Homologies of the flower and inflorescence in the early-divergent grass anomochloa (poaceae)

Premise of the study: The grass subfamily Anomochlooideae is phylogenetically significant as the sister group to all other grasses. Thus, comparison of their structure with that of other grasses could provide clues to the evolutionary origin of these characters. Methods: We describe the structure, embryology, and development of the flower and partial inflorescence of the monotypic Brazilian grass Anomochloa marantoidea. We compare these features with those of other early-divergent grasses such as Pharus and Streptochaeta and closely related Poales such as Ecdeiocolea. Key results: Anomochloa possesses several features that are characteristic of Poaceae, notably a scutellum, a solid style, reduced stamen number, and an ovary with a single ovule that develops into a single indehiscent fruit. Interpretation of floral patterning in Anomochloa is problematic because the ramification pattern of the florets places the bracts and axes in unusual positions relative to the primary inflorescence axis. Our study indicates that there is a single abaxial carpel in Anomochloa, probably due to a cryptic type of pseudomonomery in Anomochloa that resembles the pseudomonomery of other grasses. On the other hand, the Anomochloa flower differs from the typical grass flower in lacking lodicules and possessing four stamens, in contrast with the tristaminate condition that characterizes many other grasses. Conclusions: Using the median part of the innermost bract as a locator, we tentatively homologize the inner bract of the Anomochloa partial inflorescence with the palea of other grasses. In this interpretation, the pattern of monosymmetry due to stamen suppression differs from that of Ecdeiocolea. © 2012 Botanical Society of America.

Pimenta pseudocaryophyllus (Gomes) L. R. Landrum (Myrtaceae): stem and leaf anatomy of a medicinal plant

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico(CNPq)

Red/far-red and blue light-responsive regions of maize rbcS-m3 are active in bundle sheath and mesophyll cells, respectively.

Leaves of the C4 plant maize have two major types of photosynthetic cells: a ring of five large bundle sheath cells (BSC) surrounds each vascular bundle and smaller mesophyll cells (MC) lie between the cylinders of bundle sheath cells. The enzyme ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase is encoded by nuclear rbcS and chloroplast rbcL genes. It is not present in MC but is abundant in adjacent BSC of green leaves. As reported previously, the separate regions of rbcS-m3, which are required for stimulating transcription of the gene in BSC and for suppressing expression of reporter genes in MC, were identified by an in situ expression assay; expression was not suppressed in MC until after leaves of dark-grown seedlings had been illuminated for 24 h. Now we have found that transient expression of rbcS-m3 reporter genes is stimulated in BSC via a red/far-red reversible phytochrome photoperception and signal transduction system but that blue light is required for suppressing rbcS-m3 reporter gene expression in MC. Blue light is also required for the suppression system to develop in MC. Thus, the maize gene rbcS-m3 contains certain sequences that are responsive to a phytochrome photoperception and signal transduction system and other regions that respond to a UVA/blue light photoperception and signal transduction system. Various models of "coaction" of plant photoreceptors have been advanced; these observations show the basis for one type of coaction.

HOMOLOGIES OF FLORAL STRUCTURES IN VELLOZIACEAE WITH PARTICULAR REFERENCE TO THE CORONA

New data on floral morphology, development, and vasculature in two Brazilian genera of the monocot family Velloziaceae (Pandanales) are used to explore the homologies of their unusual floral structures, especially the corona of Barbacenia and the corona-like appendages and multiple stamens of some Vellozia species. All Velloziaceae have epigynous flowers. Some species of Vellozia are polyandrous, and stamen number can be variable within species. In Vellozia jolyi, there is a single stamen opposite each sepal and a stamen fascicle (of three secondary stamens) opposite each petal. Each stamen possesses a single vascular bundle, and these are united into a single aggregate bundle in proximal regions of the fascicle. Stamens mature centripetally within each fascicle. The coronal appendages of both genera are closely associated with the stamens, but they share some vasculature with the tepals and develop late in ontogeny. The coronal organs cannot readily be homologized with any of the typical floral organs, but they show partial homology with both tepals and stamens. They are most readily interpreted as a late elaboration of the region between the petals and stamens associated with epigyny and the hypanthium.

