O papel das variações citogenéticas na compreensão das mudanças fenológicas em espécies de Cypella Herb.

Abstract

Diferenças fenológicas podem levar ao desenvolvimento de variações em caracteres florais. Entre elas, o isolamento fenológico pode atuar como uma das etapas iniciais na diversificação das linhagens. Cypella pusilla se destaca das outras espécies do gênero devido a suas peculiaridades em relação à fenologia, biologia reprodutiva e ecologia de polinização. Ao contrário de outras espécies próximas, C. pusilla apresenta dois picos de floração (primavera e outono), mas tem baixas taxas de visitação de polinizadores e produção de frutos em ambos os eventos de floração. Cypella fucata é outra espécie desse grupo que possui algumas singularidades. A espécie apresenta populações que florescem exclusivamente durante a manhã e outras apenas à tarde. Em Iridaceae, existe uma importante diversidade em relação ao número de cromossomos, tamanho do genoma e arquitetura cariotípica. Até o momento, apenas cinco das 36 espécies de Cypella têm números de cromossomos e tamanhos de genoma conhecidos. De acordo com a literatura, a poliploidização e a variação no tamanho do genoma podem afetar características fenológicas e reprodutivas. Assim, este trabalho tem como objetivo investigar se populações de C. pusilla e C. fucata em diferentes eventos fenológicos apresentam variações citogenéticas. Três populações de C. pusilla e quatro populações de C. fucata foram amostradas no Rio Grande do Sul. A coleta de dados foi realizada em 2022, nos meses de abril e novembro. Foram conduzidos estudos sobre fenologia, biologia reprodutiva, número de cromossomos, estimativa do tamanho do genoma e cariótipo. Cypella fucata não apresentou variação entre as quatro populações analisadas. Curiosamente, o estudo fenológico para C. pusilla mostrou que os indivíduos que florescem em cada pico de floração não são os mesmos. Todas as populações estudadas apresentaram o mesmo número de cromossomos 2n = 14. No entanto, as populações de C. pusilla apresentaram diferenças estatisticamente significativa nos tamanhos de genoma entre as estações: 2C = 3,43 pg ± 0,03 (primavera), 2C = 3,59 pg ± 0,02 (outono) e 2C = 3,67 pg ± 0,06. A partir da análise do pólen, observou-se que a população amostrada na primavera apresentou baixas taxas de viabilidade polínica (46%), o que contrastou com as populações analisadas no outono: 97% e 83%. O índice de autoincompatibilidade, com base nos resultados dos experimentos de biologia reprodutiva, indicou que a espécie é autoincompatível, pois apenas poucos frutos foram formados a partir de autopolinização. O índice de limitação polínica foi determinado para cada população. Esses dados evidenciaram que apenas a população da primavera apresenta limitação polínica. Uma vez que os indivíduos que florescem na primavera não são os mesmos que os do outono e que há uma diferença significativa nos valores de 2C e na produção de frutos, e tais variações podem estar potencialmente relacionadas a uma segregação temporal entre indivíduos da mesma população. No entanto, é importante ressaltar que o tamanho do genoma é apenas um de muitos fatores que podem afetar a fenologia, e estudos adicionais são necessários para entender completamente essas relações.

Floral phenological differences may lead to the development of unique floral traits. Among these variations, phenological isolation can act as one of the initial steps in lineage diversification. Cypella pusilla stands out from other species of the genus due to its peculiarities in relation to phenology, reproductive biology and pollination ecology. Unlike the other species closely related, C. pusilla has two flowering peaks (spring and autumn), yet presents low rates of pollinator visitation and fruit production in both flowering events. Cypella fucata is another species of this group that has some singularities. The species presents some populations that flower exclusively during the morning and others only in the afternoon. In Iridaceae, there is an important diversity in relation to chromosome number, genome size and karyotypic architecture. So far, only five out of 36 Cypella species have known chromosome numbers and genome sizes. According to literature, polyploidization and genome size variation can affect phenological and reproductive traits. Thereby, this work aims to investigate whether populations of C. pusilla and C. fucata in distinct phenological events present any cytogenetic variations. Three populations of C. pusilla and four populations of C. fucata were sampled in Rio Grande do Sul. Data collection was carried out in 2022 during the months of April and November. Studies on phenology, reproductive biology, chromosome number, genome size estimation, and karyotype were conducted. Cypella fucata did not present any variation between the four populations analyzed. Interestingly, the phenological study for C. pusilla showed that the individuals that bloom in each flowering peak are not the same. All populations studied presented the same chromosome number 2n = 14. Despite that, Cypella pusilla populations showed a statistically significant variation in genome sizes between seasons: 2C = 3.43pg ± 0.03 (Spring), 2C = 3.59pg ± 0.02 (Autumn) and 2C = 3.67pg ± 0.06. From the pollen analysis, it was observed that the population sampled in spring had low pollen viability rates (46%), which contrasted with the populations analyzed in autumn: 97% and 83%. The self-incompatibility index, based on the results of reproductive biology experiments, indicated that the species is self-incompatible, as only few fruits were formed from self-pollination. The pollen limitation index was determined for each population. These data showed that only the spring population presents pollen limitation. Bearing in mind that the individuals that bloom in spring are not the same as those in autumn and that there is a significant difference in their 2C values and their reproductive outputs, such variations could potentially be linked to a temporal segregation among conspecific individuals within the same population. However, it is important to keep in mind that genome size is just one of many factors that can impact phenology, and additional studies are needed to fully understand these relationships.