Microsporogénesis y micromorfología del polen de la planta Alcea rosea (Malvaceae) / Microsporogenesis and micromorphology of pollen grains of the plant Alcea rosea (Malvaceae)

Resumen Introducción: Los estudios sobre microsporogénesis, micromorfología y estructura de los granos de polen en Malvaceae son escasos. Objetivos: Describir el proceso de microsporogénesis y aspectos micromorfológicos de los granos de polen en A. rosea. Métodos: Se procesaron más de 30 andróforos de acuerdo con los protocolos estándar para incrustar y seccionar en parafina. Las secciones obtenidas se tiñeron con Azul de Safranina-Alcian, las anteras inmaduras y no fijadas se tiñeron con Azul de anilina. Se procesaron secciones de resina adicionales de los andróforos y se tiñeron con azul de toluidina. Se observaron secciones ultrafinas con microscopía electrónica de transmisión (MET). Para la observación con microscopía electrónica de barrido (MEB), el material se fijó y deshidrató en 2,2 dimetoxipropano, luego se secó hasta un punto crítico y se recubrieron con oro. Resultados: las anteras se diferencian de una masa celular en los extremos distales de los filamentos del estambre. La pared de la antera madura presenta una capa externa de células epidérmicas y una capa interna, el endotecio. Las células madre de microesporas se dividen por mitosis y luego experimentan meiosis para formar tétradas. El tapete es inicialmente celular y forma una sola capa de células y luego pierde integridad celular al invadir el lóculo de microsporangio, formando un periplasmodio. Durante la formación de la esporodermis, primero se deposita la exina y luego la intina. Para el momento de la liberación de los granos de polen, el tapete se ha degenerado por completo. Los granos de polen son pantoporados, apolares, con simetría radial, esferoidales, con espinas, báculas, gránulos y microgránulos. El téctum está perforado con fovéoleas dispuestas homogéneamente en toda la superficie y con polenkit. La exina es ancha (5-6 µm) y consta de una endexina gruesa de 3.5 a 4 µm y una ektexina fina (0.6-0.7 µm). La ultraestructura muestra columelas claramente definidas formando el infratéctum. Se aprecian tricomas nectaríferos unicelulares glandulares capitados (TG) cubriendo toda la superficie de los filamentos de los estambres. Conclusiones: La estructura y desarrollo de las anteras sigue los patrones conocidos de las angiospermas. La microsporogénesis simultánea y el depósito centrípeto de la esporodermis se han descrito previamente para Malvaceae.

Abstract Introduction: Studies on microsporogenesis, micromorphology and structure of pollen grains in Malvaceae are scarce. Objectives: To describe the process of microsporogenesis and micromorphological aspects of pollen grains in A. rosea. Methods: Androphores were processed according to standard protocols for sectioning in paraffin. The obtained sections were stained with Safranin-Alcian blue, Aniline blue was used for immature and unfixed anthers and for resin sections of the androphores, Toluidine blue. Ultrathin sections were observed with transmission electron microscopy. For observation with scanning electron microscopy the material was fixed and dehydrated in 2.2 dimethoxypropane, dried to a critical point and coated with gold. Results: Anthers differentiate from a cell mass at the distal ends of the stamen filaments. The wall of the mature anther presents an outer layer of epidermal cells and an inner layer, the endothecium. Microspore mother cells divide by mitosis and then undergo meiosis to form tetrads. The tapetum is initially cellular and forms a single layer of cells and then loses cellular integrity by invading the microsporangium locule, forming a periplasmodia, by the time the pollen grains are released it degenerated. During sporodermis formation, exine is first deposited and then intine. Pollen grains are pantoporate, apolar, with radial symmetry, spheroidal, with spines, bacula, granules and microgranules. Tectum is perforated with foveolae arranged homogeneously over the whole surface and pollenkit is present. Exine is broad and consists of a thick 3.5 to 4 µm endexine and a thin ektexine (0.6-0.7 µm). The ultrastructure shows columellae forming the infratectum. Capitate glandular unicellular nectariferous trichomes covers the whole surface of the stamen filaments. Conclusions: The structure and development of the anthers follows the known patterns for angiosperms. Simultaneous microsporogenesis and centripetal deposit of the sporodermis have been previously described for Malvaceae.

