Reproductive biology in Ruellia subsessilis (Nees) Lindau (Acanthaceae) in individuals from natural population and cultivated under water stress

No município de Viçosa, Zona da Mata do Estado de Minas Gerais, ocorrem três espécies de Ruellia, duas delas cleistógamas: R. brevifolia e R. menthoides. Na terceira espécie, R. subsessilis, não foi registrada cleistogamia típica (flores casmógamas e cleistógamas), mas foram observados botões florais em pré-antese com autopolinização espontânea, polimorfismo floral e alta frutificação, apesar da ausência de polinizadores, ressaltando a necessidade de estudos complementares sobre a sua reprodução. Os objetivos foram verificar a produção e sazonalidade de morfos florais distintos, as diferenças morfológicas e biológicas entre os morfos, a contribuição deles na produção de frutos, suas estratégias reprodutivas e a qualidade das sementes produzidas. Ainda, para melhor compreender a dinâmica reprodutiva, foram estudados aspectos fenológicos e a influência da disponibilidade hídrica na produção dos morfos em indivíduos de população natural e cultivados. Foram também cultivados indivíduos da cleistógama R. brevifolia, para fins comparativos. Os estudos foram conduzidos de janeiro/2009 a janeiro/2010 em indivíduos de populações naturais de R. subsessilis da Mata do Paraíso, fragmento de Floresta Atlântica, e do Horto Botânico e em indivíduos de R. subsessilis e R. brevifolia cultivados em casa de vegetação, em Viçosa. Nas estações seca e chuvosa, foram medidos os verticilos florais e contados os números de óvulos e de grãos de pólen, verificada sua viabilidade, a receptividade do estigma, a presença de nectários e de néctar e a longevidade das flores. Foram realizados testes de polinização e verificados o comprimento, o peso e a velocidade de germinação das sementes. Foram calculados os índices de atividade, para classificar a sincronia, e a intensidade de produção de flores e de frutos. Contaram-se os números de flores e de frutos por inflorescência aleatoriamente marcada. Nos indivíduos cultivados foram aplicados tratamentos de escassez hídrica no solo, medidas as alturas das plantas e calculadas as suas massas secas. Também foram contados os números de flores, de frutos e de sementes produzidas e a identificação de morfos foi através de morfometria floral em R. subsessilis e, por observação da presença de flores casmógamas ou de frutos em R. brevifolia. Constatou-se a produção sazonal de dois morfos florais: casmógamo reduzido (CR), na estação seca, e casmógamo normal (CN), na chuvosa. Foi observada em baixa freqüência (2,82%), na estação seca, um variante do morfo CR, que apresentou cleistogamia “pré-antese”. Morfos CR apresentaram menor comprimento de corola, estames, anteras e pistilo, menores números de óvulos e de grãos de pólen e maior longevidade das flores em relação aos CN. Os morfos CR parecem mais aptos à autogamia e os CN à alogamia, mas em ambos se verificou a autopolinização tardia. As sementes oriundas da autogamia foram mais pesadas e germinaram mais rápido que as oriundas de xenogamia. A floração e a frutificação foram contínuas com picos de intensidade máxima em janeiro e, mínima, em agosto, de forma que a distribuição foi sazonal e concentrada na estação chuvosa. A floração apresentou baixa sincronia ou assíncrona e a frutificação apresentou alta sincronia ou assíncrona. Foi encontrada relação significativa de aumento na intensidade da floração com o aumento da precipitação. A produção de flores por inflorescência foi significativamente maior na estação chuvosa, enquanto a produção de frutos por planta e por inflorescência não diferiu significativamente. Nos indivíduos cultivados, das espécies, foram observadas maior altura e massa seca das plantas sob maior disponibilidade hídrica. A produção de flores, frutos e sementes foram significativamente maiores nas plantas de R. subsessilis sob maior disponibilidade hídrica. Foram produzidos distintos morfos florais em R. subsessilis: CN sob maior disponibilidade hídrica e CR sob os tratamentos de escassez. Em R. brevifolia, flores cleistógamas foram produzidas sob escassez hídrica e flores casmógamas sob maior disponibilidade hídrica, condição em que se registrou maior produção de frutos. A partir desses resultados, pode-se inferir que R. subsessilis se mantém por autogamia no local de estudo, sem contudo excluir a possibilidade de xenogamia. O crescimento vegetativo e o sucesso reprodutivo de plantas cultivadas de ambas as