Size-dependent sex allocation in Solanum lycocarpum St. Hil. (Solanaceae) / Alocação de sexo dependente de tamanho em Solanum lycocarpum St. Hil. (Solanaceae)

Resource allocation to reproduction can change depending on size, as predicted by the size-dependent sex allocation. This theory is based on the fact that small individuals will invest in the allocation of sex with lower cost of production, usually male gender. In plants, there are some andromonoecy species, presence of hermaphrodite and male flowers in the same individual. Andromonoecy provides a strategy to optimally allocate resources to male and female function, evolving a reproductive energy-saving strategy. Thus, our objective was to investigate the size-dependent sex allocation in Solanum lycocarpum St. Hil. We tested the hypothesis that plants with larger size will invest in the production of hermaphrodite flowers, because higher individuals have greater availability of resources to invest in more complex structures involving greater energy expenditure. The studied species was S. lycocarpum, an andromonoecious species. From June 2016 to March 2017 the data were collected in 38 individuals, divided in two groups: the larger plant group (n=18; height=3-5 m) and the smaller plant group (n=20; height=1-2 m).Our data show that there was effect of plant size on the flower production and the sexual gender allocation. The larger plants showed more flowers and higher production of hermaphrodite flowers. Furthermore, in the flower scale, we observed allometric relationship among the flower's traits with proportional investments in biomass, anther size and gynoecium size. Our results are in agreement with size-dependent sex allocation theory and andromonoecy hypothesis related to mechanisms for optimal resource allocation to male and female function.

A alocação de recursos para reprodução pode mudar dependendo do tamanho, conforme previsto pela alocação sexual dependente do tamanho. Essa teoria é baseada no fato de que indivíduos pequenos investirão na alocação sexual com menor custo de produção, geralmente do sexo masculino. Nas plantas, existem algumas espécies andromonoicas, presença de hermafrodita e flores masculinas no mesmo indivíduo. A andromonoicia fornece uma estratégia para alocar recursos de maneira ideal às funções masculina e feminina, desenvolvendo uma estratégia reprodutiva de economia de energia. Assim, nosso objetivo foi investigar a alocação sexual dependente do tamanho em Solanum lycocarpum St. Hil. Testamos a hipótese de que plantas de maior tamanho investirão na produção de flores hermafroditas, pois indivíduos mais altos economizam mais disponibilidade de recursos para investir em estruturas mais complexas que envolvem maior gasto de energia. A espécie estudada foi S. lycocarpum, uma espécie andromonoica. De junho de 2016 a março de 2017, os dados foram coletados em 38 indivíduos, divididos em dois grupos: o maior grupo de plantas (n = 18; altura = 3-5 m) e o menor grupo de plantas (n = 20; altura = 1-2 m). Nossos dados mostram que houve efeito do tamanho da planta na produção de flores e na alocação sexual. As plantas maiores apresentaram mais flores e maior produção de flores hermafroditas. Além disso, observamos uma relação alométrica entre as características da flor, com investimentos proporcionais em biomassa, tamanho da antera e tamanho do gineceu. Nossos resultados estão de acordo com a teoria de alocação de sexo dependente de tamanho e a hipótese de andromonoicia relacionada a mecanismos para a alocação ótima de recursos para a função masculina e feminina.

Cloning and characterization of resistance gene analogs from under-exploited plant species

Genomic DNA sequences sharing homology with NBS region of resistance gene analogs were isolated and characterized from Pongamia glabra, Adenanthera pavonina, Clitoria ternatea and Solanum trilobatum using PCR based approach with primers designed from conserved regions of NBS domain. The presence of consensus motifs viz., kinase 1a, kinase 2, kinase 3a and hydrophobic domain provided evidence that the cloned sequences may belong to the NBS-LRR gene family. Conservation of tryptophan as the last residue of kinase-2 motif further confirms their position in non-TIR NBS-LRR family of resistance genes. The Resistance Gene Analogs (RGAs) cloned from P. glabra, A. pavonina, C. ternatea and S. trilobatum clustered together with well- characterized non-TIR-NBS-LRR genes leaving the TIR-NBS-LRR genes as a separate cluster in the average distance tree constructed based on BLOSUM62. All the four RGAs had high level of identity with NBS-LRR family of RGAs deposited in the GenBank. The extent of identity between the sequences at NBS region varied from 29 percent (P. glabra and S. trilobatum) to 78 percent (A. pavonina and C. ternatea), which indicates the diversity among the RGAs.

Morphological, anatomical, macro and micromolecular markers for Solanum cernuum identification

The plants consumed as remedy by the population may have imprecise taxonomical identification. If these plants are used for the production of phytomedicines such misidentification may affect the quality of the product. Hereby, we describe markers for identification of the entire plant or grounded plant material or the crude extract of Solanum cernuum Vell. (Solanaceae). Specimens from four localities were collected, analyzed and compared. Morphological characters were used to identify the plant when it is not grounded or extracted. However, when the plant material is grounded, the set of trichomes may be used as anatomical marker. The region ITS1, 5.8S and ITS2 of the nuclear ribosomal DNA was cloned and sequenced. The sequence, with length of about 600 base pairs, being 48.1 percent AT , was deposited in GenBank under the accession number DQ837371. Once this sequence is specific to S. cernuum, it was used as marker for this species. For the crude extract, chromatographic profiles of the leaves extracts were obtained by thin layer chromatography (TLC) and high performance liquid chromatography (HPLC). Two flavonoids were isolated and identified as quercitrin and afzelin. So, this study presents morphological, anatomical, macro and micromolecular markers to identify S. cernuum.

