Botânica
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Item Biodiversity and ecosystem functioning across Brazilian vegetation: from savannas to forests(Universidade Federal de Viçosa, 2025-02-04) Silva, Arthur da Cruz; Meira Neto, João Augusto Alves; http://lattes.cnpq.br/7746885392544622Biodiversity, encompassing all life forms, is a critical driver of ecosystem processes, functioning, and services. Ecosystem functioning, shaped by biodiversity, has been studied through two paradigms: early studies focused on isolated biodiversity effects under controlled conditions, while current approaches emphasize nature-based, context-dependent studies. Key theories explaining biodiversity-ecosystem functioning relationships include niche complementarity, where species specialize in different niches, and the mass-ratio hypothesis, highlighting the role of dominant species’ traits. These relationships vary across ecosystems, influenced by biotic and abiotic factors, such as diversity, species richness, competition, facilitation, soil fertility, water availability, fire regimes, and others, which shape vegetation structure and diversity. In tropical ecosystems, contrasting resource limitations (e.g., water in dry vegetation and light in wet vegetation) drive functional trait variation, from conservative strategies in dry forests to acquisitive strategies in wet forests, impacting biodiversity-ecosystem functioning dynamics. Functional and phylogenetic diversity have proven to be superior metrics over species richness in explaining biodiversity-ecosystem functioning relationships, while abiotic factors and topography also influence ecosystem processes. Understanding these patterns is vital to mitigate biodiversity loss and its effects on ecosystem services, particularly under global change scenarios, where biodiversity-ecosystem functioning research can guide restoration and conservation by prioritizing diversity and adaptive strategies. Thus, the thesis is divided in the following chapters: Chapter 1, titled: “Vegetation transition in the Central Brazilian Cerrado is better explained by structure than tree composition differences”, and we propose two fundamental questions to be investigated in the Cerrado area of central Brazil: i) How variable is the vegetation structure and species between different Cerrado vegetation types? Second, ii) how strongly are vegetation structure and species composition linked? We hypothesize that vegetation types differ in both their structure and species composition, and that vegetation structure is tightly coupled to species composition, because of differences among species in how they deal with different types and degrees of different environments. Chapter 2, titled: “ Taxonomic diversity, phylogenetic diversity and functional dominance drive aboveground carbon stock in the Brazilian Cerrado”, and we aim to address three fundamental questions: 1) What is the difference in taxonomic diversity and carbon storage among the different vegetation types in the Cerrado? 2) Is taxonomic, functional, phylogenetic diversity or the community weighted mean of functional traits more important in driving AGC among the different vegetation types in the Cerrado? 3) Do relationships between diversity, functional traits and AGC differ among the different vegetation types in the Cerrado? We hypothesize that: i) taxonomic diversity and AGC follow the same pattern as the vegetation structure in the Cerrado, with higher levels in the taller vegetation types; and ii) the relationship between AGC and its drivers varies across vegetation types, primarily influenced by vegetation structure. Taller and denser vegetation exhibits a distinct pattern compared to other types. Finally, Chapter 3, titled: “Abiotic attributes outperform biodiversity in driving carbon storage across an environmental gradient in Brazilian tropical forests”. For this chapter we aimed to answer two questions: 1) What is the pattern of resource use strategies in Tropical Forests along a climatic gradient? 