Sporogenesis and development of gametophytes in an endangered plant, Tetracentron sinense Oliv

The sporogenesis and development of gametophytes in Tetracentron sinense Oliv. were studied with light microscopy. The anther has four microsporangia; its primary anther wall consists of an epidermis, an endothecium, one or two middle layers and one glandular tapetum. Simultaneous cytokinesis follows meiosis, forming a tetrahedral tetrad. Mature pollen grains are two-celled at the time of anther dehiscence. Its ovule is anatropous, bitegmic and crassinucellate; the development of the female gametophyte is of the monosporic 8-nucleate Polygonum type. Significantly, some striking features were first found in T. sinense: (1) anther dehiscence occurs soon after the endothecium fibrously thickens and the intersporangial septum degenerates; (2) tapetum degeneration is retarded, persisting up to the stage of two-celled pollen grain; (3) a few cellular events such as the vacuolization and the contraction and deformation of the pollen mother cell (PMC) and microspore are not normal at the PMC, dyad and tetrad stages. The abnormalities during male reproduction might be one of important factors resulting in the poor natural regeneration of T. sinense.

Comportamento meiótico durante a microsporogênese em espécies da família meliaceae / Comportamiento meiótica durante la microsporogénesis en especies de la familia meliaceae / Meiotic behavior during microsporogenesis of some species of meliaceae family

A família Meliaceae inclui espécies de grande interesse agronômico, ecológico, econômico e ornamental de alto potencial madeireiro no mundo. No Brasil ocorrem cerca de seis gêneros e 100 espécies. Considerando a falta de estudos citológicos para esse grupo, este trabalho descreve o comportamento meiótico durante a microsporogênese de seis espécies (Trichilia pallida, Trichilia elegans, Trichilia catigua, Cedrela fissilis, Cabralea canjerana, Guarea guidonea) da família Meliaceae, representando quatro dos seis gêneros que estão presentes no Brasil. Inflorescências foram coletadas e fixadas em etanol/ácido acético (3:1 v/v) por 24 horas, transferidos para álcool a 70%, e acondicionadas sob refrigeração. As lâminas foram preparadas pela técnica de esmagamento, coradas com carmim acético a 1%. A análise citogenética revelou poucas irregularidades meióticas, sendo estas relacionadas a segregação dos cromossomos, fusos irregulares e conexão citoplasmática. Como consequência da segregação irregular dos cromossomos na meiose I e II e da organização irregular dos fusos na meiose II, o padrão de citocinese também foi irregular originando tétrades com micrócitos e tríades, resultando em micrósporos desbalanceados e de núcleo restituído (2n).

The Meliaceae family includes the most important species with great agronomic, ecological, economic and ornamental value and high timber potential in the world. In Brazil, approximately six genera and 100 species are found. Considering the lack of cytological studies for its genera, the present study describes the meiotic behavior during microsporogenesis of six species of the Meliaceae family, representing four of the six genera that are present in Brazil; these species are: Trichilia pallida, Trichilia elegans, Trichilia catigua, Cedrela fissilis, Cabralea canjerana, Guarea guidonea. Inflorescences were collected and fixed in ethanol/acetic acid (3:1 v/v) for 24 hours, transferred to alcohol at 70%, and stored under refrigeration. The slides were prepared by squashing, and stained with acetic carmine 1% and observed under optical microscopy. Cytogenetic analysis revealed few meiotic irregularities, which are related to segregation of chromosome spindles and irregular cytoplasmic connection. As a result of irregular segregation of chromosomes during meiosis I and II and the irregular organization of the spindles in meiosis II, the pattern of cytokinesis was also irregular resulting in microcytic tetrads and triads, unbalanced microspores and restored nuclei (2n).

