Meristematic activity of the Endodermis and the Pericycle in the primary thickening in monocotyledons: considerations on the PTM

A proposta deste trabalho é mostrar uma nova interpretação do meristema de espessamento primário em monocotiledôneas. Anatomia dos órgãos vegetativos das seguintes espécies foi examinada: Cephalostemon riedelianus (Rapataceae), Cyperus papyrus (Cyperaceae), Lagenocarpus rigidus, L. Junciformis (Cyperaceae), Echinodorus paniculatus (Alismataceae) and Zingiberofficinale (Zingiberaceae). A atividade meristemática da endoderme foi observada nas raizes de todas as espécies, no caule de Cyperus, Cephalostemum e Lagenocarpus rigidus, e no traço foliar de Cyperus e folha de Echinodorus. Considerando a continuidade dos tecidos através da raiz, caule e folha, as autoras concluem que no caule o periciclo permanece ativo durante a vida da planta, como um gerador de tecidos vasculares. O Meristema de Espessamento Primário é o periciclo em fase meristemática, juntamente com a endoderme e suas derivadas (ou apenas o periciclo). Próximo ao ápice caulinar, esses tecidos se assemelham a um único meristema, dando origem ao córtex interno e aos tecidos vasculares.

The meristematic activity of the endodermis and the pericycle and its role in the primary thickening of stems in monocotyledonous plants

Background: It had long been thought that a lateral meristem, the so-called primary thickening meristem (PTM) was responsible for stem thickening in monocotyledons. Recent work has shown that primary thickening in the stems of monocotyledons is due to the meristematic activity of both the endodermis and the pericycle. Aims: The aim of this work is to answer a set of questions about the developmental anatomy of monocotyledonous plants: (1) Do the stem apices of monocots have a special meristematic tissue, the PTM? (2) Are the primary tissues of the stem the same as those of the root? (3) Is there good evidence for the formation of both the cortex and the vascular tissue from a single meristem, the PTM, in the shoot and from two distinguishable meristems in the root? (4) If the PTM forms only the cortex, what kind of meristem forms the vascular tissue? Methods: Light microscopy was used to examine stem and root anatomy in 16 species from 10 monocotyledonous families. Results: It was observed that radially aligned cortical cells extend outwards from endodermal initial cells in the cortex of the roots and the stems in all the species. The radial gradation in size observed indicates that the cortical cells are derivatives of a meristematic endodermis. In addition, perfect continuity was observed between the endodermis of the root and that of the stem. Meristematic activity in the pericycle gives rise to cauline vascular bundles composed of metaxylem and metaphloem. Conclusion: No evidence was obtained for the existence in monocotyledons of a PTM. Monocotyledons appear to resemble other vascular plants in this respect.

Effect of alginic acid decomposing bacterium on the growth of Laminaria japonica (Phaeophyceae)

We collected the diseased blades of Laminaria japonica from Yantai Sea Farm from October to December 2002, and the alginic acid decomposing bacterium on the diseased blade was isolated and purified, and was identified as Alterornonas espejiana. This bacterium was applied as the causative pathogen to infect the blades of L. japonica under laboratory conditions. The aim of the present study was to identify the effects of the bacterium on the growth of L. japonica, and to find the possibly effective mechanism. Results showed that: (1) The blades of L. japonica exhibited symptoms of lesion, bleaching and deterioration when infected by the bacterium, and their growth and photosynthesis were dramatically suppressed. At the same time, the reactive oxygen species (ROS) generation enhanced obviously, and the relative membrane permeability increased significantly. The contents of malonaldehyde (MDA) and free fatty acid in the microsomol membrane greatly elevated, but the phospholipid content decreased. Result suggested an obvious peroxidation and deesterrification in the blades of L. japonica when infected by the bacterium. (2) The simultaneous assay on the antioxidant enzyme activities demonstrated that superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) increased greatly when infected by the bacterium, but glutathione peroxidase (Gpx) and ascorbate peroxidase (APX) did not exhibit active responses to the bacterium throughout the experiment. (3) The histomorphological observations gave a distinctive evidence of the severity of the lesions as well as the relative abundance in the bacterial population on the blades after infection. The bacterium firstly invaded into the endodermis of L. japonica and gathered around there, and then resulted in the membrane damage, cells corruption and ultimately, the death of L. japonica.