2) How do abiotic and biotic attributes drive AGC in Tropical Forests along a climatic gradient? Based on the continuum between acquisition (fast return and low energy cost) and resource conservation (slow return and high energy cost), we expect that wet forests present a community of plant species with acquisitive traits compared to dry forests, which are composed of more conservative ones. The mass ratio hypothesis (based on functional composition) and structural diversity could play a more significant role in dry forests, as functional trait composition (e.g., drought resistance traits) might be more critical in determining aboveground biomass stock than resource availability. Thus, we expect that across forests, the abiotic attributes (e.g., soil fertility, climate, and water availability) have a positive and direct effect on biotic (species richness and stem structural diversity) and an indirect and positive effect on AGC. Keywords: biodiversity ; functional traits; resource allocationItem Programmed cell death, aerenchyma and pith cavity formation in vitro of Luffa cylindrica (L.) M. Roem.: an anatomical and physiological approach(Universidade Federal de Viçosa, 2025-02-26) Ferreira, Michelle Araújo; Otoni, Wagner Campos; http://lattes.cnpq.br/4742463746542765Luffa cylindrica is a cucurbitaceous plant that has fruits with a fibrous appearance, a pith cavity in the hypocotyl and induction of the formation of lysigenous aerenchyma in the roots under hypoxic conditions. These characteristics are related to programmed cell death, which is a mechanism that is strictly related to plant growth and development and is therefore an important pathway for tissue differentiation, pathogen recognition, stress signals and metabolic status. Although programmed cell death is an essential process for plants, gaps still need to be filled to better understand how it works. Therefore, in this work, we present cucurbits of the genus Luffa as potential models for studies involving programmed cell death and analyze the formation of lysigenous aerenchyma and the pith cavity in Luffa cylindrica over days and in different concentrations of agar (w/v) of agar (0; 0.15; 0.3; 0.45; 0.6; 0.75; and 0.9%) using morphoanatomical and physiological analyses. The results showed that the lysigenous aerenchyma of L. cylindrica is schizo-lysigenous, and its formation has 4 stages. The increase in intercellular spaces, elongation of cortical cells and the appearance of T-shaped cortical cells are characteristics observed during aerenchyma formation. For the first time, the process of pith cavity formation in L. cylindrica has been described anatomically. Changes in cell wall composition occur throughout the process of pith cavity and aerenchyma formation. The increased activity of antioxidant enzymes signals an increase in reactive oxygen species, triggering processes of PCD which result in the formation of aerenchyma and the pith cavity. The intensity of hypoxic stress showed different adaptive responses associated with PCD activation signaled by changes in metabolism and antioxidant enzyme activity. L. cylindrica under hypoxia reduced root growth and invested in the growth of the aerial part as a possible adaptive escape mechanism. Although the low oxygen concentrations affected metabolism, photosynthesis was not compromised and this, together with all the adaptive changes observed in this study, shows that L. cylindrica is resistant to abiotic stresses. Keywords: aerenchyma formation; pith cavity; Luffa cylindrica; programmed cell death; in vitro culture ; cucurbitaceaeItem Ecologia de Mimosa Pogocephala benth. (Fabaceae), uma espécie endêmica dos Campos Rupestres do estado de Minas Gerais(Universidade Federal de Viçosa, 2022-07-18) Morais, Rúbio Oliveira; Schaefer, Carlos Ernesto Goncalves Reynaud; http://lattes.cnpq.br/2581745935046757O Quadrilátero Ferrífero (QF) está situado na porção sul da Cadeia do Espinhaço, que corta o estado de Minas Gerais no sentido norte-sul, possui relevo estrutural e paisagem fortemente controlada pela resistência das rochas quartzíticas