La familia Meliaceae incluye especies de gran interés agronómico, ecológico, económico y ornamental de alto potencial maderero en el mundo. En Brasil ocurren cerca de seis géneros y 100 especies. Considerando la falta de estudios citológicos para ese grupo, este trabajo describe el comportamiento meiótica durante la microsporogénesis de seis especies (Trichilia pallida, Trichilia elegans, Trichilia catigua, Cedrela fissilis, Cabralea canjerana, Guarea guidonea) de la familia Meliaceae, representando cuatro de los seis géneros que están presentes en Brasil. Inflorescencias fueran colectadas y fijadas en etanol/ácido acético (3:1 v/v) por 24 horas, transferidos para alcohol a 70%, y acondicionadas bajo refrigeración. Las láminas fueron preparadas por la técnica de aplastamiento, coloradas con carmín acético a 1%. El análisis citogenética reveló pocas irregularidades meióticas, siendo éstas relacionadas a la segregación de los cromosomas, fusos irregulares y conexión citoplasmática. Como consecuencia de segregación irregular de cromosomas en la meiosis I y II y de la organización irregular de los fusos en la meiosis II, el estándar de citocinesis también fue irregular originando tétradas con micrófitos y tríades, resultando en micros poros desbalanceados y de núcleo restituido (2n).

Anther and pollen development in some species of Poaceae (Poales) / Desenvolvimento da antera e do grão de pólen em espécies de Poaceae (Poales)

Anther and pollen development were studied in Olyra humilis Nees, Sucrea monophylla Soderstr, (Bambusoideae), Axonopus aureus P. Beauv., Paspalum polyphyllum Nees ex Trin. (Panicoideae), Eragrostis solida Nees, and Chloris elata Desv. (Chloridoideae). The objective of this study was to characterise, embryologically, these species of subfamilies which are considered basal, intermediate and derivate, respectively. The species are similar to each other and to other Poaceae. They present the following characters: tetrasporangiate anthers; monocotyledonous-type anther wall development, endothecium showing annular thickenings, secretory tapetum; successive microsporogenesis; isobilateral tetrads; spheroidal, tricellular, monoporate pollen grains with annulus and operculum. Nevertheless, the exine patterns of the species studied are distinct. Olyra humilis and Sucrea monophylla (Bambusoideae) show a granulose pattern, whereas in the other species, it is insular. In addition, Axonopus aureus and Paspalum polyphyllum (Panicoideae) have a compactly insular spinule pattern, while Chloris elata and Eragrostis solida (Chloridoideae) show a sparsely insular spinule pattern. The exine ornamentation may be considered an important feature at the infrafamiliar level.

O desenvolvimento da antera e do grão de pólen de Olyra humilis Nees, Sucrea monophylla Soderstr. (Bambusoideae), Axonopus aureus P. Beauv., Paspalum polyphyllum Nees ex Trin. (Panicoideae), Eragrostis solida Nees and Chloris elata Desv. (Chloridoideae) foi estudado visando caracterizar embriologicamente essas espécies de subfamílias consideradas basal, intermediária e derivada, respectivamente. As espécies são similares entre si e entre as demais Poaceae. Apresentam os seguintes caracteres: anteras tetrasporangiadas; desenvolvimento da parede da antera do tipo monocotiledôneo, endotécio com espessamento de parede anelar, tapete secretor; microsporogênese sucessiva; tétrades isobilaterais; grãos de pólen esféricos, tricelulares, monoporados, com anel e opérculo. Por outro lado, o padrão de ornamentação da exina do grão de pólen é distinto. Olyra humilis e Sucrea monophylla (Bambusoideae) apresentam padrão granuloso e as demais espécies padrão insular. Axonopus aureus e Paspalum polyphyllum (Panicoideae) apresentam espínulos densamente agrupados, enquanto Chloris elata e Eragrostis solida (Chloridoideae) espínulos esparsamente agrupados. A ornamentação da exina dos grãos de pólen pode ser considerada caráter importante a nível infrafamiliar.