Chemical and morpho-functional aspects of the interaction between a Neotropical resin bug and a sticky plant

Rubus adenotrichos is an Andean blackberry plant bearing glandular trichomes which secrete an adhesive exudate. The resin bug Heniartes stali is frequently found on this plant and collects this exudate using the forelegs to enhance its preying capacity. Here, we describe the morphology of the plant's glandular trichomes with the aid of light and scanning electron microscopy, as well as the chemical components of the exudate by histochemical and gas chromatography-mass spectrometry analysis. We have also combined behavioral observations with the analysis of the insect leg morphology to identify possible morpho-functional adaptations evolved by H. stali for collecting the sticky secretions. Glandular trichomes exhibited a multicellular long stalk and a calyx-shaped head with radially aligned cells. The composition of the resinous fluid was mainly terpenes and phenolics, which may contribute to its sticky properties. Brush-like structures on the tibia of forelegs in H. stali suggests an adaptive trait for collecting the trichomes exudate. A profusely hair-covered area on metatibiae operated as a resin storage structure. Abundant pore-like openings were observed in the cuticle of this area through which substances could be conceivably secreted to prevent resin hardening. These findings combine morphological and chemical features of a fascinating insect-plant interaction in the Neotropics.

Rubus adenotrichos es una planta de mora andina que contiene tricomas glandulares los cuales secretan un exudado pegajoso. El chinche de las resinas Heniartes stali se encuentra con frecuencia en esta planta recogiendo el exudado con sus patas delanteras para mejorar su capacidad en la captura de las presas. En este trabajo empleamos microscopía de luz y microscopía electrónica de barrido para describir la morfología de los tricomas. Los constituyentes químicos del exudado fueron estudiados mediante técnicas histoquímicas, de cromatografía de gases y espectrometría de masas. También combinamos observaciones del comportamiento del insecto en la recolección y almacenamiento del exudado con el análisis de la morfología de sus patas, empleando microscopía de luz y microscopía electrónica de barrido para identificar las posibles adaptaciones morfo-funcionales desarrolladas para la manipulación de estas secreciones adhesivas. Los tricomas glandulares exhibieron un tallo largo multicelular y una cabeza glandular en forma de cáliz con células alineadas radialmente. El fluido resinoso estaba compuesto principalmente por terpenos y compuestos fenólicos, los cuales parecen contribuir con sus propiedades adhesivas. La presencia de estructuras tipo pincel en las puntas de las tibias de las patas delanteras sugieren un carácter adaptativo para recoger el exudado de los tricomas. También describimos un área en las patas traseras profusamente cubierta de pelos, que funcionaban como estructuras de almacenamiento de la resina. En la cutícula de éstas observamos abundantes aberturas similares a poros y sugerimos que a través de ellos se secretan sustancias que impiden el endurecimiento de la resina almacenada. Estos hallazgos aportan información sobre características morfológicas y químicas de un novedoso modelo de interacción insecto-planta en el neotrópico.

Leaf anatomical features of three Theobroma species (Malvaceae s.l. ) native to the Brazilian Amazon / Caracteres anatômicos foliares de três espécies de Theobroma (Malvaceae s.l. ) nativas da Amazônia Brasileira

Theobroma species have economic importance due to their use in the cosmetic and food industries, mainly in the production of chocolate. However, the anatomy of their vegetative structures remains poorly studied. The goal of this study was to describe the anatomical features of Theobroma grandiflorum, T. speciosum and T. subincanum to contribute to the biological knowledge of these species, as well as provide support to the biotechnological studies of native fruit plants of the Amazon. Leaves at different developmental stages were collected and analyzed under light microscopy and scanning electron microscopy. Sessile and stalked stellate trichomes and digitiform glandular trichomes were observed in the expanded leaves of T. grandiflorum and T. subincanum. These species were also similar in the morphology of the midrib, the organization of the mesophyll and the presence of starch grains in the midrib pith cells. Claviform glandular trichomes and mucilage cells in the epidermis occurred only in the expanded leaves of T. speciosum. The presence of mucilage secretory trichomes in shoot apices (colleters) of all species is a new finding for the genus Theobroma.

