Reproductive biology of espinheira-santa (Monteverdia ilicifolia, Celastraceae)

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X44295

Keywords:

Active Germplasm Bank, Floral biology, Reproductive phenology

Abstract

Monteverdia ilicifolia, popularly known as espinheira-santa, is a medicinal plant native of Brazil used in the treatment of gastritis and gastric ulcers. This paper aimed to evaluate floral morphology and biology, to characterize the reproductive system and to describe the reproductive phenology of M. ilicifolia. Floral morphology and biology analysis on espinheira-santa plants from an Active Germplasm Bank were performed. The reproductive system was evaluated through self-pollination, apomixis, cross-pollination, natural pollination and geitonogamy tests. Reproductive phenophases were followed for two years and correlated with climatic variables. All evaluated flowers are morphologically hermaphrodites; however, three floral types were found in terms of sexual expression: functionally female flowers, functionally male flowers and hermaphrodite flowers. Functionally male and functionally female flowers occur in different plants, characterizing an evolutionary process for dioecy in this species. The floral types can be differentiated by comparing the stamens length with the style length, stamens position, the color of the anthers and the amount of pollen in each flower. The species presented a preferably allogamous reproductive system. The reproductive period occurred from June to February, considering that the reproductive phenophases are correlated with temperature and length of day.

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Author Biographies

Tângela Denise Perleberg, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-rio-grandense, Pelotas, RS

Graduada em Ciências Biológicas, Mestre em Sistemas de Produção Agrícola Familiar e Doutora em Agronomia pela Universidade Federal de Pelotas. Atualmente é professora do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-rio-grandense.

Rosa Lia Barbieri, Embrapa Clima Temperado, Pelotas, RS

Graduada em Ciências Biológicas, Mestre em Genética e Biologia Molecular  e Doutora em Genética e Biologia Molecular pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul, com doutorado-sanduíche na Cornell University (Ithaca, NY, USA). Atualmente é pesquisadora na Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - Embrapa Clima Temperado. Integra o corpo docente do Programa de Pós-Graduação em Agronomia da Universidade Federal de Pelotas.

Márcio Paim Mariot, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-rio-grandense, Pelotas, RS

Bacharel em Agronomia, Licenciatura em Formação Especial de Professores, Mestre em Fitotecnia, Doutor em Agronomia pela Universidade Federal de Pelotas e graduação em Teatro-Licenciatura. Atualmente é professor titular do Instituto Federal Sul-rio-grandense.

Tamires Ebeling da Silva, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-rio-grandense, Pelotas, RS

Graduada de Tecnologia em Gestão Ambiental e Técnico em Química pelo Instituto Federal Sul-Rio-Grandense. Atualmente trabalha na Suez Water Technologies & Solutions no Projeto Pampa Sul - Engie.

Josiane Mendonça Vitória, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS

Graduada em Licenciatura plena em Ciências Biológicas e Mestre em Ciência do Solo. Doutoranda no Programa de pós- graduação em Sistemas de Produção Agrícola Familiar pela Universidade Federal de Pelotas.

Patrick da Silva Silva, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS

Engenheiro Agrônomo. Mestrando em Ciência e Tecnologia Agroindustrial pela Universidade Federal de Pelotas.

Rafaela de Sousa Corrêa de Magalhães, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS

Licenciada em Ciências Biológicas e Graduada em Tecnologia em Gestão Ambiental. Atualmente, Mestre em Sistemas de Produção Agrícola Familiar pela Universidade Federal de Pelotas e está se especializando em Biologia Vegetal.

References

BARRETT, S.C.H. The evolution of plant sexual diversity. Nature, 3:274-284, 2002.

BARRETT, S.C.H; HOUGH, J. Sexual dimorphism in flowering plants. Journal of Experimental Botany, 64:67-82, 2013.

BAWA, K.S. Evolution of dioecy in flowering plants. Annual Review of Ecology and Systematics, 11:15-39, 1980.

BAWA, K.S.; OPLER, P.A. Dioecism in tropical forest trees. Evolution, 29:167-179, 1975.

BENCKE, C.S.C.; MORELLATO, L.P.C. Estudo comparativo da fenologia de nove espécies arbóreas em três tipos de floresta atlântica no sudeste do Brasil. Revista Brasileira de Botânica, 25:237-248, 2002.

CARLINI, E.A. Estudo da ação antiúlcera gástrica de plantas brasileiras: Maytenus ilicifolia (Espinheira-santa) e outras. Brasília: CEME/AFIP, 1988. 87p.