espécies são influenciados pela disponibilidade hídrica no solo, o que também induz a produção de morfos florais distintos.In Viçosa, Zona da Mata of Minas Gerais, there are three species of Ruellia; two are cleistogamous, R. brevifolia and R. menthoides. The third species, R. subsessilis was not registered cleistogamy typical (chasmogamous and cleistogamous flowers), but flower buds were observed in pre-anthesis with spontaneous self-pollination, floral polymorphism and high fruiting, despite the absence of pollinators, highlighting the need for further studies on its reproduction. The objectives were to investigate the production and seasonality of distinct floral morphs, the morphological and biological differences between morphs, their contribution for the production of fruits, their reproductive strategies and the quality of seed produced. Moreover, to better understand the reproductive dynamics, reproductive phenology were studied and the influence of water availability in the production of morphs in individuals from natural population and cultivated. Were also cultivated individuals of cleistogamous R. brevifolia, for comparative purposes. The studies were conducted on January, 2009 to January, 2010 in individuals from natural populations of R. subsessilis from Mata do Paraíso, that is part of Atlantic Forest, and from the Botanical Garden and individuals of R. subsessilis and R. brevifolia grown in a greenhouse in Viçosa. In the dry and rainy seasons, the flowers were measured and counted the numbers of ovules and pollen grains, its viability, stigma receptivity, the presence of nectaries and nectar and flowers longevity. Pollination tests were conducted and checked the seeds length and weight and their speed germination. Were calculated the indices of activity to classify the timing and intensity of production of flowers and fruits. Besides, were counted the numbers of flowers and fruits per inflorescence randomly selected. In individuals cultivated treatments were applied to water scarcity in the soil, plant heights measured and calculated their dry masses. Were also counted numbers of flowers, fruits and seeds produced and the identification of morphs was through floral morphometry in R. subsessilis and by observation of the presence of chasmogamous flowers or fruits in R. brevifolia. In R. subsessilis was found seasonal production of two floral morphs: chasmogamous reduced (CR), in the dry season, and chasmogamous normal (CN) in the rainy season. It was observed in low frequency (2.82%), in the dry season, a varianty of CR morph, which showed "pre-anthesis” cleistogamy. CR morphs had shorter length of corolla, stamens, anthers and pistil, smaller numbers of ovules and pollen grains and a higher floral longevity in relation to the CN. CR morph seems more able for autogamy and CN for allogamy, but in both occurred late self-pollination. Seeds from the autogamy were heavier and germinated faster than those from xenogamy. The flowering and fruiting were continuous with peak of maximum intensity in January and minimum in August, so that the distribution was seasonal and concentrated in the rainy season. Flowering had low synchronous or asynchronous and fruiting showed high synchrony or asynchronous. Significant relationship was found to increase in the intensity of flowering with increasing precipitation. The production of flowers per inflorescence was significantly higher in the rainy season, while the production of fruits per plant and inflorescence did not differ significantly. In cultivated individuals were observed greater height and dry weight of plants under higher water availability. The production of flowers, fruits and seeds were significantly higher in plants of R. subsessilis under greater water availability. R. subsessilis produced distinct floral morphs: CN under greater water availability and CR under the treatment of scarcity. In R. brevifolia, fruits were produced under water scarcity (from cleistogamous flowers) and under higher water availability (from flowers chasmogamous). In summary, the results of this study shown that R. subsessilis is maintained mainly by autogamy, resulting from early selfing in “pre-anthesis" cleistogamous flowers and late selfing from CR and CN chasmogamous flowers. The reproductive success of cultivated plants of both species are influenced by soil water availability, which also induces the production of distinct floral morphs.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio