Evolution of the mating system in colonizing plants.

Colonization is likely to be more successful for species with an ability to self-fertilize and thus to establish new populations as single individuals. As a result, self-compatibility should be common among colonizing species. This idea, labelled 'Baker's law', has been influential in discussions of sexual-system and mating-system evolution. However, its generality has been questioned, because models of the evolution of dispersal and the mating system predict an association between high dispersal rates and outcrossing rather than selfing, and because of many apparent counter examples to the law. The contrasting predictions made by models invoking Baker's law versus those for the evolution of the mating system and dispersal urges a reassessment of how we should view both these traits. Here, I review the literature on the evolution of mating and dispersal in colonizing species, with a focus on conceptual issues. I argue for the importance of distinguishing between the selfing or outcrossing rate and a simple ability to self-fertilize, as well as for the need for a more nuanced consideration of dispersal. Colonizing species will be characterized by different phases in their life pattern: dispersal to new habitat, implying an ecological sieve on dispersal traits; establishment and a phase of growth following colonization, implying a sieve on reproductive traits; and a phase of demographic stasis at high density, during which new trait associations can evolve through local adaptation. This dynamic means that the sorting of mating-system and dispersal traits should change over time, making simple predictions difficult.

Phenology, sex ratio, and spatial distribution among dioecious species of Trichilia (Meliaceae)

The flowering, sex ratio, and spatial distribution of four dioecious species of Trichilia (Meliaceae) were studied in a semi-deciduous forest in southeastern Brazil. All reproductive trees (T. clausseni, T. pallida and T. catigua) with dbh greater than or equal to5 cm within a 1-ha plot were collected, sexed, mapped and, for individuals of each species, the distances to the nearest neighbour of the same and opposite sex were measured. For the shrub species T elegans (dbh <5 cm), all reproductive individuals were sampled randomly in 10 samples of 10 x 10 m. The reproductive phenology was observed at weekly to monthly intervals from May 1988 to January 1990. The species are strictly dioecious, did not present any sex-mixed trees or sex switching during the study, and sex ratio did not differ significantly from 1:1. The size distributions and the relative size variation were not significantly different. between sexes. There was no significant segregation or clumping between individuals of either sex and no fruit production without pollination. Onset of flowering and flowering peak were synchronous between male and female plants for all species studied. Flower synchrony was related to outcrossing and pollinator attraction rather than climatic factors.

Breeding systems of shrubs and trees of a Brazilian savanna

The reproductive biology of shrubs and trees of a preserved savanna (''cerrado'') area in the municipality of Corumbatai São Paulo State, Brazil was studied. The floral sexuality of 135 species were characterized, with 85.2 % hermaphroditic, 9.4 % dioecious, 4.5 % monoecious, and one determine the breeding systems. Nine apomictic species were found, all belonging Melastomataceae. Among the twelve sexual reproducing species, seven (58.3 %) proved to be self-compatible, and five (41.7 %) self-incompatible. Anemophily was found in five species, although pollinations systems were not investigated in other species.

Phenology of a dioecious population of Batrachospermum delicatulum (Batrachospermales, Rhodophyta) in a stream from southeastern Brazil

The seasonal dynamics of a dioecious population of Batrachospermum delicatulum (Skuja) Necchi and Entwisle was evaluated biweekly during the growth period of the macroscopic gametophyte, from late autumn (May) to early spring (October) in a third-order stream from the northeast region of Sao Paulo State, southeastern Brazil (20°43'S, 49°13'W). The population fluctuated throughout the study period in terms of percentage cover, frequency and chlorophyll content. Percent cover and frequency showed a clear pattern with the lowest values at the initial and final stages of the growth period and the highest in July-August (winter). Gametophyte growth was associated with high illumination and low temperature, which agrees with most observations on Batrachospermales in stream environments. Relatively wide variations in reproductive characteristics were observed during the growth period, which were not correlated with percentage cover, frequency and chlorophyll content. The phenologic pattern observed in this population was characterized by a synchronic development of female/male plant ratio with the number of spermatangia per plant resulting in. (i) a higher proportion of fertilized (carposporophytic) plants associated with more male plants; (ii) higher fertilization rates during the periods with higher production of spermatangia per plant; and (iii) higher production of spermatangia per plant when the population had more male plants. These characteristics were largely associated with water temperature and ion content. In terms of reproductive success, the population studied can be regarded as highly efficient, considering the relatively low proportion of male to female plants and high fertilization rates. These data are consistent with a hypothesis to explain high fertilization rates in dioecious species in lotic habitats consisting of outcrossing among adjacent plants with intermingled male and female branches within an algal cluster. Efficient reproductive strategies have been reported in dioecious, monoecious and even mixed populations of B. delicatulum and can be interpreted as adaptations to successfully colonize streams with different characteristics.

Estrututra e ontogênese de órgãos reprodutivos de Connarus suberosus Planch. (Connaraceae) e Oxalis cytisoides Cucc. (Oxalidaceae)