As espécies de Theobroma têm importância econômica devido a sua utilização nas indústrias cosmética e alimentícia, principalmente na produção de chocolate. Entretanto, a anatomia de suas estruturas vegetativas permanece pouco conhecida. O presente estudo teve por objetivo descrever as características anatômicas de Theobroma grandiflorum, T. speciosum e T. subincanum, como contribuição ao conhecimento biológico dessas espécies, bem como, fornecer subsídios aos estudos biotecnológicos de fruteiras nativas da Amazônia. Folhas em diferentes estágios de desenvolvimento foram coletadas e analisadas sob microscopia de luz e eletrônica de varredura. Nas folhas expandidas de T. grandiflorum e T. subincanum foram observados tricomas dos tipos estrelado séssil, pedunculado e glandular digitiforme. Estas espécies também foram similares quanto à morfologia da nervura central, à organização do mesofilo e à presença de grãos de amido no parênquima medular da nervura central. Tricomas glandulares claviformes e células mucilaginosas na epiderme do limbo foliar ocorreram somente em T. speciosum. A presença de tricomas secretores de mucilagem nos ápices vegetativos (coléteres) de todas as espécies estudadas é um novo registro para o gênero Theobroma.

Detection of flavonoids in glandular trichomes of Chromolaena species (Eupatorieae, Asteraceae) by reversed-phase high-performance liquid chromatography

In this work, twelve flavonoids were detected in glandular trichomes of two species of Chromolaena through the glandular microsampling technique and HPLC-UV-DAD analysis. This is the first time that the accumulation of flavonoids in glandular trichomes of the genus Chromolaena is reported. Based on the results, we suggest that this technique can be an useful tool in the search of new compounds with medicinal properties as well as in chemotaxonomic studies of Eupatorieae.

Neste trabalho 12 flavonóides foram detectados nos tricomas glandulares de duas espécies de Chromolaena através do emprego da técnica de microamostragem de tricomas glandulares, associada à análise por CLAE. Esta é a primeira vez que se relata o acúmulo de flavonóides em tricomas glandulares no gênero. Com base nos resultados obtidos, podemos sugerir que esta técnica pode ser uma ferramenta útil na busca de substâncias com propriedades medicinais e em estudos quimiotaxonômicos de Eupatorieae.

Morphological characterization of the trichomes on the leaves and stem of two Lamiaceae species known popularly as false-boldus - DOI: 10.4025/actascibiolsci.v29i2.445 / Caracterização morfológica dos tricomas foliares e caulinares de duas espécies de Lamiaceae conhecidas popularmente como falso-boldo - DOI: 10.4025/actascibiolsci.v29i2.445

The morphoanatomical description of vegetable species, for medical purpose, is necessary to foreground the analyses of quality control in the pharmacognostic laboratories. The objective of this study was to analyze two Lamiaceae species known as false-boldus (Plectranthus barbatus and P. grandis), characterizing and quantifying the trichomes present in their leaves and stems. For the morphoanatomical analyses transverse sections of the leaves, petiole, and stem were prepared, using common techniques of plant morphology and anatomy for the preparation of semi-permanent slides, stained with astra blue and safranin. Analyses revealed that the leaves of both species are morphologically similar, but differ with regard to dimensions. The glandular trichomes found were: peltate, short-capitate and long-capitate; and tectors (simple uniseriate with two or more cells in the base). With few exceptions, all five trichomes types were observed in the leaves, petiole and stem, and the averages obtained for P. grandis significantly were superior to the ones found in the P. barbatus organs, except for the trichome simple tector which was more abundant in the stem of the second specie.

As descrições morfoanatômicas das espécies vegetais, com finalidade medicamentosa, são necessárias para embasar as análises de controle de qualidade nos laboratórios de farmacognosia, tendo este estudo o objetivo de analisar duas espécies de Lamiaceae conhecidas como falso-boldo: Plectranthus barbatus e P. grandis, que caracterizam e quantificam os tricomas presentes em suas folhas e caule. Para as análises morfoanatômicas foram preparadas seções transversais do limbo, pecíolo e entrenós do caule, utilizando-se de técnicas usuais de morfologia e anatomia vegetal para a preparação de laminário semipermanente, tendo como corantes o azul de astra e a safranina. As análises revelaram que as folhas de ambas as espécies são morfologicamente semelhantes, mas diferindo quanto às dimensões do limbo. Os tipos de tricomas glandulares encontrados foram: peltado, captado-longo e captado-curto; e tectores: simples unisseriados com duas ou mais células na base. Com algumas exceções, todos os cinco tipos de tricomas foram observados no limbo, pecíolo e entrenós do caule, tendo P. grandis números médios significativamente superiores aos encontradas nos órgãos de P. barbatus, com exceção do tricoma tector simples, mais abundante no caule da segunda espécie.