Plantas consumidas como remédio nem sempre são identificadas taxonomicamente de maneira correta. Se estas plantas forem utilizadas para obtenção de uma droga vegetal ou um fitoterápico, tal erro pode afetar a qualidade do produto final. Neste trabalho são descritos marcadores para a identificação de Solanum cernuum Vell. (Solanaceae), esteja a planta íntegra, triturada ou como extrato bruto. Indivíduos de quatro localidades de Minas Gerais foram coletados, analisados e comparados. Os caracteres morfológicos foram utilizados para a planta íntegra. Para a planta triturada, o conjunto dos tricomas foi utilizado como marcador anatômico. Um marcador macromolecular também foi determinado. Para tal a região ITS1, 5.8S e ITS2 do DNAr foi clonada e seqüenciada. A seqüência, com cerca de 600 pares de bases dos quais 48,1 por cento são AT, foi depositada no GenBank sob o número de acesso DQ837371. Por ser uma seqüência específica para S. cernuum, ela pode ser usada como marcador desta espécie. Para o extrato bruto foram determinados perfis cromatográficos de extratos das folhas por cromatografia em camada delgada e por cromatografia líquida de alta eficiência. Dois flavonóides foram isolados e identificados como quercitrina e afzelina. Assim, neste trabalho foram determinados marcadores morfológicos, anatômicos, macro e micromoleculares para identificar S. cernuum.

The importance of Arabidopsis seed mutants in the elucidation of the molecular basis of Endosperm Balance Number in tuber-bearing Solanum species

The Endosperm Balance Number (EBN) is an important concept for potato breeding and has evolutionary importance in tuber-bearing Solanum species. The EBN is part of the post-zygotic hybridization barriers in the group and represents a reproductive isolating mechanism. Few genes have been proposed to be involved in its genetic control; until now, however, neither specific genes nor its molecular basis have been well established. Histological observations of embryo and endosperm development in inter-EBN crosses in tuber-bearing Solanum revealed phenotypes similar to those recently described in Arabidopsis seed mutants. The common feature between them is that the endosperm nuclei become greatly enlarged and that embryos are arrested at the globular stage. The proteins encoded by the Arabidopsis TITAN genes are related to chromosome dynamics and cell division. Based on the sequence of titan mutants, genes in potato species related to cell cycle and microtubule assembly were isolated. In this article a perspective model is proposed to explore the utility of Arabidopsis mutants associated with cell cycle control as a tool to elucidate the molecular basis of EBN in potato. Further research focused on the expression pattern of these genes in intra- and inter-EBN crosses in potato species will be performed.

Estrutura de populações naturais de Solanum lycocarpum St Hil (Solanaceae) / Natural population structure of the Solanum lycocarpum St Hil (Solanaceae)

Solanum lycocarpum St. Ril é uma Solanaceae, do Gênero Solanum, ao qual pertencem várias espécies longamente conhecidas e utilizadas, sobretudo, na alimentação humana, tais como a batata (Solanum tuberosum) e a berinjela (S. melongena). A S. lycocarpum é uma espécie diplóide (2n igual 24), predominantemente alógama e estudos anteriores sugerem que os cruzamentos entre parentes não são comuns. É uma planta nativa do Cerrado (a Savana brasileira, um Bioma rico em biodiversidade e em endemismo), mas sua ocorrência se dá especificamente em áreas abertas, de vegetação baixa e com maior incidência de luminosidade. A espécie apresenta um comportamento ruderal e é considerada pioneira, podendo ser utilizada para recuperação de áreas degradadas. Conhecida por fruta-do-lobo ou lobeira, é um componente fundamental da dieta de vários animais do Cerrado, especialmente do lobo-guará (Chrysocyon brachyurus), um importante dispersor da espécie. S. lycocarpum é considerada medicinal e aos seus compostos bioativos são atribuídas ações hipoglicemiantes e antiinflamatórias, entre outras. Da mesma maneira que outras espécies do Gênero Solanum, a S. lycocarpum, contém glicoalcalóides como a solasodina, um potencial precursor para a síntese de estrógenos e solamargina, cuja atividade demonstrou-se eficiente no tratamento de linhagens de células cancerígenas resistentes a quimioterápicos, relacionando-a com a interrupção da expressão de alguns oncogenes responsáveis pelo desenvolvimento desta resistência. Devido a sua potencial importância medicinal e a comprovada importância ambiental, a estrutura genética de populações de S. lycocarpum foi investigada utilizando­ -se marcadores moleculares microssatélites desenvolvidos exclusivamente para esta espécie.