Aluminium toxicity in wheat and rye

Com o presente trabalho pretendeu-se determinar e compreender melhor quais os alvos do Alumínio (Al) nas plantas, e contribuir para um melhor entendimento dos mecanismos de tolerância presentes em genótipos com elevado grau de tolerância ao Al. O Al é um dos maiores constituintes do solo e torna-se biodisponível em solos com baixo pH. Nesses casos, a exposição ao Al afecta negativamente o crescimento das plantas conduzindo a uma diminuição da produção. Estes factos são especialmente visíveis nos cereais, sendo a exposição ao Al uma das principais causas das quebras de produção nestas espécies. O Capítulo I consiste numa revisão geral sobre a toxicidade do Al nas plantas, apontando os seus principais alvos. Apresenta também os mecanismos de resistência, que inclui Al-destoxificação externa e interna, em diferentes espécies. O Capítulo II aborda os estudos sobre a exposição de curto prazo ao Al em duas espécies de cereais: Triticum aestivum L. e Secale cereale L., tendo-se sempre utilizado um genótipo Al-tolerante e um Al-sensível para cada espécie. Este capítulo está dividido em três estudos: no Capítulo II.1 realça-se o efeito da exposição a 185 μM de Al no equilíbrio nutricional em trigo. Verificou-se que em ambos os genótipos (sensível e tolerante) o perfil de macro e micro nutrientes se alterou, tendo uma interferência negativa, sobretudo no nível de P, Mg e K. Além disso, registaram-se diferenças na diferenciação da endoderme consoante o grau de tolerância/sensibilidade do genótipo. No Capítulo II.2 apresenta-se uma visão mais abrangente dos efeitos da exposição a 185 μM de Al em trigo, incluindo parâmetros fisiológicos, estruturais, citológicos e genotóxicos. Demonstra-se, pela primeira vez, que a progressão do ciclo celular é diferentemente regulada, dependendo da tolerância/sensibilidade do genótipo e que, mesmo em zonas já diferenciadas da raiz a exposição ao Al leva à deposição de calose. O Capítulo II.3 aborda os efeitos da exposição de 1.1 mM de Al em centeio, numa perspectiva bastante alargada. Apresenta-se o desequilíbrio nutricional, sobretudo no genótipo sensível, assim como a translocação de Al para a parte aérea nesse mesmo genótipo. Analisa-se também o comportamento de ambos os genótipos no que se refere ao ciclo celular, diferenciação da endoderme, crescimento radicular, reservas de hidratos de carbono, entre outros. Os resultados apontam para estratégias bem definidas adoptadas pelo genótipo tolerante de forma a minimizar a acção do Al no sistema radicular. O Capítulo III compreende a exposição longa ao Al. Dois genótipos de centeio com diferentes graus de tolerância ao Al foram expostos a 1.11 mM e 1.85 mM de Al durante 21 dias, tendo sido usados dois pontos de amostragem (15 e 21 dias). Este capítulo está dividido em dois estudos: No Capítulo III. 1 analisamse os mecanismos antioxidantes (folhas e raízes) como resposta à exposição ao Al, dando-se especial atenção ao ciclo do ascorbato-glutationas. A exposição ao Al levou a stress oxidativo e a alterações na actividade de enzimas antioxidantes e no conteúdo de antioxidantes não-enzimáticos. Demonstra-se que os dois órgãos apresentam respostas diferentes à exposição ao Al e que a capacidade de sobreviver em ambientes ricos em Al depende da eficácia da resposta antioxidante. Para além disso, a resposta do ciclo ascorbato-glutationas parece estar dependente do tipo de órgão, grau de tolerância e do tempo de exposição ao Al. No Capítulo III. 2 analisam-se os efeitos da exposição ao Al na fotossíntese. Verificou-se que o Al afecta negativamente a taxa fotossintética em ambos os genótipos, embora as alterações que o Al provoca nas trocas gasosas e no Ciclo de Calvin sejam dependentes do genótipo. Verificou-se também que os danos no genótipo sensível surgem mais cedo do que no genótipo tolerante, mas que ambos apresentam susceptibilidade ao Al após exposição de longo termo. Por fim, no Capítulo IV são apresentadas as conclusões da Tese de Doutoramento.

The pulvinus endodermal cells and their relation to leaf movement in legumes of the Brazilian cerrado

Legume pulvini have a clearly delimited endodermis, whose variable content has been associated with the velocity and type of leaf movement: pulvini in leaves with fast nastic movement contain starch grains; pulvini in leaves with slow nastic movements have calcium oxalate crystals as well as starch grains in the endodermis. However, the studies carried out to date have involved few legume species. This study therefore purported to examine the consistency of this hypothesis in other legumes. Thus, the structure and content of the pulvinus endodermal cells of nine legumes of the Brazilian cerrado, with different types and velocities of leaf movement, were investigated: slow nyctinastic and heliotropic movements (Bauhinia rufa, Copaifera langsdorffii, Senna rugosa - Caesalpinioideae; Andira humilis and Dalbergia miscolobium - Faboideae; Stryphnodendron polyphyllum - Mimosoideae), slow heliotropic movement (Zornia diphylla - Faboideae), and fast seismonastic and slow nyctinastic and heliotropic movements (Mimosa rixosa and Mimosa flexuosa - Mimosoideae). Samples were prepared following standard plant anatomy and ultrastructure techniques. The endodermis of all the species contains starch grains. In the species displaying only slow movements, calcium oxalate prismatic crystals were observed in addition to starch grains, except in Zornia diphylla. in conclusion, oxalate crystals occur only in endodermal cells of pulvini that display slow movements, while starch grains are always present in pulvinus endodermal cells of plants with any kind of movement.