e itabiríticas entremeadas de xistos e filitos e que formam a “moldura” quadrangular desta região constituindo uma feição geomorfopedológica rara no planeta, de grande interesse para a sociedade. Tal formação comporta ambientes naturais diversos - florestais e campestres - os quais são encontrados lado a lado, colonizados por plantas distintas, raras, endêmicas e de distribuição geográfica restrita. Vários pesquisadores vêm estudando a vegetação do QF e confirmando a sua singularidade ecológica. Alternam-se, na sua superfície, afloramentos de quartzitos e itabiríticos que proporcionam uma surpreendente variação da paisagem, ora com cristas e escarpas rugosas típicas dos primeiros, ocupadas por plantas de ambientes rupestres, ora com montanhas arredondadas e superfície uniforme, forradas por plantas herbáceas e arbustivas mais homogêneas que formam um tapete contínuo. A espécie Mimosa pogocephala Benth. (Fabaceae), considerada por alguns autores como endêmica de canga e itabirito do Quadrilátero Ferrífero é aqui apresentada sob uma abordagem ecológica, fundamentada na análise de dados referentes a levantamentos de campo realizados em três unidades de conservação de diferentes categorias – duas propriedades da empresa Vale S/A, uma Reserva Particular do Patrimônio Natural (RPPN) e uma propriedade destinada a proteção ambiental e também em um Parque Estadual de Minas Gerais, situados no Quadrilátero Ferrífero, MG: RPPN Córrego Seco, Reserva de Capivary II e Parque Estadual da Serra do Rola Moça (PESRM). O presente estudo teve como objetivo avaliar os aspectos ambientais, dos locais de registros de Mimosa pogocephala Benth., relacionados à cobertura vegetal e características edáficas, e como hipótese, relacionar o endemismo de Mimosa pogocephala Benth. aos diferentes complexos rupestres existentes em Minas Gerais e não somente ao Campo Rupestre Ferruginoso. Nos locais onde a espécie foi registrada a cobertura vegetal foi classificada como Cerrado Campo Sujo – Campo Rupestre Quartzítico e Campo Rupestre Ferruginoso. A composição fitossociológica da vegetação de portes arbustivo e herbáceo foi determinada através da implantação de parcelas distribuídas conforme a ocorrência de Mimosa pogocephala Benth. e caracterizada através da determinação da composição de espécies, quantidade de indivíduos, diâmetro na altura do solo, altura e grau de cobertura. As características edáficas de cada área foram definidas a partir de um perfil de solo representativo, de análises de parâmetros físicos e químicos do solo e da aferição de profundidade do solo em cinco pontos diferentes estabelecidos em quatro parcelas amostrais demarcadas em cada área de estudo. Os ambientes estudados apresentaram solos medianamente rasos classificados como: Neossolo Litólico Distrófico típico (RPPN Córrego Seco); Neossolo Litólico Húmico típico (Reserva de Capivary II) e Plintossolo Pétrico Concrecionário típico (Parque Estadual da Serra do Rola Moça). As relações da composição florística e fitossociológica entre as áreas estudadas foram avaliadas através de uma análise multivariada utilizando a distância de dissimilaridade de bray-curtis. As características dos solos nas áreas estudadas foram interpretadas através de uma análise de componentes principais (PCA), teste de kruskal-Wallis para as variáveis do solo não paramétricas e teste de Mann- Whitney utilizando a correção de Bonferroni para avaliação das diferenças significativas. Utilizamos as principais variáveis encontradas para avaliar as correlações existentes em relação a abundância das espécies vegetais encontradas em cada parcela amostrada a partir de uma análise de correspondência canônica (CCA). Utilizando análises de correlação avaliamos a abundância e altura dos indivíduos de Mimosa pogocephala Benth. entre si e sua dominância absoluta por parcela em relação a dominância absoluta por parcela das espécies vegetais registradas em todas as parcelas amostradas e em relação aos resultados das análises de correspondência canônica (CCA). As análises foram realizadas utilizando o programa R. A