Alterações anatômicas foliares em plantas de Brachiaria subquadripara submetidas à aplicação de herbicidas

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência do controle dos herbicidas diquat, glyphosate e imazapyr e as alterações anatômicas do limbo foliar provocadas por eles em plantas de Brachiaria subquadripara. As plantas foram cultivadas em caixas-d'água sob condições de campo e, quando atingiram estádio de pleno desenvolvimento vegetativo, foram pulverizadas com soluções de diquat a 400 g ha-1, glyphosate a 4.320 g ha-1 em associação com o adjuvante Aterbane a 0,5% v v-1 e imazapyr a 750 g ha-1. Além disso, utilizou-se uma testemunha sem aplicação de herbicida. Foram realizadas avaliações de controle e das seguintes características anatômicas quantitativas das regiões da nervura central e da internervural do limbo foliar, além da região do colmo: porcentagem da epiderme adaxial e abaxial, porcentagem da endoderme, porcentagem do feixe vascular, porcentagem de lacunas do aerênquima, porcentagem de parênquima, espessura foliar, porcentagem da epiderme do colmo, porcentagem do câmbio vascular e diâmetro do colmo. Os herbicidas diquat e imazapyr promoveram o maior número de alterações nos caracteres anatômicos quantitativos das regiões da nervura central e internervural do limbo foliar e da região do colmo das plantas. Contudo, com exceção do diquat, os herbicidas foram eficientes no controle das plantas de B. subquadripara, porém todos eles permitiram a rebrota delas.

Diferenciação entre Egeria densa e Egeria najas pelos caracteres anatômicos foliares

Dentre as plantas daninhas aquáticas imersas de maior importância nos reservatórios de usinas hidrelétricas e em represas de pequeno porte no Brasil, destacam-se as espécies Egeria densa e Egeria najas, cuja identificação pode ser difícil na fase vegetativa. O objetivo deste trabalho foi diferenciar cinco acessos de E. densa e três de E. najas, coletados nos reservatórios de Jupiá, Salto Grande, Três Irmãos, Promissão, Nova Avanhandava e Ibitinga, do complexo da Companhia Energética de São Paulo (CESP) do Estado de São Paulo, quanto às características anatômicas descritivas e quantitativas do limbo foliar, procurando-se obter melhor entendimento sobre as relações dessas estruturas anatômicas com a penetração e translocação de herbicidas, além de auxiliar na identificação de acessos suscetíveis e resistentes a determinado produto químico. Amostras do terço médio do limbo foram fixadas em FAA 50, cortadas transversalmente em micrótomo rotatório com 8 mm de espessura e coradas com azul-de-toluidina. Foi analisada a estrutura foliar e foram quantificados os caracteres anatômicos da nervura central (% epiderme das faces adaxial e abaxial, % feixe vascular e % parênquima) e da região situada entre a nervura e o bordo do limbo (% epiderme das faces adaxial e abaxial e espessura da folha). Os dados das variáveis quantitativas foram submetidos aos testes estatísticos multivariados de Análise de Agrupamento e Análise de Componentes Principais. Houve formação de três grupos principais: o primeiro foi constituído pelos três acessos de E. najas; o segundo, por quatro acessos de E. densa; e o terceiro, por apenas um acesso de E. densa. O caráter que mais contribuiu para a diferenciação entre os acessos foi a % feixe vascular da nervura central, seguido da % epiderme da face abaxial da nervura central e % epiderme das faces adaxial e abaxial da região entre a nervura e o bordo foliar. Concluiu-se que a utilização de caracteres anatômicos quantitativos permitiu auxiliar na diferenciação dos acessos e das espécies estudadas; entretanto, devem ser incrementados os estudos relacionando a estrutura anatômica com a resistência e suscetibilidade aos herbicidas.

