sympatric taxa was compared and analyzed. The phenology of M. paucispinus was correlated with both abiotic and biotic factors. Flowering of M. glaucescens and M. ×albicephalus were observed to be continuous (though with moderate peaks of activity), while fruiting was sub-annual. Melocactus ernestii exhibited an annual pattern of both flowering and fruiting; while in M. paucispinus the same patterns were sub-annual. These sympatric taxa showed 40% overlap of flowering periods, reaching to more than 50% in paired combinations of taxa, considering both the number of specimens flowering, as well as the quantity of resources being offered. Available information indicates that these taxa share pollinators, but phenological data rejects the hypothesis of shared pollinators and supports the hypothesis of hybridization in the study area. Rainfall was negatively correlated with flowering in M. paucispinus, but positively correlated with fruiting. Flowering of M. paucispinus in dry periods of the year avoids that erect flowers positioned in terminal cephalium, exposed in open areas of the vegetation, be damaged for the rains, while fruiting in rainy periods can be favorable to the dispersion and germination of this species.

Dinâmica espaço-temporal de Melocactus ernestii subsp. ernestii (Cactaceae) no Nordeste do Brasil

Melocactus ernestii Vaupel subsp. ernestii ocorre em afloramentos rochosos descontínuos no leste do Brasil. O presente estudo investigou o padrão espaço-temporal dos eventos de mortalidade e sobrevivência de plântulas da M. ernestii e a relação com as plantas perenes, a partir da utilização de parcelas, alocadas com auxílio de trenas, onde foram tomadas as coordenadas cartesianas do centróide dos estádios de desenvolvimento, com posterior análises de padrões de ponto baseado na função K de Ripley. Foram mapeados nas parcelas 686 indivíduos da M. ernestii. O padrão espacial variou em função da escala, do estádio de desenvolvimento e do grau de intemperização dos afloramentos. Os eventos de recrutamento e mortalidade foram espacialmente estruturados e influenciados por pulsos de precipitação sazonais. As plântulas emergiram a ca. 50 cm do centróide dos adultos. Das 136 plântulas monitoradas em 18 meses, 84% morreram. Os resultados mostraram que microsítios inicialmente eficazes na manutenção de sementes e promotores da germinação não necessariamente podem ser eficazes para o estabelecimento das plântulas. A magnitude das interações bióticas em ambientes estressantes é espécie-específica e indica que associação positiva entre plantas adultas e sobrevivência de plântulas não é consistente com o tempo. Este tipo de modelagem populacional permite melhor compreensão sobre o papel das interações positivas e negativas como forças estruturadoras de comunidades e pode ajudar a entender a complexidade das interações bióticas em gradientes ambientais severos.

Mixed reproduction systems in Opuntia monacantha (Cactaceae) in Southern Brazil

The Cactaceae have morphological and physiological adaptations associated with their life histories that are reflected in different modes of reproduction and multiplication. The reproductive phenology, preferential reproductive mode, and the sexual and asexual multiplication of Opuntia monacantha were investigated between 2003 and 2006 in two restinga (sandy coastal) environment in Southern Brazil to determine the adaptive values of its reproduction modes. Flowering was annual and occurred continuous for approximately 100 days between the months of September and January, with a few flowers opening per day per individual (but many in the whole population). Facultative xenogamy was identified as the preferential sexual system, with the highest levels of fruit and seed formation following natural pollination. The seeds are recalcitrant and have high germinative capacities under laboratory conditions. Seedling recruitment and establishment in the field was extremely reduced. The skins of the fruits and the cladodes have high capacities for regeneration and clonal multiplication because of their areolas.

Isolation and characterization of a reserve protein from the seeds of Opuntia ficus-indica (Cactaceae)

We describe here the isolation and characterization of a major albumin from the seeds of Opuntia ficus-indica (Cactaceae). This protein has a molecular mass of 6.5 kDa and was isolated by a combination of gel filtration chromatography and reverse-phase HPLC. The amino acid composition of this protein was determined and it was shown to have similarities with the amino acid composition of several proteins from the 2S albumin storage protein family. The N-terminal amino acid sequence of this protein is Asp-Pro-Tyr-Trp-Glu-Gln-Arg.

Characterization of a methionine-rich protein from the seeds of Cereus jamacaru Mill. (Cactaceae)

We describe here the isolation and characterization of a major albumin from the seeds of Cereus jamacaru (Cactaceae), to which we gave the trivial name of cactin. This protein has a molecular mass of 11.3 kDa and is formed by a light chain (3.67 kDa) and a heavy chain (7.63 kDa). This protein was isolated using a combination of gel filtration chromatography and reverse-phase HPLC. The amino acid composition of cactin was determined and found to resemble that of the 2S seed reserve protein from the Brazil nut, a protein remarkable for its high methionine content. The usefulness of cactin as a molecular marker in the taxonomy of the Cactaceae is discussed.

Estudio poblacional del falso peyote Astrophytum asterias (Zucc.) Lem. (Cactaceae) en una fracción del matorral espinoso tamaulipeco en Villagrán, Tamaulipas (por) Luis Rocha Domínguez

Tesis (Maestría en Ciencias Forestales) U.A.N.L.

Análisis Fitoquímico y actividad biológica de los extractos de tallos y tejido in vitro de astrophytum myriostigma (lemaire, 1839) y astrophytum capricorne (dietrich, 1922) Fam. Cactaceae

Tesis (Doctor en Ciencias con Acentuación en Química de Productos Naturales) UANL, 2010.

DNA barcodes for Mexican Cactaceae, plants under pressure from wild collecting

DNA barcodes could be a useful tool for plant conservation. Of particular importance is the ability to identify unknown plant material, such as from customs seizures of illegally collected specimens. Mexican cacti are an example of a threatened group, under pressure because of wild collection for the xeriscaping trade and private collectors. Mexican cacti also provide a taxonomically and geographically coherent group with which to test DNA barcodes. Here, we sample the matK barcode for 528 species of Cactaceae including approximately 75% of Mexican species and test the utility of the matK region for species-level identification. We find that the matK DNA barcode can be used to identify uniquely 77% of species sampled, and 79-87% of species of particular conservation importance. However, this is far below the desired rate of 95% and there are significant issues for PCR amplification because of the variability of primer sites. Additionally, we test the nuclear ITS regions for the cactus subfamily Opuntioideae and for the genus Ariocarpus (subfamily Cactoideae). We observed higher rates of variation for ITS (86% unique for Opuntioideae sampled) but a much lower PCR success, encountering significant intra-individual polymorphism in Ariocarpus precluding the use of this marker in this taxon. We conclude that the matK region should provide useful information as a DNA barcode for Cactaceae if the problems with primers can be addressed, but matK alone is not sufficiently variable to achieve species-level identification. Additional complementary regions should be investigated as ITS is shown to be unsuitable