espécie Mimosa pogocephala Benth. foi registrada em todas as parcelas amostrais do presente estudo e em áreas de formações Quartzíticas e Ferríferas em altitudes que variaram entre 1380 e 1501 m. Os resultados obtidos neste estudo indicaram que Mimosa pogocephala Benth. não é endêmica da canga ferruginosa e a importância de se ampliar as pesquisas relacionadas à espécie. Palavras-chave: Canga ferruginosa.; Campo Rupestre Quartzítico. ; Quadrilátero Ferrífero.; Endemismo.Item Elucidando as estruturas produtoras de recursos florais em Microstachys serrulata (Hippomaneae - Euphorbiaceae): uma espécie mirmecófila(Universidade Federal de Viçosa, 2024-08-30) Jacovine, Giovanna Fernandes; Meira, Renata Maria Strozi Alves; http://lattes.cnpq.br/3284839451840528Item Dynamic response of carbohydrates and proteomic profile during the regeneration of adventitious shoots from in vitro culture of Passiflora cincinnata Mast. endosperms(Universidade Federal de Viçosa, 2024-03-07) Sarmento, Suellen Nunes; Rocha, Diego Ismael; http://lattes.cnpq.br/9885065160990680Characteristics such as the totipotency of plant cells underpin in vitro culture techniques. Endosperm is a naturally triploid tissue resulting from the double fertilization process. In vitro culture of endosperms has shown potential as a direct method for the regeneration of triploid plants, offering a faster alternative for large-scale production of triploid plants. This study presents two chapters that aim to consolidate advancements in the field of in vitro triploid plant regeneration from endosperm and investigate structural and biochemical changes, identifying patterns in carbohydrate utilization and differential protein accumulation related to the regeneration process of Passiflora cincinnata Mast explants. Our goal is to enhance the understanding of the mechanisms involved in triploid plant regeneration and optimize in vitro endosperm culture protocols to support the use of this technique in genetic improvement studies. Keywords: endosperm, in vitro regeneration, triploidy.Item Exploring the connection between plant histochemistry and phytochemical prospection in species of Athenaea Sendtn. (Solanaceae)(Universidade Federal de Viçosa, 2024-10-10) Santos, João Victor da Costa; Meira, Renata Maria Strozi Alves; http://lattes.cnpq.br/3512930646485590Although morphoanatomical and chemical markers exist for the systematics of Solanaceae, there are gaps in understanding how these traits may influence the recent and substantial changes in the taxonomy of the subtribe Withaninae. Athenaea is the only Latin American genus of this subtribe, which was recently circumscribed. Athenaea species have been the subject of recent pharmacological studies due to the presence of withanolides. These compounds are considered as chemotaxonomic markers in Withaninae. However, there is limited knowledge about their diversity in Athenaea. In Withania somnifera, a plant used in Ayurvedic medicine and phylogenetically related to Athenaea, numerous withanolides with confirmed biological properties have been described. These properties include neurotherapeutic effects that are useful for treating Alzheimer's disease (AD). The main goal of this thesis was to investigate the histolocalization of secondary metabolites in the leaves of Athenaea species, their metabolic profile focusing on withanolides and which species may be promising in future biotechnological investigations, especially for cholinesterase inhibition. Additionally, the site of synthesis and accumulation of these and other substances in the cells/tissues of the species was identified. The pharmacological potential of Athenaea extracts was also tested to inhibit enzymes involved in the progression of Alzheimer's Disease (AD) symptoms. Secretory trichomes and idioblasts are the structures specialized in the accumulation of alkaloids, steroids, phenolics and lipids in Athenaea leaves. The morphotypes of the trichomes can help in the distinction of the species. Sixteen withanolides were manually recorded in the biological samples