Alterações anatômicas foliares em Eichhornia crassipes submetidas à aplicação de herbicidas

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência do controle dos herbicidas 2,4-D, diquat e glyphosate e as alterações anatômicas do limbo foliar provocadas pelos produtos em plantas de Eichhornia crassipes, coletadas nos reservatórios do complexo CESP. As plantas foram cultivadas em caixas-d'água sob condições de campo e, quando atingiram estádio de pleno desenvolvimento vegetativo, foram pulverizadas com soluções de diquat a 400 g i.a.ha-1, 2,4-D a 1.340 g e.a. ha-1 e glyphosate a 4.320 g e.a. ha-1 em associação com o adjuvante Silwet L-77 a 0,01% v v-1. Foi utilizada uma testemunha sem aplicação de herbicida. A seguir, foram realizadas avaliações de controle e das seguintes características anatômicas quantitativas das regiões da nervura central e da internervural do limbo foliar: porcentagem da epiderme adaxial e abaxial, porcentagem da endoderme, porcentagem do feixe vascular, porcentagem de lacunas do aerênquima, porcentagem de parênquima e espessura foliar (µm). Com base nos resultados, os principais caracteres anatômicos quantitativos das regiões da nervura central e internervural do limbo foliar que sofreram alterações após a aplicação dos herbicidas foram a porcentagem da epiderme adaxial, a porcentagem da endoderme e a espessura foliar. Os herbicidas diquat e 2,4-D foram os que mais promoveram alterações nos caracteres anatômicos quantitativos das regiões da nervura central e internervural do limbo foliar das plantas de E. crassipes. Apenas o glyphosate apresentou controle de 100% das plantas aos 22 dias após a aplicação, quando comparado com o observado na testemunha sem herbicida.

Alterações anatômicas do limbo foliar de plantas de Polygonum lapathifolium submetidas à aplicação de herbicidas

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência do controle dos herbicidas 2,4-D, diquat e glyphosate e as alterações anatômicas do limbo foliar provocadas por eles em plantas de Polygonum lapathifolium. As plantas foram cultivadas em caixas-d'água sob condições de campo e, quando atingiram seu pleno desenvolvimento (antes do florescimento), pulverizadas com os herbicidas. Avaliaram-se quantitativamente as seguintes características anatômicas da nervura central e internervural das folhas: porcentagem da epiderme adaxial e abaxial, porcentagem da bainha do feixe, porcentagem do feixe vascular, porcentagem de esclerênquima e colênquima, porcentagem de parênquima paliçádico e lacunoso, bem como a espessura foliar (μm). Os tratamentos químicos foram: diquat (400 g i.a. ha-1 do produto comercial Reward), 2,4-D (1.340 g e.a. ha -1 do produto comercial DMA 806 BR) e glyphosate (4.320 g e.a. ha-1 do produto comercial Rodeo) com a adição do surfatante Silwet L-77 a 0,01% v v-1. Os principais caracteres anatômicos quantitativos da região da nervura central do limbo foliar que sofreram alterações após a aplicação dos herbicidas foram a porcentagem da epiderme adaxial, a porcentagem de feixe vascular, a porcentagem de colênquima, a porcentagem de parênquima paliçádico e lacunoso e a espessura foliar. Para a região internervural do limbo foliar, os principais caracteres anatômicos quantitativos que sofreram alterações após a aplicação dos herbicidas foram a porcentagem da epiderme adaxial, a porcentagem da bainha do feixe e a espessura foliar. Os herbicidas diquat e 2,4-D foram ineficientes no controle das plantas de P. lapathifolium; o glyphosate apresentou controle superior a 90% das plantas aos 100 dias após a aplicação. Entretanto, todos os herbicidas permitiram rebrota das plantas.

Diferenciação de espécies daninhas aquáticas pela análise multivariada de caracteres estruturais foliares

