Caraterização morfológica do androceu e do grão de pólen em diferentes estádios de desenvolvimento floral de Dendrocalamus asper (Schult. & Schult.) Backer ex K. Heyneke e Bambusa tuldoides Munro

Abstract

As informações sobre a reprodução de Bambusa tuldoides e Dendrocalamus asper são incipientes pois, para a maioria dos bambus, a floração é imprevisível, variando de anual a floração após 120 anos de desenvolvimento vegetativo. Os objetivos deste trabalho foram caracterizar morfologicamente o androceu e gineceu em diferentes estádios de desenvolvimento das flores de B. tuldoides e D. asper e elucidar aspectos relacionados à reprodução e à não produção de cariopses. Foram realizadas a contagem do número de grãos de pólen e óvulos.flor-1, a razão pólen/óvulo, testes de geminação in vitro e viabilidade dos grãos de pólen in vivo, identificação dos diferentes estádios de desenvolvimento floral e a caracterização morfológica e do desenvolvimento do androceu e do gineceu. Em D. asper verificou-se que as flores apresentam sete estádios de desenvolvimento (quatro iniciais, pré- antese e dois de antese) e protoginia como estratégia para evitar a endogamia. As características florais e do grão de pólen indicam que a espécie é anemófila. Foram registrados os estádios de micrósporo livre (estádio dois de desenvolvimento floral), micrósporo vacuolado (estádio cinco) e grãos de pólen maduros (antese). Até a maturação final, os grãos de pólen apresentaram incremento na quantidade e tamanho dos amiloplastos e de organelas como mitocôndrias, sendo dispersos com presença de amido e no estádio de desenvolvimento tricelular. Na antese, o grão de pólen é monoporado com a abertura do poro do tipo opérculo, padrão de superfície da exina rugular e a estrutura do teto espinhosa. O gineceu de D. asper consiste em um ovário ovado, um estilete longo e um estigma plumoso. O óvulo maduro é anátropo e bitegumentado. A formação do saco embrionário inicia-se no estádio dois de desenvolvimento floral e finaliza seu desenvolvimento na pré-antese. Em D. asper a depressão por endogamia de ação precoce parece ser o motivo para a não produção de cariopses. Em B. tuldoides, nos três estádios florais analisados, verificou-se o desenvolvimento normal das anteras. Porém, em relação aos micrósporos, observou-se que no estádio um, inicia-se a retração do citoplasma, o rompimento da membrana nuclear e das mitocôndrias. Nos estádios de pré-antese e antese continua a deposição de amido, a esporoderme apresenta-se incompleta e o desenvolvimento do pólen se dá de forma anormal, pois termina com a degradação total do citoplasma. A inviabilidade desses grãos de pólen anormais impede o desenvolvimento de cariopses em B. tuldoides. O gineceu de B. tuldoides consiste em um ovário obovado, estilete curto e dois estigmas plumosos. O óvulo é ortotrópo e bitegumentado. A formação do saco embrionário inicia-se na pré-antese e finaliza o desenvolvimento na antese. Esses resultados sugerem que a não produção de cariopses em B. tuldoides se deve à inviabilidade do grão de pólen e em D. asper supõe-se que seja devido a depressão por endogamia de ação precoce.

Abstract: Little is known about the reproduction of Dendrocalamus asper and Bambusa tuldoides because, for most bamboos, flowering is unpredictable, ranging from annual to flowering after 120 years of vegetative development. The objectives of this work were to morphologically characterize the androecium and gynoecium at different stages of development of the flowers of D. asper and B. tuldoides and clarify aspects related to reproduction and no production of caryopses. Number of pollen grains and ovules per flower, pollen/ovule ratio, in vitro twinning and pollen grain viability in vivo were evaluated and the different stages of floral development identified. Further, we performed a morphological analysis of androecium and gynoecium. In D. asper Seven distinct stages of flower development were identified; four initial stages, a pre- anthesis stage, and two stages of anthesis. D. asper pseudospikelets avoid inbreeding by means of protogyny. The floral and pollen characteristics suggest that the species is anemophilous. The ultrastructural characteristics of free microspores (stage two of floral development), vacuolated microspores (stage five) and mature pollen (anthesis) were analysed. During maturation, pollen grains accumulate larger and more numerous amyloplasts and organelles such as mitochondria. Pollen disperse in the tricellular development stage. Pollen is monoporate with an operculum-like pore, with a rugulate structure and a spinose tectum. D. asper's gynoecium consists of an oval ovary, a long style and a single stigma. The mature ovule is anatropous and bitegmic. The formation of the embryo sac starts at stage two of floral development and ends its development in the pre-anthesis. In D. asper, early-acting inbreeding depression seems to be the reason for not producing caryopses. In B. tuldoides, in the three floral stages analysed, the anther dehiscence appeared to be normal. In contrast, microspores began to develop abnormally starting as early as the first flower development stage: retraction of the cytoplasm; rupture of the nuclear and mitochondria membrane. As the interior machinery of the microspores degenerated, starch accumulated within numerous amyloplasts during stages two to four of flower development. The sporoderms of these microspores were similarly incomplete: though they possessed an exine, they lacked an intine. The results here obtained suggest that the non-viability of these abnormal pollen grains prevents the development of B. tuldoides caryopses. B. tuldoides?s gynecium consists of an obovated ovary, a short style and two plumose stigmas. The ovule is orthotropous and bitegmic. The formation of the embryo sac starts in the pre-anthesis and finishes the development in the anthesis. These results suggest that the non-production of caryopses in B. tuldoides is due to the non-viability of the pollen grain and in D. asper it is assumed that it is due to early-acting inbreeding depression.