CARVALHO-OKANO, R.M. Celastraceae. In: WANDERLEY, M.G.L.; SHEPHERD, G.J.; MELHEM, T.S.; MARTINS, S.E.; KIRIZAWA, M.; GIULIETTI, A.M. (Eds). Flora Fanerogâmica do Estado de São Paulo. São Paulo: Instituto de Botânica, 2005. p.185-194.

CARVALHO-OKANO, R.M. Estudos taxonômicos do gênero Maytenus Mol. emend. Mol. (Celastraceae) do Brasil extra-amazônico. 1992. 261 f. Thesis. Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 1992.

CHARLESWORTH, D. Plant sex determination and sex chromosomes. Heredity, 88:94–101, 2002.

CHARLESWORTH, B.; CHARLESWORTH, D. A model for the evolution of dioecy and gynodioecy. The American Naturalist, 112:975-997, 1978.

CESÁRIO, L.F.; GAGLIONE, M.C. Biologia Floral e fenologia reprodutiva de Schinus terebinthifolius Raddi (Anacardiaceae) em Restinga do Norte Fluminense. Acta Botânica Brasílica, 22:828-833, 2008.

DUTRA, R.C.; CAMPOS, M.M.; SANTOS, A.R.; CALIXTO, J.B. Medicinal plants in Brazil: Pharmacological studies, drug discovery, challenges and perspectives. Pharmacological Research, 112:4-29, 2016.

FERNANDES, M.M.; VENTURIERI, G.C.; JARDIM, M.A.G. Biologia, visitantes florais e potencial melífero de Tapirira guianensis (Anacardiaceae) na Amazônia Oriental. Revista de Ciências Agrárias, 55:167-175, 2012.

FOURNIER, L.A. Un método cuantitativo para la medición de características fenológicas em árboles. Turrialba, 25:422-423, 1974.

FRANCESCHINELLI, E.V.; CARMO, R.M.; SILVA NETO, C.M.; MESQUITA NETO, J.N. Functional dioecy and moth pollination in Cabralea canjerana subsp. canjerana (Meliaceae). Darwiniana, 3: 96-107, 2015.

FREEMAN, D.C.; DOUST, J.L.; EL-KEBLAWI, A.; MIGLIA, K.J.; MCARTHUR, E.D. Sexual specialization and inbreeding avoidance in the evolution of dioecy. The Botanical Review, 63:65-92, 1997.

GENTRY, A.H. Flowering phenology and diversity in tropical Bignoniaceae. Biotropica, 6:64-68, 1974.

GUARINO, E.S.G.; MOLINA, A.R.; BARBIERI, R.L. Distribuição potencial de espinheira-santa (Monteverdia ilicifolia e M. aquifolia) e sua relação com os bancos ativos de germoplasma da Embrapa. Pelotas: Embrapa Clima Temperado, 2019. 15p.

JOLLIFFE, I.T. Principal Component Analysis. New York: Springer-Verlag, 2002. 487p.

JORGE, R.M.; LEITE, J.P.V.; OLIVEIRA, A.B.; TAGLIATI, C.A. Evaluations of antinociceptive, anti-inflammatory and antiulcerogenic activities of Maytenus ilicifolia. Journal of Ethnopharmacology, 94:93-100, 2004.

KEARNS, C.A.; INOUYE, D.W. Techniques for Pollination Biologists. Niwot: University Press of Colorado, 1993. 583p.

LENZA, E.; OLIVEIRA, P.E. Biologia reprodutiva de Tapirira guianensis Aubl. (Anacardiaceae), uma espécie dioica em mata de galeria do Triangulo Mineiro, Brasil. Revista Brasileira de Botânica, 28:179-190, 2005.

MALYSZ, M.; ZANIN, E.M. Floração, frutificação e biologia floral em Maytenus muelleri Scwacke. Perspectiva, 35:45-52, 2011.

MARCHIORETTO, M.S.; MAUHS, J.; BUDKE, J.C. Fenologia de espécies arbóreas zoocóricas em uma floresta psamófila no sul do Brasil. Acta Botânica Brasílica, 21:193-201, 2006.

MARIOT, M.P. Recursos genéticos de espinheira-santa (Maytenus ilicifolia e Maytenus aquifolium) no Rio Grande do Sul. 2005. 131 f. Thesis. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2005.

MARIOT, M.P.; BARBIERI, R.L.; CORRÊA, F.; BENTO, L.H.G. Variabilidade genética para caracteres morfológicos e fisiológicos em espinheira-santa (Maytenus ilicifolia (Schrad.) Planch. e M. aquifolium Mart.). Revista Brasileira de Plantas Medicinais, 11:310-316, 2009.

