Vanilla bahiana Hoehne (Orchidaceae): studies on fruit development and new perspectives into crop improvement for the Vanilla planifolia group / Vanilla bahiana Hoehne (Orchidaceae): estudos sobre o desenvolvimento dos frutos e novas perspectivas para o melhoramento de culturas do grupo Vanilla planifolia

ABSTRACT

Abstract Vanilla is the most well-known and economically important genus of Orchidaceae in the world. Vanilla bahiana is restricted to Brazil and its conservation status was recently assessed as 'Endangered'. The species is phylogenetically closely related to V. planifolia, whose pods are the main natural source of vanillin. The primary desirable traits for vanilla production are high fruit set and great resistance to abiotic stress. High temperatures (> 32ºC) and heavy rain favor fungal infection, and thus are indirectly responsible for fruit drop by V. planifolia in cultivation. The aim of the present study was to follow the process of pod ripening of V. bahiana in a restinga fragment in an Environmental Protection Area of Bahia State, and to highlight implications for vanilla crop improvement. Fieldwork was carried out from April 2016 to January 2017. A total of nine manual self-pollinations and nine manual cross-pollinations were successfully carried out. Fruit length, diameter and girth were recorded every two weeks. Fruit permanence in the infrutescence was measured as consecutive days from pollination. Descriptive statistics were calculated and Pearson correlation analysis performed among all attributes per pollination method. The influence of temperature and rainfall was also analyzed. Pod measurements and fruit permanence in the infrutescence were higher for cross-pollination than self-pollination. Higher rainfall results in fruit drop. The use of V. bahiana in breeding efforts for the genus is here strongly suggested and supported by previously published studies that allowed us to highlight several desirable traits vanillin production, its wide geographical distribution and occurrence in a variety of habitats; substantial populations; resistance to conditions of drought and high luminosity and temperature; extensive blooming period; high number of flowers per raceme; possible synchronised flowering with V. planifolia, and fruiting throughout the year. These prospects are promising and should be further evaluated, not only for V. bahiana but for other vanilla crop wild relatives. Studies of pollination ecology can be used to set guidelines for the conservation of the V. planifolia group and to encourage the development of strategies to increase the production of fruit and, consequently, vanillin for its culinary uses and medical applications.

RESUMO

Resumo Vanilla é o gênero mais bem conhecido e economicamente importante de Orchidaceae no mundo. A espécie Vanilla bahiana é restrita ao Brasil e seu estado de conservação foi recentemente avaliado como "Em Perigo". A espécie é filogeneticamente próxima de V. planifolia, cujos frutos são a principal fonte natural de vanilina. As principais características desejáveis para a produção de baunilha são o elevado número de frutos e grande resistência ao estresse abiótico. Altas temperaturas (> 32 º C) e fortes chuvas favorecem a infecção fúngica, sendo, portanto, indiretamente responsáveis pela queda de frutos de V. planifolia em cultivo. O objetivo do presente estudo foi acompanhar o processo de maturação do fruto de V. bahiana em um fragmento de restinga em uma Área de Proteção Ambiental do estado da Bahia e destacar as implicações para o melhoramento da cultura da baunilha. O trabalho de campo foi realizado de abril de 2016 a janeiro de 2017. Um total de nove autopolinizações manuais e nove polinizações cruzadas manuais foram realizadas com sucesso. O comprimento, o diâmetro e a circunferência dos frutos foram registrados a cada duas semanas. A permanência do fruto na infrutescência foi medida através de dias consecutivos a partir da polinização. Medidas estatísticas descritivas dos atributos morfométricos foram calculadas e a análise de correlação de Pearson foi realizada para verificar a associação entre os pares dos atributos por método de polinização. Também foi analisada a influência da temperatura e da precipitação pluviométrica. As medidas do fruto e a permanência do fruto na infrutescência foram maiores na polinização cruzada do que na autopolinização. O aumento dos índices pluviométricos resulta em queda de frutos. O uso de V. bahiana em esforços de melhoramento para o gênero é fortemente sugerido aqui e suportado por estudos publicados anteriormente, que nos permitiram destacar várias características desejáveis a produção de vanilina; ampla distribuição geográfica e ocorrência em diversos domínios fitogeográficos; formação de populações substanciais; resistência às condições de seca, alta luminosidade e temperatura elevada; extenso período de floração; elevado número de flores por racemo; possível florescimento sincronizado com V. planifolia; e frutificação ao longo do ano. Essas perspectivas são promissoras e devem ser avaliadas não apenas para V. bahiana, mas também para outras espécies de Vanilla restritas ao Brasil. Estudos de ecologia de polinização podem ser usados para estabelecer diretrizes para a conservação do grupo V. planifolia e encorajar o desenvolvimento de estratégias para aumentar a produção de frutos e, consequentemente, de vanilina para usos culinários e aplicações médicas.