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Botânica) - IBB

Spatial and temporal flower presentation in Apiaceae-Apioideae

Alle Doldengewächse (Apiaceae), darunter die größte, weltweit verbreitete Unterfamilie der Apioideen, weisen in ihren Blütenständen sehr einheitliche Merkmale auf. Die ‚Doppeldolden´ werden aus kleinen, weißen oder gelben Blüten gebildet und von vielen unspezialisierten Insekten besucht. Der uniforme Eindruck, der damit erweckt wird, ist unter Umständen ein Grund, dass die zugrundeliegende Morphologie bislang wenig untersucht wurde. Gegenstand der vorliegenden Dissertation ist es daher, die ‚verborgene Diversität´ im Blütenstandsbereich der Apiaceae -Apioideen mit dem Ziel darzustellen, den Einfluss der Architektur der Pflanzen auf die Art der Blütenpräsentation in Raum und Zeit und damit auf das Reproduktionssystem der Art zu ermitteln. Im ersten Kapitel zeigt der Vergleich von neun ausgewählten Arten, dass in den selbstfertilen und unspezifisch bestäubten Pflanzen durch Synchronisation und Rhythmik in der Präsentation von Blüten Fremdbefruchtung gefördert wird. Entweder durchlaufen die Pflanzen dabei nur eine getrennte männliche und weibliche Blühphase (Xanthoselinum alsaticum) oder der moduläre Bau der Pflanzen führt zu einer Folge männlicher und weiblicher Blühphasen (multizyklische Dichogamie). Die Diözie in Trinia glauca kann in diesem Zusammenhang als eine Trennung der Blühphasen auf verschiedengeschlechtliche Individuen gesehen werden. Für die andromonözischen Arten wird gezeigt, dass der Anteil funktional männlicher Blüten mit steigender Doldenordnung nicht einheitlich zu- oder abnimmt. Dadurch fungieren die Pflanzen zu verschiedenen Zeiten und mit unterschiedlicher Stärke eher als Pollenrezeptoren oder Pollendonatoren. Es wird deutlich, dass das ‚uniforme Muster‘ der Apioideen mit Dolden verschiedener Ordnungen, dichogamen Blüten und deren diversen Geschlechtsausbildungen ein komplexes Raum-Zeit-Gefüge zur Optimierung des Reproduktionssystems darstellt. Das zweite Kapitel stellt die Ergebnisse von Manipulationsexperimenten (Handbestäubung, Bestäuberabschirmung, Entfernen von Dolden niedriger Ordnung) an Chaerophyllum bulbosum dar, die zeigen, dass das Raum-Zeit-Gefüge in der Präsentation der Blüten der Art erlaubt, flexibel auf Umwelteinflüsse zu reagieren. Es stellt sich heraus, dass mechanische Beschädigungen kaum Einfluss auf den Andromonöziegrad und prozentualen Fruchtansatz der Individuen nehmen. Grundvoraussetzung der Reaktionsfähigkeit ist wiederum deren modulärer Bau. Dieser erlaubt es den Pflanzen, zusammen mit dem andromonöziebedingten Reservoir an - geschlechtlich flexiblen - männlichen Blüten, in den später angelegten Dolden fehlenden Fruchtansatz der Blüten früh blühender Dolden zu kompensieren. Im dritten Kapitel wird eine vergleichende Merkmalsanalyse an 255 Apioideen-Arten vorgelegt, die alle Verwandtschaftskreise, Wuchsformen und Verbreitungsgebiete der Gruppe repräsentieren. Ziel der Analyse war die Identifizierung von Merkmalssyndromen, die den Zusammenhang zwischen Architektur und Reproduktionssystem verdeutlichen sollten. Interessanterweise sind die einzigen Merkmale, die miteinander einhergehen, Protogynie und die graduelle Abnahme männlicher Blüten mit steigender Doldenordnung. Alle anderen Merkmale variieren unabhängig voneinander und erzeugen auf vielen verschiedenen Wegen immer wieder das gleiche Funktionsmuster, das als ‚breeding syndrome‘ der Apioideae gedeutet werden kann. Die Arbeit leistet einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Blütenstände der Apiaceen und darüber hinaus zu morphologischer Variation in ‚unspezialisierten‘ Reproduktionssystemen. Offensichtlich liegt in den Apioideen der Selektionsdruck auf der Aufrechterhaltung der generalisistischen Bestäubung und überprägt alle morphologisch-phylogenetischen Merkmalsvarianten.

A New Cryptically Dioecious Species of Bush Tomato (Solanum) From the Northern Territory, Australia

A new species of dioecious Solanum from the Australian “Dioicum Complex” of Solanum subgenus Leptostemonum is described. Solanum cowiei Martine sp. nov., is allied with other members of this problematic lineage, but differs in its slender leaves, limited armature and diminutive habit. The species was first segregated by botanists at the Northern Territory Herbarium as Solanum sp. Litchfield (I.D. Cowie 1428); and specimens representing this species have also been referred to by Symon as Solanum sp. Fitzmaurice River. Collections suggest that this is an endemic of the sub-arid tropical zone of the Northern Territory. SEM images support initial assumptions that the new species is cryptically dioecious via production of inaperturate pollen grains in morphologically hermaphrodite flowers.

Morfología y anatomía floral de Schinopsis balansae (Anacardiaceae)

Se realizó el análisis morfo-anatómico de Schinopsis balansae Engl. con microscopía óptica y electrónica de barrido a fin de obtener datos de las flores de esta especie, definida como polígamo-dioica. Los resultados muestran que las flores estructuralmente perfectas son funcionalmente pistiladas, si bien presentan cinco estaminodios, los mismos carecen de tejido esporógeno; mientras que en las flores estaminadas la estructura denominada pistilo vestigial no es más que la excrecencia del ápice del receptáculo, cubierta por tejido nectarífero. De este modo, lo correcto es describir S. balansae como especie dioica. El estudio de la vascularización de las flores estaminadas muestra que el proceso de reducción es completo, ya que ni siquiera persisten los haces vasculares del pistilo. El gineceo de las flores pistiladas es pseudomonómero, con un carpelo funcional, un estilo/estigma dorsal y un óvulo; además posee dos carpelos vestigiales representados por sendos estilo/estigma laterales. Ambos tipos de flores presentan un disco nectarífero intraestaminal, con nectarostomatas para la salida del néctar. El análisis de la estructura anatómica de S. balansae brinda datos que concuerdan con los encontrados en otros géneros estudiados de la subfamila Anacardioideae de la familia Anacardiaceae.