Algumas espécies de plantas aquáticas têm-se tornado problemáticas em reservatórios hidrelétricos no Brasil, devido a sua grande capacidade de reprodução. O objetivo destes trabalho foi diferenciar Brachiaria mutica, Brachiaria subquadripara, Panicum repens, Eichhornia crassipes, Heteranthera reniformis, Typha ubulata e Enhydra anagallis, utilizando-se 19 caracteres estruturais quantitativos do limbo foliar, que se relacionassem com a penetração e translocação de herbicidas. Amostras do terço médio do limbo foram fixadas em FAA 50, cortadas transversalmente em micrótomo com 8 mm de espessura e coradas com azul-de-toluidina. Foram quantificados (%) os seguintes caracteres estruturais da nervura central (NC) e da região internervural (IN): epidermes adaxial e abaxial, feixe vascular, bainha do feixe vascular, esclerênquima, parênquima e lacunas do aerênquima, além da espessura da folha, do número de estômatos e do número de tricomas nas faces adaxial e abaxial. Os 19 caracteres estruturais foram submetidos à Análise de Agrupamento e Análise de Componentes Principais. Houve a formação de três grupos principais: grupo 1 B. mutica, B. subquadripara e P. repens (Poaceae); grupo 2 E. crassipes e H. reniformis (Pontederiaceae) e E. anagallis (Asteraceae); e grupo 3 apenas T. subulata (Typhaceae). Os caracteres com maior poder discriminatório foram: porcentagem de epiderme adaxial (IN); porcentagem de epiderme abaxial; feixe vascular; bainha do feixe vascular; esclerênquima e lacunas do aerênquima (NC e IN); espessura da folha e número de estômatos das faces adaxial e abaxial. Concluiu-se que os caracteres estruturais quantitativos permitiram diferenciar essas espécies daninhas aquáticas em fase vegetativa.

Aluminum in corn plants: influence on growth and morpho-anatomy of root and leaf

A toxicidade do alumínio (Al) é um dos fatores mais limitantes para a produtividade. Esta pesquisa foi realizada para avaliar a influência do Al, em solução nutritiva, na altura de plantas, no peso da matéria seca e nas alterações morfoanatômicas de raízes e folhas de milho (Zea mays L.). O experimento foi conduzido em casa de vegetação com tratamentos constituídos de cinco doses de Al (0; 25; 75; 150; e 300 µmol L-1) e seis repetições. As soluções foram constantemente aeradas e o pH foi ajustado a 4,3, inicialmente. A matéria seca da parte aérea e das raízes e a altura das plantas diminuíram significativamente com o aumento da concentração de Al. As raízes de plantas de milho cultivadas em soluções com Al tiveram seu crescimento inibido e apresentaram menos raízes laterais e desenvolvimento do sistema radicular inferior, em comparação com as das plantas-controle. As folhas das plantas crescidas em soluções que continham 75 e 300 µmol L-1 de Al não apresentaram muita diferença anatômica em relação às das plantas-controle. A bainha da folha das plantas exposta ao Al apresentou epiderme uniestratificada revestida por uma fina camada de cutícula e as células da epiderme e do córtex foram as que menos se desenvolveram. No feixe vascular, o metaxilema e protoxilema não tinham paredes secundárias, e o diâmetro de ambos foi muito menor quando comparado com os das plantas-controle.

NtWBC1, an ABC transporter gene specifically expressed in tobacco reproductive organs

To identify genes specifically or predominantly expressed in the stigmas/styles and to establish their possible function in the reproductive process of plants, a tobacco stigma/style cDNA library was constructed and differentially screened, resulting in the isolation of several cDNA clones. The molecular characterization of one of these clones is described here. After sequencing the cDNA and the isolated genomic clone, it was determined that the corresponding gene encodes a protein containing an ATP-binding cassette, characteristic of ABC transporters. This gene, designated as NtWBC1 (Nicotiana tabacum ABC transporter of the White-Brown Complex subfamily), encodes a protein that contains the typical structure of the 'half-transporters' of the White subfamily. To establish the spatial expression pattern of the NtWBC1 gene, northern blot and real-time RT-PCR analyses with total RNA from roots, stems, leaves, sepals, petals, stamens, stigmas/styles, ovaries, and seeds were performed. The result revealed a transcript of 2.5 kb present at high levels in stigmas and styles and a smaller transcript (2.3 kb) present at a lower level in stamens. NtWBC1 expression is developmentally regulated in stigmas/styles, with mRNA accumulation increasing toward anthesis. In situ hybridization experiments demonstrated that NtWBC1 is expressed in the stigmatic secretory zone and in anthers, at the stomium region and at the vascular bundle. NtWBC1 is the first ABC transporter gene with specific expression in plant reproductive organs to be identified and its expression pattern suggests important role(s) in the reproductive process.