MARQUES, M.C.M.; ROPER, J.J.; SALVALAGGIO, A.P.B. Phenological patterns among plant lifeforms in a subtropical forest in southern Brazil. Plant Ecology, 173:203-213, 2004.

MAZZA, M.C.M.; SANTOS, J.E.; MAZZA, C.A.S. Fenologia reprodutiva de Maytenus ilicifolia (Celastraceae) na Floresta Nacional de Irati, Paraná, Brasil. Revista Brasileira de Botânica, 34:565-574, 2011.

MINISTÉRIO DA SAÚDE. Secretaria de Ciência, Tecnologia, Inovação e Insumos Estratégicos em Saúde. Departamento de Assistência Farmacêutica e Insumos Estratégicos. Relação Nacional de Medicamentos Essenciais: Rename. Brasília (Brasil): Ministério da Saúde; 2020. Disponível em: http://portalarquivos2.saude.gov.br/images/pdf/2019/dezembro/24/Rename-2020-final.pdf. Acesso em 06 de maio de 2020.

MORENO, J.A. Clima do Rio Grande do Sul. Porto Alegre: Secretaria da Agricultura, 1961.42p.

OTÁROLA, M.F.; ROCCA, M.A. Flores no tempo: a floração como uma fase da fenologia reprodutiva. In: RECH, A.R.; AGOSTINI, K.; OLIVEIRA, P.E.; MACHADO, I.C. (Orgs). Biologia da Polinização. Rio de Janeiro: Projeto Cultural, 2014. p.113-126.

PERECIN, M.B.; STEENBOCK, W.; REIS, M.S. Genética de populações de espinheira-santa. In: REIS, M.S.; SILVA, S.R. (Eds.) Plantas medicinais e aromáticas: Espinheira-Santa. Brasília: Editora IBAMA, 2004. p.115-44.

RADOMSKI, M.I.; BULL, L.T. Caracterização ecológica e fitoquímica de quatro populações naturais de Maytenus ilicifolia no Estado do Paraná. Pesquisa Florestal Brasileira, 30:01-16, 2010.

RENNER, S.S.; RICKLEFS, R.E. Dioecy and its correlates in the flowering plants. American Journal of Botany, 82:596-606, 1995.

ROCCA, M.A.; SAZIMA, M. The dioecious, sphingophilous species Citharexylum myrianthum (Verbenaceae): Pollination and visitor diversity. Flora, 201:440-450, 2006.

ROTTENBERG, A. Sex ratio and gender stability in the dioecious plants of Israel. Botanical Journal of the Linnean Society,128:137-148, 1998.

SCALON, S.P.Q.; RAMOS, M.B.M.; VIEIRA, M.C. Germinação de sementes de Maytenus ilicifolia Mart. ex. Reiss: armazenamento, embalagens e tratamentos pré-germinativos. Revista Brasileira de Plantas Medicinais, 7:32-36, 2005.

SCHÖFFEL, E.R.; STEINMETZ, S.; LUZ, L.O.F.; SILVA, P.R.G.; MIORI, P.R.B. Estação agroclimatológica de Pelotas (Capão do Leão). Disponível em: http://agromet.cpact.embrapa.br/estacao/. Acesso em 20 agosto de 2016.

STEENBOCK, W. Fundamentos para o manejo de populações naturais de espinheira-santa, Maytenus ilicifolia Mart. ex Reiss. (Celastraceae). [Dissertation]. Universidade Federal de Santa Catarina: Florianópolis, 2003. 145p.

STEENBOCK, W.; REIS, M.S. Manejo sustentável de populações naturais de espinheira-santa. In: REIS, M.S.; SILVA, S.R. (Orgs). Conservação e uso sustentável de plantas medicinais e aromáticas: Maytenus spp., espinheira-santa. Brasília: Ibama, 2004. p.145-162.

ZAR, J.H. Biostatistic alanalysis. New Jersey: Prentice-Hall, 1999.663 p.

Published

2021-03-01 — Updated on 2022-01-04

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How to Cite

Perleberg, T. D., Barbieri, R. L., Mariot, M. P., Silva, T. E. da, Vitória, J. M., Silva, P. da S., & Magalhães, R. de S. C. de. (2022). Reproductive biology of espinheira-santa (Monteverdia ilicifolia, Celastraceae). Ciência E Natura, 43, e51. https://doi.org/10.5902/2179460X44295 (Original work published March 1, 2021)

Issue

Section

Biology-Ecology

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