Effects of mixed pollinations on self-incompatible species of Bignoniaceae

The angiosperms have different strategies to prevent self-fertilization, either by pre- pollination mechanisms (herkogamy and dichogamy) or mechanisms for post-pollination (system of self-incompatibility and inbreeding depression). Some species present late-acting self-incompatibility (LSI), which can act after penetration or fertilization the ovule, causing abscission of selfed pistil. However, some studies on species with LSI reported the formation of seeds derived from selfing after mixed pollinations (pollen crossed + self-pollen). In the present work we investigated the possibility of formation of fruits and viable selfed seeds from mixed pollinations in three species of Bignoniaceae with LSI, Adenocalymma peregrinum, Fridericia platyphylla and Tabebuia aurea. We performed experimental pollination, germination of seeds (A. peregrinum), histological analysis of post- pollination events and paternity testing (T. aurea). The three species formed fruit after mixed pollination and cross-pollination, however, showed a lower rate of fruiting in mixed pollinations. The selfed pistils were aborted in a uniform period of time in all species, confirming the presence of the LSI. In A. peregrinum there was a greater percentage of seeds without embryo on fruit from mixed pollination. The lower germination of seeds of fruits mixed pollination of this species may indicate less ability to germinate seed from selfing and a possible role of inbreeding depression. The low rate of natural fruiting species with LSI can be explained by a high frequency the seeds resulting of self-fertilization after mixed pollinations, which should be common in the natural environment. Analysis of endosperm development in T. aurea showed a delay in the initial development of this tissue into ovules of selfed pistils compared to the ovules of pistils from cross-pollination, evidence of the action of LSI. Most ovules from pistils after mixed pollination showed a number of endosperm cells similar to the ovules of pistils submitted cross-pollination and no seeds originated from selfing were detected in paternity testing. Although paternity tests have detected the presence of selfing progeny in some species populations of Bignoniaceae and fruits formation of mixed pollinations has proved viable in the present study, our data showed that seeds from selfing did not seem to be formed or were less viable during germination and emergence.Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisMestre em Biologia VegetalAs angiospermas apresentam diferentes estratégias para evitar que ocorra a autofecundação, seja por mecanismos pré-polinização (hercogamia e dicogamia) ou por mecanismos pós-polinização (sistema de autoincompatibilidade e depressão endogâmica). Algumas espécies apresentam o sistema de autoincompatibilidade de ação tardia (AIT), que pode atuar depois da penetração ou da fecundação no óvulo, causando a abscisão do pistilo autopolinizado. Entretanto, alguns estudos realizados com espécies que apresentam AIT relataram a formação de sementes decorrentes de autofecundação após polinizações mistas (grãos de pólen cruzados + grãos de pólen próprios). No presente trabalho investigou-se a possibilidade de formação de frutos e de sementes autofecundadas viáveis provenientes de polinizações mistas em três espécies de Bignoniaceae com AIT, Adenocalymma peregrinum, Fridericia platyphylla e Tabebuia aurea. Para tal, foram realizadas polinizações experimentais, teste de germinação de sementes (A. peregrinum), análises histológicas de eventos pós-polinização e teste de paternidade (T. aurea). As três espécies formaram frutos após as polinizações mistas e polinizações cruzadas, no entanto, apresentaram uma taxa de frutificação menor em polinizações mistas. Os pistilos submetidos à autopolinização foram abortados em um período de tempo uniforme em todas as espécies, confirmando a presença do AIT. Em A. peregrinum verificou-se uma maior porcentagem de sementes sem embrião em frutos provenientes de polinização mista. A menor germinabilidade das sementes de frutos por polinização mista desta espécie pode indicar a menor capacidade de sementes resultantes de autofecundação germinarem e uma possível atuação da depressão endogâmica. A baixa taxa de frutificação natural em espécies com AIT pode ser explicada por uma elevada frequência de sementes oriundas de autofecundação em polinizações mistas, as quais devem ser comuns no ambiente natural. As análises do desenvolvimento do endosperma em T. aurea revelaram um atraso no desenvolvimento inicial deste tecido em óvulos de pistilos autopolinizados quando comparados aos óvulos de pistilos provenientes de polinização cruzada, sendo uma evidência da ação do AIT. A maioria dos óvulos de pistilos submetidos à polinização mista apresentava um número de células do endosperma semelhante aos óvulos de pistilos submetidos à polinização cruzada e nenhuma semente oriunda de autofecundação foi detectada no teste de paternidade. Embora testes de paternidade tenham detectado a presença de progênie autofecundada em algumas populações de espécies de Bignoniaceae, e a formação de frutos provenientes de polinizações mistas tenha se mostrado viável no presente trabalho, os dados obtidos neste estudo mostraram que as sementes provenientes de autofecundação parecem não terem sido formadas ou apresentaram menor vigor durante a germinação e emergência