Autoecologia e diversidade genética de Aloysia hatschbachii Moldenke (Verbenaceae), uma espécie em perigo de extinção

Abstract

Resumo: Atividades antrópicas podem promover alterações demográficas, reprodutivas e de distribuição das populações vegetais, como ocorre com Aloysia hatschbachii, arbusto endêmico de campos naturais da porção sul do Primeiro Planalto Paranaense. Neste âmbito, foram objetivos desta tese: 1) analisar sistematicamente todos os artigos científicos em escala mundial envolvendo o gênero Aloysia até 2021; 2) avaliar o padrão fenológico e a biologia floral de A. hatschbachii; 3) avaliar a diversidade genética de três subpopulações remanescentes de A. hatschbachii; e 4) compreender o comportamento germinativo e a viabilidade de armazenamento das sementes dessa espécie. Para a revisão sistemática foi realizada busca nos bancos de dados Scopus e Web of Science, sendo avaliados 434 artigos. No âmbito do estudo fenológico foram avaliadas mensalmente as fenofases vegetativas e reprodutivas de 60 indivíduos de subpopulações situadas em ambiente natural, no município de Piên, Paraná. Na análise dos dados utilizou-se os índices de atividade e de intensidade de Fournier, assim como a estatística circular. Adicionalmente, foi realizado o estudo da biologia floral por meio de análise das estruturas florais e de viabilidade polínica. Para estudar a diversidade genética foram coletadas amostras foliares de 150 indivíduos, que foram analisadas por meio de marcadores isoenzimáticos. A partir da interpretação dos locos foram calculados os índices genéticos. Na abordagem de germinação foram quantificados o peso de mil sementes, o teor de água e a biometria das sementes. Foram também realizados experimentos para testar: quatro tratamentos prégerminativos; dois substratos e quatro temperaturas em esquema fatorial de interação (2x4); além de quatro períodos de armazenamento. Os artigos sobre Aloysia foram oriundos de 41 países, com destaque para o Brasil, que alcançou 117 artigos (30%). Em 15% dos artigos não foram informados o país de origem do material vegetal, e em 47(24%) artigos não foi mencionado o tipo de vegetação onde as espécies estavam localizadas. Os artigos envolveram apenas onze espécies, o que representa <40% da riqueza do gênero. A maioria dos estudos se concentrou em poucas espécies e nos seus compostos químicos. A. hatschbachii se caracterizou por fenofases vegetativas de ocorrência regular e fenofases reprodutivas com ocorrência irregular e de menor intensidade, com exceção de fruto senescente, presente durante os 24 meses. Foi verificado padrão sazonal apenas para as fenofases antese floral e fruto imaturo. Os eventos botão e antese floral apresentaram correlação positiva com temperaturas (máximas, médias e mínimas) e fotoperíodo. Os frutos imaturos se correlacionaram positivamente com temperatura mínima e umidade relativa. Frutos senescentes se correlacionaram negativamente com temperatura máxima e fotoperíodo. As flores de A. hatschbachii são pequenas, hermafroditas e possuem grãos de pólen com elevada viabilidade. Sobre a diversidade genética, os dez sistemas isoenzimáticos utilizados possibilitaram a interpretação de 12 locos, sendo sete polimórficos. As subpopulações de A. hatschbachii apresentaram baixa diversidade genética e excesso de homozigotos, em especial na subpopulação mais isolada. Verificou-se que há maior variabilidade genética dentre indivíduos do que entre as subpopulações. As sementes de A. hatschbachii são pequenas, leves e elipsoides. O melhor desempenho de germinação ocorreu aos 20 e 25 ºC, ainda que com baixo potencial germinativo (29- 32%) e germinação irregular. O armazenamento por 60 dias resultou em redução de 49% na germinação. Os resultados obtidos representam importante contribuição ao conhecimento ecológico de A. hatschbachii, podendo ser utilizados em programas que visem a conservação da espécie.

Abstract: Anthropogenic activities can promote demographic, reproductive and distribution changes in plant populations, as occurs for Aloysia hatschbachii, a endemic shrub of natural grasslands of the southern portion of the First Plateau of Paraná. In this context, the objectives of this thesis were: 1) to analyze systematically all scientific articles worldwide involving the genus Aloysia until 2021; 2) evaluate the phenological pattern and the floral biology of A. hatschbachii; 3) to evaluate the genetic diversity of three remaining subpopulations of A. hatschbachii; and 4) understand the germination behavior and storage viability of seeds of this species. For the systematic review, a search was carried out in the Scopus and Web of Science databases, evaluating 434 articles. For the phenological study, the vegetative and reproductive phenophases of 60 individuals, from subpopulations located in its natural environment in the municipality of Piên, Paraná, were monthly evaluated. In the data analysis, the indices of activity and intensity of Fournier were used, as well as circular statistics. Additionally, the study of floral biology was carried out through the analysis of floral structures and pollen viability. To study the genetic diversity, leaf samples were collected from 150 individuals, which were analyzed using isoenzyme markers. Based on the interpretation of the loci, the genetic indices were calculated. In the germination approach, the weight of a thousand seeds, the water content and the biometry of the seeds were quantified. Experiments were also carried out to test: four pre-germination treatments; two substrates and four temperatures in a factorial interaction scheme (2x4); and four storage periods. Articles on Aloysia came from 41 countries, with emphasis on Brazil, which reached 117 articles (30%). In 15% of the articles, the country of origin of the plant material was not informed, and in 47 (24%) articles the type of vegetation where the species were located was not mentioned. The articles involved only eleven species, which represents <40% of the richness of the genus. Most studies have focused on few species and their chemical compounds. A. hatschbachii was characterized by vegetative phenophases of regular occurrence and reproductive phenophases with irregular occurrence and lower intensity, except for senescent fruit, present during the 24 months. A seasonal pattern was verified only for the floral anthesis and immature fruit phenophases. The bud and floral anthesis events showed a positive correlation with temperatures (maximum, average and minimum) and photoperiod. Immature fruits correlated positively with minimum temperature and relative humidity. Senescent fruits were negatively correlated with maximum temperature and photoperiod. The flowers of A. hatschbachii are small, hermaphrodite and have pollen grains with high viability. Regarding genetic diversity, the ten isoenzyme systems allowed the interpretation of 12 loci, seven of which were polymorphic. The subpopulations of A. hatschbachii showed low genetic diversity and an excess of homozygotes, especially in the most isolated subpopulation. It was found that there is a greater genetic variability among individuals than among subpopulations. A. hatschbachii seeds are small, light and ellipsoid. The best germination performance occurred at 20 and 25 ºC, although with low germination potential (29-32%) and irregular germination. Storage for 60 days resulted in a 49% reduction in germination. The results obtained represent an important contribution to the ecological knowledge of A. hatschbachii and can be used in programs with the goal of conservation of this species.