Biologia reprodutiva de três espécies distílicas de Psychotria L. e efeitos da fragmentação florestal no sucesso reprodutivo e na diversidade genética de P. hastisepala Müll. Arg. (Rubiaceae)

Abstract

Foram objetivos analisar aspectos da biologia reprodutiva, incluindo o sucesso reprodutivo, de três espécies distílicas de Psychotria, P. conjugens, P.hastisepala e P. sessilis, em 2004/2005 e 2005/2006, no maior fragmento florestal do município de Viçosa, e verificar como a fragmentação florestal vem afetando o sucesso reprodutivo e a estrutura genética de P. hastisepala, usando marcadores ISSR, em sete fragmentos florestais, com diferentes dimensões. A floração das espécies foi seqüencial, na estação chuvosa, iniciada por P. sessilis, seguida por P. conjugens e, por último, P. hastisepala. Houve sincronia de floração entre os morfos florais. As espécies foram polinizadas por abelhas em comum, incluindo espécies de Melipona, e, principalmente, Ariphanarthra palpalis. Os morfos de cada espécie foram visitados pelas mesmas abelhas, mas houve tendência de um dos morfos ser mais visitado que o outro, especialmente o longistilo, e variações anuais na composição e na abundância de espécies de polinizadores. A atratividade às flores pareceu ser dependente dos números de inflorescências produzidas e de flores abertas/indivíduo/dia. A frutificação das espécies foi sincronizada. Em uma área de sete hectares, as espécies estão em isopletia e as polinizações manuais in vivo demonstraram incompatibilidade intramorfos. A viabilidade dos grãos de pólen foi alta (>64%), em ambos os morfos das três espécies. O diâmetro dos grãos de pólen das flores brevistilas foi significativamente maior, em todas as espécies. A frutificação natural foi alta (≥53%) em ambos os morfos de P. sessilis e no morfo brevistilo de P. hastisepala. Em P. conjugens e no morfo longistilo de P. hastisepala a frutificação natural foi baixa (≤29%). Não houve diferença significativa no número de frutos e sementes entre os morfos em P. sessilis e P. conjugens. As flores brevistilas de P. hastisepala produziram um número de frutos e de sementes significativamente maior que as longistilas. P. conjugens apresentou uma das menores quantidades totais de sementes e seu baixo sucesso reprodutivo parece estar relacionado à limitação de pólen. Em P. hastisepala, a oclusão do estigma, com pólen incompatível, e os danos causados por herbívoros ao estigma podem ser fatores relacionados ao baixo sucesso reprodutivo do morfo longistilo. Na análise da estrutura genética de P. hastisepala, os índices de Shannon (I) e Nei (HE) e a AMOVA revelaram grande variação genética dentre e entre fragmentos florestais. Não foram obtidas correlações significativas entre a matriz de distância geográfica e distância genética. Em todos os fragmentos, o sucesso reprodutivo foi maior no morfo brevisitilo, não apresentando uma clara correlação com o tamanho do fragmento. Os resultados mostraram que o sucesso reprodutivo pode ser afetado pela qualidade da matriz, disponibilidade de polinizadores, número de indivíduos e perda do hábitat de P. hastisepala.

The aims were to analyze the aspects of reproductive biology, including the reproductive success, of three Psychotria distylous species, P. conjugens, P. hastisepala and P. sessilis, in 2004/2005 and 2005/2006, in the largest forest fragment in the municipality of Viçosa (20°45’S and 42° 54’W), in the state of Minas Gerais, southeastern Brazil.Besides that, it was to verify how the forest fragmentation has been affecting the reproductive success and the genetics structure of P. hastisepala, using ISSR markers, in seven forest fragments, with different dimensions. The flowering of the species was in sequence, in the rainy season, initiated by P. sessilis, followed by P. conjugens and, last, P. hastisepala. There was a flowering synchronism among the floral morphs. The species were pollinated by bees in common, including Melipona species, and, mainly, Ariphanarthra palpalis. The same bees, including Melipona species and, mainly Ariphanarthra palpalis, pollinated the three species and also visited the morphs of each species. There was a tendency of one of the morphs to be visited more than the other, especially the long-styled flowers. There were yearly variations in the composition and abundance of the pollinator species. The attractiveness to the flowers seemed to be dependent on the number of inflorescence produced and the open/individual /day flowers. The fructification of the three species was synchronized. In an area of seven hectares, the species population are in isoplethic and the in vivo manual pollinations show intra morphs incompatibility. The three species. pollen viability was high (> 64%), in both morphs of the The diameter of the pollen grains of the short-styled flowers was significantly higher, in all the species. The natural fructification was high (≥53%) in both morphs of P. sessilis and in the short-styled flowers of P. hastisepala. In P. conjugens and in the long-styled flowers of P. hastisepala the natural fructification was low (≤ 29%). There wasn’t any significant difference in the number of fruit and seeds between the morphs in P. sessilis and P. conjugens. The short-styled flowers of P. hastisepala produced a number of fruit and seeds significantly higher than the long-styled flowers. P. conjugens showed one of the lowest total quantity of seed and its low reproductive success seems to be related to the pollen limitation. In P. hastisepala, the occlusion of the stigma, with incompatible pollen , and the damages caused by herbivores to the stigma can be factors related to the low reproductive success of the long-styled flowers. In the analysis of the genetic structure of P. hastisepala, the Shannon (I) and Nei (HE) indices and the AMOVA revealed high genetic variation within and among forest fragments. It wasn’t obtained significant correlations between the geographic distance and genetic distance. In all the fragments, the reproductive success was higher in the short-styled flowers, not showing a clear correlation to the size of the fragment. The results showed that the reproductive success can be influenced by the quality of the matrix, availability of the pollinators, size of the sampling, and maintenance of the occurrence habitat of the species.