Morfoanatomia do sistema caulinar de Canna edulis Kerr-Gawler (Cannaceae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Endoderme com atividade meristemática em raiz de Canna edulis Kerr-Gawler (Cannaceae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Anatomia de raízes de nove espécies de Bromeliaceae (Poales) da região amazônica do estado de Mato Grosso, Brasil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Bundle sheath ontogeny in Kranz and non-Kranz species of Cyperaceae (Poales)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Caracterização anatômica e química da folha e do sistema radicular de Hydrocotyle umbellata (Apiaceae)

A família Apiaceae (Umbelliferae), também denominada de pioneira das praias, é capaz de habitar locais de alto teor de salinidade, além de suportar a ação dos ventos e das ondas. O presente trabalho teve como objetivo o estudo da anatomia foliar e radicular e analisar constituintes químicos das folhas e do sistema radicular, caracterizando grupos químicos biologicamente ativos presentes nesses órgãos que permitam aplicações farmacológicas. O material foi coletado na região de Proteção Ambiental Iguape, Cananéia, Peruíbe. As folhas são dorsiventrais, com epiderme unisseriada, bordo regular, parênquima paliçádico com duas a três camadas e parênquima lacunoso com oito e nove camadas de células. É anfiestomática, apresentando grandes câmaras subestomáticas com maior incidência de estômatos na epiderme abaxial. O feixe vascular é colateral apresentando células de esclerênquima em forma de meia lua ao redor do xilema e do floema. O pecíolo apresenta contorno irregular, está envolvido por colênquima em toda sua extensão e apresenta grande quantidade de canais secretores entre os feixes vasculares. O rizoma apresenta contorno irregular com variação de 10 a 15 camadas de células de parênquima constituindo o córtex. O cilindro central é constituído por feixes colaterais delimitados pela endoderme. O periciclo é sinuoso e envolve totalmente os feixes vasculares. Sob a epiderme há uma faixa contínua de colênquima. A medula é constituída de células de parênquima de parede fina. H. umbellata apresentou triterpenos, saponinas, flavonóides, compostos poliacetilênicos e leucoceramidas. Folhas e rizomas apresentaram constituintes químicos semelhantes, com diferenças apenas na intensidade dos picos, o que denota diferença quantitativa entre as substâncias presentes. O rendimento do extrato do rizoma é menor que o rendimento das folhas.

Morphology and anatomy of the vegetative organs and scapes from Aphorocaulon (Paepalanthus, Eriocaulaceae)

Estudou-se a anatomia de raízes, caules, folhas e escapos de espécies de Paepalanthus subseção Aphorocaulon. Estas plantas apresentam caules reduzidos com folhas em roseta, de onde crescem os paracládios (sistemas de inflorescências). As espécies apresentam raízes com epiderme unisseriada e córtex com células isodiamétricas. Tanto os caules reduzidos como os paracládios apresentam espessamento resultante da atividade do periciclo, denominado Meristema de Espessamento Primário (MEP). Ambos apresentam estrutura anatômica semelhante. Os escapos apresentam endoderme descontínua, periciclo sinuoso, o córtex apresenta costelas salientes (5-6). As folhas apresentam células epidérmicas alongadas no sentido longitudinal com paredes levemente espessadas, estômatos somente na face abaxial, com câmara subestomática especializada, feixes vasculares colaterais com bainha dupla. Essas estruturas anatômicas são comuns para as espécies da subseção Aphorocaulon. Algumas características anatômicas observadas nestas espécies são típicas de plantas que crescem nos campos rupestres.

Leaf Structure and Taxonomy of Petunia and Calibrachoa (Solanaceae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Anatomia de escapos de espécies de Bromeliaceae da Amazônia, Mato Grosso, Brasil

Escapos de Aechmea bromeliifolia, A. castelnavii, A. mertensii (Bromelioideae), Dyckia duckei, D. paraensis, D. racemosa (Pitcairnioideae), Tillandsia adpressiflora, T. didistachae e T. paraensis (Tillandsioideae) foram coletados nas regiões amazônicas (MT), visando caracterizar sua anatomia e levantar dados úteis para a delimitação taxonômica e sobre as adaptações das espécies estudadas. Os escapos analisados apresentam epiderme, córtex e cilindro vascular distintos, com idioblastos contendo mucilagem no córtex, endoderme contínua, e feixes vasculares colaterais simples e compostos. Presença de células epidérmicas de paredes espessadas por lignina e idioblastos contendo ráfides são comuns nas espécies estudadas de Aechmea e Tillandsia, e presença de cordão esclerótico (periciclo) contínuo e feixes vasculares concentrados na periferia do cilindro vascular são comuns em Dyckia e Tillandsia. As Aechmea estudadas apresentam periciclo descontínuo como caráter exclusivo. A presença de canais de ar no córtex é um caráter exclusivo das espécies de Tillandsia. As espécies estudadas são epífitas e apresentam estruturas adaptativas ao hábito como: células da epiderme, hipoderme e periciclo com paredes espessadas; presença de canais de ar; idioblastos contendo mucilagem e ráfides.

Morphology and anatomy in Heliconia angusta Vell. and H. velloziana L. Emygd. (Zingiberales: Heliconiaceae) from the Atlantic forest of southeastern Brazil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)