The ribs of Eupatorieae (Asteraceae): of wide taxonomic value or reliable characters only among certain groups?

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Morfo-anatomia do eixo vegetativo aéreo de Achyrocline alata (Kunth) DC. (Asteraceae)

Achyrocline alata occurs in a dense and low vegetation in Mato Grosso do Sul State, Brazil and it has been studied under physical-chemical and yield aspects, being scarce anatomical data. The present work has as objective the study of the aerial vegetative axis. Stem is cylindrical and hairy, having five wings, which are arisen from their leaves. The blade shows the presence of uniseriate epidermis, which is covered by the cuticle of variable thickness; and non-glandular and glandular trichomes. The non-glandular trichomes are uniseriate and multicellular and have their apex cell in whip form, while the glandular trichomes are multicellular, uniseriate or biseriate. The mesophyll is dorsiventral with uni-stratified palisade parenchyma in most of the cases and lacunal parenchyma formed by three to four layers of irregular cells. Only one collateral vascular bundle occurs in the midvein. Stem in transversal section is covered by epidermis with trichomes similar to leaves; the cortex is constituted by a discontinuous area of angular collenchyma, which is followed by chlorophyll parenchyma. Vascular cylinder that is delimited by pericycle shows vascular bundles of collateral type. In the secondary structure, the periderm is originated from epidermal and subepidermal tissues. In vascular region, the fascicular cambium differs into secondary xylem and phloem, while interfascicular cambium produces sclerenchymatous tissue.

Homologies of floral structures in velloziaceae with particular reference to the corona

New data on floral morphology, development, and vasculature in two Brazilian genera of the monocot family Velloziaceae (Pandanales) are used to explore the homologies of their unusual floral structures, especially the corona of Barbacenia and the corona-like appendages and multiple stamens of some Vellozia species. All Velloziaceae have epigynous flowers. Some species of Vellozia are polyandrous, and stamen number can be variable within species. In Vellozia jolyi, there is a single stamen opposite each sepal and a stamen fascicle (of three secondary stamens) opposite each petal. Each stamen possesses a single vascular bundle, and these are united into a single aggregate bundle in proximal regions of the fascicle. Stamens mature centripetally within each fascicle. The coronal appendages of both genera are closely associated with the stamens, but they share some vasculature with the tepals and develop late in ontogeny. The coronal organs cannot readily be homologized with any of the typical floral organs, but they show partial homology with both tepals and stamens. They are most readily interpreted as a late elaboration of the region between the petals and stamens associated with epigyny and the hypanthium. © 2010 by The University of Chicago. All rights reserved.

Morphological evolution in the graminid clade: Comparative floral anatomy of the grass relatives Flagellariaceae and Joinvilleaceae

New comparative data are presented on the reproductive morphology and anatomy of two genera closely related to grasses, Flagellaria and Joinvillea, in which the flowers are superficially similar, especially in stamen morphology. This investigation demonstrates some anatomical differences between the two genera. For example, both genera depart from the 'typical' condition of tepal vasculature (three-traced outer tepals and one-traced inner tepals): in Flagellaria, each tepal receives a single vascular bundle and, in Joinvillea, each tepal is supplied by three vascular bundles. Joinvillea possesses supernumerary carpel bundles, as also found in the related family Ecdeiocoleaceae, but not in Flagellaria or grasses. In the anther, the tapetum degenerates early in Flagellaria, and is relatively persistent in Joinvillea, in which the pollen grains remain closely associated with the tapetum inside the anther locule, indicating a correlation between peripheral pollen (a feature that is common in grasses) and a persistent tapetum. This study highlights the presence of a pollen-tube transmitting tissue (PTTT) or solid style in the gynoecium of Flagellaria, as also in many Poaceae, but not in Joinvillea or Ecdeiocoleaceae. We speculate that the presence of a PTTT could represent one of the factors that facilitated the subsequent evolution of the intimately connected gynoecia that characterize grasses. © 2012 The Linnean Society of London.