and this is the first report of withanolides for A. brasiliana and Athenaea tomentosa. The diversity and distribution of withanolides allowed us to understand the phylogenetic proximity with other phylogenetically related taxa, such as W. somnifera. Athenaea tomentosa is considered promising because it presents strong inhibition for AChE, for both the dichloromethane (102.2 (± 6.7) %) and ethanolic (93.3 (± 3.6) %) extract. Through the use of standard techniques for anatomical, metabolomic, and phytochemical prospecting, this integrative approach is groundbreaking for Athenaea. The findings have the potential to help resolve taxonomic issues and guide biotechnological research in the Solanaceae family. They could also identify source species of withanolides for future biological studies. KEYWORDS: Alkaloids, Anticholinesterase activity, Histolocalization, Metabolomics, Ontogeny, Phytochemistry, Plant anatomy, Plant chemotaxonomy, Withanolides.Item Perfil hormonal e dinâmica do status oxidativo durante cultivo in vitro de endospermas de maracujazeiros com respostas morfogênicas divergentes(Universidade Federal de Viçosa, 2024-09-02) Silva, Débora Alice Moreira; Rocha, Diego Ismael; http://lattes.cnpq.br/1086981019989425Passiflora edulis Sims e P. cincinnata Mast. são espécies de maracujazeiros que apresentam respostas morfogênicas temporalmente divergentes ao longo do cultivo in vitro de endospermas. Embora existam protocolos bem estabelecidos para ambas as espécies, os processos fisiológicos que regulam essas respostas ainda são pouco compreendidos. Este estudo teve como objetivo caracterizar a morfoanatomia, a dinâmica do status oxidativo e o perfil hormonal de P. edulis e P. cincinnata durante a regeneração de gemas adventícias, buscando entender as diferenças estruturais e bioquímicas entre as espécies. Endospermas de ambas espécies foram desinfestados e inoculados em meio de indução de organogênese, suplementado com 1,0 mg.L⁻¹ de tidiazuron para P. edulis e 2,0 mg.L⁻¹ de benziladenina para P. cincinnata e cultivados em sala de crescimento a 27 ± 2 °C. Amostras foram coletadas pré-cultivo e após 5, 15 e 30 dias de cultivo. Inicialmente, os explantes eram brancos com células isodiamétricas. Aos 5 dias, P. cincinnata começou a formar calos e apresentou coloração esverdeada, características ausentes em P. edulis. Aos 30 dias, P. cincinnata já exibia gemas adventícias diferenciadas, enquanto P. edulis ainda não havia desenvolvido estruturas organogênicas bem definidas. Interessantemente, P. edulis apresentou níveis mais altos de MDA durante todo o processo, enquanto P. cincinnata não apresentou MDA aos 5 dias. O conteúdo de H₂O₂ em P. cincinnata diminuiu aos 5 dias e permaneceu significativamente menor do que em P. edulis. A produção de O₂•⁻ também foi menor em P. cincinnata. As atividades das enzimas antioxidantes POX, APX e SOD variaram entre as espécies, com P. cincinnata apresentando um aumento crescente dessas atividades ao longo do processo regenerativo. Quanto ao perfil hormonal, ambas as espécies mostram redução de IAA ao longo das fases. Em P. cincinnata, houve aumento na concentração de ACC, ZEA e BRA durante a fase de determinação, enquanto P. edulis teve maior atividade de SA na fase inicial em relação a P. cincinnata e de JA durante a fase de determinação. MeJa e ABA permaneceram estáveis em ambas as espécies. Os resultados sugerem que diferenças na produção de EROs, na atividade de enzimas do metabolismo antioxidativo e fitormônios podem estar associadas à diferença espaço-temporal observada no cultivo in vitro de endospermas de P. edulis e P. cincinnata. Palavras-chave: Espécies Reativas de Oxigênio. Hormônios vegetais. Organogênese de novo. Triploides.Item Estudos taxonômicos e filogenéticos em Oleandra Cav. (Oleandraceae, Polypodiopsida) para a região Neotropical(Universidade Federal de Viçosa, 2022-02-25) Miranda, Cecília Vieira; Schwartsburd, Pedro Bond; http://lattes.cnpq.br/0112003481101253No presente trabalho, 23 espécies de Oleandra são reconhecidas para a região Neotropical, com um total