Diversity and evolution of stem structure in Eleocharis (Cyperaceae)

Abstract

Eleocharis (Cyperaceae) includes more than 300 species of perennial or annual herbs, frequently found on poorly drained soils. The species are morphologicaly similar, and the taxonomy is difficult because their vegetative and reproductive structures are very reduced. Previous study on the stem architecture in the subgenus Limnochloa showed that anatomical features help in the interpretation of the evolution, taxonomy and ecological aspects of the group. Our objectives were to add new characters from the stem (= culm) structure, to explore the characters in a greater number of Eleocharis species, representatives of the other subgenera, and add these data in a new phylogenetic analysis with molecular data. The study covered 68 species obtained from herbaria and fixed material. In addition to the stem architecture, the internal organization of the tissues, the cross-section format, the presence or absence of stretched cells in aerenchyma air gaps and the plant size were included in the morphological analysis. Our data confirm that spongy aerenchyma pattern is the ancestral condition while the mixed and septate patterns occurred independent and punctually. Only the cross-section format was variable among specimens while the other characters were uniform and relevant for taxonomic use

Eleocharis (Cyperaceae) inclui mais de 300 espécies de ervas perenes ou anuais, frequentemente encontradas em solos pouco drenados. As espécies são morfologicamente semelhantes e a taxonomia é difícil devido às estruturas vegetativas e reprodutivas reduzidas. Estudo anterior sobre a arquitetura do caule no subgênero Limnochloa mostrou que as características anatômicas ajudam na interpretação da evolução, taxonomia e aspectos ecológicos do grupo. Nossos objetivos foram adicionar novos caracteres da estrutura do caule (= colmo), explorar os caracteres em um número maior de espécies de Eleocharis, com representantes de outros subgêneros, e adicionar esses dados em uma nova análise filogenética com dados moleculares. O estudo abrangeu 68 espécies obtidas de herbários e material fixado. Além da arquitetura do caule, foram incluídas na análise morfológica a organização interna dos tecidos, o formato da seção transversal, a presença ou ausência de células estiradas nos espaços de aerênquima e o porte da planta. Nossos dados confirmam que o padrão de aerênquima esponjoso é a condição ancestral, enquanto os padrões misto e septados ocorreram independentemente e pontualmente. Somente o formato da seção transversal foi variável entre as amostras, enquanto os demais caracteres foram uniformes e relevantes para o uso taxonômico.