Germination constraints of dicarpic cypselae of Bidens pilosa L / Restrições a germinação de cipselas dicárpicas de Bidens pilosa L

Abstract Bidens pilosa L. is a heterocarpic weed species with two cypselae types that present morpho-physiological differences, being the peripheral type smaller and slower to germinate than the central one. We aimed to verify how the germination mechanism varied between types. We focused on two mechanisms: (1) pericarp constraints (physical and chemical) and (2) hormonal stimulation (Abcisic acid [ABA] and Gibberellin [GA]). Both cypselae types are physically constrained by the pericarp, for when it is excised both seed types increase their germination, but behavioral differences still remain. The pericarp of the peripheral type also has chemical inhibitors that effectively inhibited germination of the intact central cypsela. To test the hormonal effects, we focused on the ABA:GA control. Both cypselae responded to an exogenous ABA concentration gradient, however there is no variation between types on the sensitivity to it. Also, both cypselae types were indifferent to Fluridone (ABA inhibitor), which indicates that the dormancy is not maintained by de novo ABA synthesis. Cypselae types had different sensitivity to an exogenous GA3 gradient, the central type being more sensitive to the treatment than the peripheral one. But when the endogenous GA synthesis was blocked by Paclobutrazol, both types responded equally to same GA3 concentrations. This indicates that endogenous GA synthesis may be related to differences observed on germination of cypselae types. To conclude, seed types differ on their growth potential to overcome the pericarp resistance: while the inhibitor in the peripheral pericarp reduces growth potential, GA increases it.

Resumo Bidens pilosa L. é uma espécie de planta daninha heterocarpica com dois tipos de cipselas que possuem diferenças morfofisiológicas, sendo o tipo periférico de menor tamanho e com germinação lenta se comparado com o central. Nosso objetivo foi verificar como o mecanismo de germinação varia entre os tipos. Focamos em dois mecanismos: (1) restrição causada pelo pericarpo (física e química) e (2) estímulo hormonal (Ácido abscísico [ABA] e Giberelina [GA]). Os tipos de cipselas são fisicamente limitados pelo pericarpo, pois quando ambos os tipos de sementes são excisados há um aumento na germinação, contudo as diferenças no processo se mantém. O pericarpo do tipo periférico ainda possui inibidores que efetivamente retardam a germinação das cipselas centrais intactas. Para testar os efeitos hormonais, nós focamos no controle pelo ABA:GA. Ambas cipselas responderam ao gradiente de concentração de ABA exógeno, contudo não houve variação na sensibilidade entre os tipos. Ainda, ambos tipos de cipselas foram indiferentes à Fluoridona (inibidor de ABA), que indica que a dormência não é mantida pela nova síntese de ABA. Tipos de cipselas apresentam diferentes sensibilidades ao gradiente exógeno de GA3, com o tipo central sendo mais sensível ao tratamento que o periférico. Mas quando a síntese endógena de GA foi bloqueada pelo Paclobutrazol, ambos os tipos responderam de forma similar às concentrações de GA 3. Isso indica que a síntese de GA endógena pode estar relacionada com a diferença observada na germinação dos dois tipos de cipselas. Para concluir, os tipos de sementes diferem no potencial para superar a resistência do pericarpo, sendo o inibidor no pericarpo da cipsela periférica o redutor do potencial de crescimento, enquanto a GA aumenta esse potencial.

Germination constraints of dicarpic cypselae of Bidens pilosa L

Abstract Bidens pilosa L. is a heterocarpic weed species with two cypselae types that present morpho-physiological differences, being the peripheral type smaller and slower to germinate than the central one. We aimed to verify how the germination mechanism varied between types. We focused on two mechanisms: (1) pericarp constraints (physical and chemical) and (2) hormonal stimulation (Abcisic acid [ABA] and Gibberellin [GA]). Both cypselae types are physically constrained by the pericarp, for when it is excised both seed types increase their germination, but behavioral differences still remain. The pericarp of the peripheral type also has chemical inhibitors that effectively inhibited germination of the intact central cypsela. To test the hormonal effects, we focused on the ABA:GA control. Both cypselae responded to an exogenous ABA concentration gradient, however there is no variation between types on the sensitivity to it. Also, both cypselae types were indifferent to Fluridone (ABA inhibitor), which indicates that the dormancy is not maintained by de novo ABA synthesis. Cypselae types had different sensitivity to an exogenous GA3 gradient, the central type being more sensitive to the treatment than the peripheral one. But when the endogenous GA synthesis was blocked by Paclobutrazol, both types responded equally to same GA3 concentrations. This indicates that endogenous GA synthesis may be related to differences observed on germination of cypselae types. To conclude, seed types differ on their growth potential to overcome the pericarp resistance: while the inhibitor in the peripheral pericarp reduces growth potential, GA increases it.