de 8 táxons sendo novos à ciência, principalmente pela observação de um complexo de espécies pilosas dentro do gênero, o complexo Oleandra pilosa. Foram propostos três grupos morfológicos: 1) espécies com escamas do rizoma adpressas e filopódios tipo-rizoma; 2) espécies com escamas do rizoma adpressas e filopódios tipo- pecíolo; e 3) espécies com escamas do rizoma patentes e filopódios tipo-pecíolo. Das 23 espécies reconhecidas, 13 são endêmicas. Os estudos filogenéticos não apresentaram muitas resoluções, principalmente entre as espécies da Floresta Atlântica, porém a filogenia nos mostrou que os grupos morfológicos propostos são artificais, apesar de úteis para o reconhecimento das espécies. Clados geográficos foram bem definidos, e a evolução dos caracteres reforçaram que o gênero possui evolução muito recente, com muitas homoplasias. O trabalho inclui chave de identificação para as espécies neotropicais de Oleandra, descrições dos táxons, sinonímias, tipificações, ilustrações, materiais examinados, comentários taxonômicos, além de árvore filogenética e árvores de evolução dos caracteres. Palavras-chave: Taxonomia. Samambaias. Biologia Molecular.Item Revelando a identidade das glândulas de Croton catariae Baill. (seção Geiseleria, Euphorbiaceae): uma abordagem anatômica e ultraestrutural(Universidade Federal de Viçosa, 2024-03-08) Endringer, Letícia Schunk; Meira, Renata Maria Strozi Alves; http://lattes.cnpq.br/7722572136629546Item Acúmulo de alumínio em Melastomataceae ocorrentes nos campos rupestres da Serra de Ouro Branco (MG)(Universidade Federal de Viçosa, 2024-03-05) Tomaz, João Santana; Azevedo, Aristéa Alves; http://lattes.cnpq.br/4412831505589306A Serra de Ouro Branco (SOB) compõe a Cadeia do Espinhaço, região que abriga a maioria dos campos rupestres (CR) quartzíticos no Brasil. Os campos rupestres são marcados por inúmeros filtros ambientais, responsáveis pela seleção de variadas adaptações em plantas ao longo da evolução. A presente pesquisa avaliou o acúmulo de Al em vinte e duas espécies da família Melastomataceae que ocorrem na SOB. Aqui, procuramos afirmar as seguintes hipóteses: as plantas da família Melastomataceae dos CR, acumulam alumínio em sua parte aérea, independente do hábito e da quantidade do metal no solo; os principais sítios de acúmulo são as paredes de natureza pecto-celulósica e o conteúdo citoplasmático de diferentes tipos celulares, os núcleos, cloroplastos e tricomas; os sítios de acúmulo do Al se sobrepõem aos de compostos fenólicos, de Si e Ca, sugerindo a complexação desses elementos como detoxificação interna do metal. Solos de três ambientes da SOB foram coletados e submetidos à análise química. Amostras de folhas e caules foram quantificadas quimicamente para determinação dos teores de Al, P, K, Ca, Mg e Fe. Cortes anatômicos de folhas e caules, incluídos em historesina, foram corados com Chrome Azurol S, Dicromato de Potássio, PAS e Vermelho Neutro, para detecção de Al, polifenóis, mucilagens e cutícula, respectivamente. Folhas e caules de 17 espécies foram submetidos à microanálise de Raios-X, para mapeamento de Al, Si, Ca, Mn e Fe. Os resultados apontam que os solos da SOB são ácidos, oligotróficos e altamente saturados por Al. Todas as espécies são acumuladoras de Al, sendo três delas hiperacumuladoras do metal. O Al tem preferência pelas paredes de natureza pecto-celulósica. Os tricomas, cutícula propriamente dita, núcleos, cloroplastos, conteúdo celular das esclereídes, floema e células parenquimáticas associadas ao xilema e mucilagens apresentaram reação positiva para Al. Observou-se complexação entre Al e Si e formação de cristais de silicato de alumínio. Não houve superposição entre os sítios de Al com os de Ca e compostos fenólicos. A hipótese de complexação do Al com Ca e compostos fenólicos não foi confirmada. O presente trabalho é inédito em relação ao acúmulo de Al por plantas de CR e representa um avanço no entendimento da ecofiosiologia de espécies desse tipo de vegetação. Palavras-chave: Histolocalização de Al; Al em Myrtales; Cadeia do Espinhaço.