Resumo Bidens pilosa L. é uma espécie de planta daninha heterocarpica com dois tipos de cipselas que possuem diferenças morfofisiológicas, sendo o tipo periférico de menor tamanho e com germinação lenta se comparado com o central. Nosso objetivo foi verificar como o mecanismo de germinação varia entre os tipos. Focamos em dois mecanismos: (1) restrição causada pelo pericarpo (física e química) e (2) estímulo hormonal (Ácido abscísico [ABA] e Giberelina [GA]). Os tipos de cipselas são fisicamente limitados pelo pericarpo, pois quando ambos os tipos de sementes são excisados há um aumento na germinação, contudo as diferenças no processo se mantém. O pericarpo do tipo periférico ainda possui inibidores que efetivamente retardam a germinação das cipselas centrais intactas. Para testar os efeitos hormonais, nós focamos no controle pelo ABA:GA. Ambas cipselas responderam ao gradiente de concentração de ABA exógeno, contudo não houve variação na sensibilidade entre os tipos. Ainda, ambos tipos de cipselas foram indiferentes à Fluoridona (inibidor de ABA), que indica que a dormência não é mantida pela nova síntese de ABA. Tipos de cipselas apresentam diferentes sensibilidades ao gradiente exógeno de GA3, com o tipo central sendo mais sensível ao tratamento que o periférico. Mas quando a síntese endógena de GA foi bloqueada pelo Paclobutrazol, ambos os tipos responderam de forma similar às concentrações de GA 3. Isso indica que a síntese de GA endógena pode estar relacionada com a diferença observada na germinação dos dois tipos de cipselas. Para concluir, os tipos de sementes diferem no potencial para superar a resistência do pericarpo, sendo o inibidor no pericarpo da cipsela periférica o redutor do potencial de crescimento, enquanto a GA aumenta esse potencial.

Biological spectrum and dispersal syndromes in an area of the semi-arid region of north-eastern Brazil / Espectro biológico e síndromes de dispersão em uma área do semiárido do nordeste brasileiro

The biological spectrum and diaspores dispersal syndromes of the species recorded in a stretch of vegetation in a semi-arid region within the Cariri Environment Protection Area, Boa Vista, Paraíba State (northeast) Brazil, are described. Collections were made from fertile specimens, preferentially bearing fruit, over a 15-month period. Life forms and syndromes were determined by field observations using specialized literature. One hundred and sixty-six species, distributed into 123 genera and 41 families, were reported. Abiotic syndromes (autochory and anemochory) represented 69.7% of all syndromes identified, whilst 30.3% of the species were classified as zoochory. In the life form spectrum therophytes represented 27.7% of species, followed by small- and medium-sized phanerophytes (23.5%) and chamaephytes (22.3%). The occurrence of hemicryptophytes (9%), cryptophytes (0.6%) and species that could not be classified according to their life forms was also recorded (16.9%). Results showed that the biological spectrum and the dispersal syndromes are highly relevant to understand the structure and function of this phytocenose, with subsidies for the development of other studies in the semi-arid areas of northeastern Brazil.

O presente trabalho objetivou descrever o espectro biológico e as síndromes de dispersão dos diásporos das espécies registradas em um trecho de vegetação do semiárido do nordeste brasileiro dentro da Área de Proteção Ambiental do Cariri, Boa Vista, estado da Paraíba, nordeste do Brasil. Durante 15 meses foram realizadas coletas de espécimes férteis, contendo frutos quando possível. As formas de vida e síndromes foram determinadas por meio de observações em campo e auxílio de literatura especializada. Foram encontradas 166 espécies distribuídas em 123 gêneros e 41 famílias. As síndromes abióticas (autocoria e anemocoria) representam 69,7% do total das síndromes identificadas, sendo a zoocoria a estratégia adotada por 30,3% das espécies. Quanto ao espectro de formas de vida, os terófitos representam 27,7% das espécies, seguidos pelos fanerófitos de pequeno e médio porte (23,5%) e caméfitos (22,3%). Também se registra a ocorrência de hemicriptófitos (9%) e um criptófito (0,6%), além das espécies que não puderam ser classificadas quanto à forma de vida (16,9%). Ambos os resultados inferem que tanto o espectro biológico como as síndromes de dispersão são de fundamental importância para a compreensão da estrutura e função desta fitocenose, também fornecendo subsídios para o desenvolvimento de outros estudos em áreas semiáridas do nordeste brasileiro.