Abstract Herbicides are agrochemicals applied in the control of weeds. With the frequent and repetitive use of these substances, serious problems have been reported. Compounds of natural origin and their derivatives are attractive options to obtain new compounds with herbicidal properties. By aiming to develop compounds with potentiated herbicidal activity, phenoxyacetic acids were synthesized from eugenol and guaiacol. The synthesized compounds were characterized and the herbicidal potential of phenoxyacetic acids and precursors was evaluated through bioassays regarding the germination and initial development of Lactuca sativa and Sorghum bicolor seedlings, with the induction of DNA damage. The induction of changes in the mitotic cycle of meristematic cells of roots of L. sativa was also analyzed. At the concentration of 3 mmol L-1, phenols and their respective phenoxyacetic acids presented phytotoxic and cytotoxic activities in L. sativa and S. bicolor. Eugenol and guaiacol also presented genotoxic action in L. sativa. The toxic effect of eugenoxyacetic acid was more pronounced in L. sativa than in S. bicolor, similar to the commercial 2,4-D herbicide. Molecular properties of the phenols and their derivatives phenoxyacetic acids were compared with the ones obtained for the herbicide 2,4-D, where it was found a correlation between their molecular properties and bioactivity.

Los impactos de la fragmentación de los bosques tanto en la biología reproductiva como en la diversidad genética de las especies de plantas nativas apenas se entienden, a pesar de que algunos estudios han analizado este problema mundial. Dado que esto constituye una de las principales amenazas para los bosques semi-deciduos estacionales en el sureste de Brasil, se investigó el éxito reproductivo y la diversidad genética de un arbusto de sotobosque, Psychotria hastisepala, en un bosque fragmentado. Para este estudio, se seleccionaron siete fragmentos de tamaños que van desde 4.1 hasta 168.7 hectáreas. La matriz intervenida comprende pastos (25-50%), monocultivos (33-50%) y carreteras y edificios rurales (14-28.5%). En total, 91 plantas fueron investigadas (54 morfos florales brevistilo y 37 longistilo, con una media de 6.5 plantas por fragmento). Para evaluar el éxito reproductivo, se cuantificó la producción de frutos y semillas de plantas con polinización natural; para evaluar la diversidad genética y la estructura poblacional, se emplearon marcadores ISSR en el ADN genómico. Las plantas con morfo brevistilo exhibieron un éxito reproductivo significativamente más alto que las longistilo, no hubo asociación entre la producción de semillas y el tamaño del fragmento de bosque. Los niveles de diversidad genética se asociaron positivamente con el número de plantas por fragmento, pero que no estaban relacionados con los morfos florales. AMOVA mostró que alrededor del 65% de la variación genética en general se atribuyó a las diferencias entre plantas dentro de fragmentos. Los resultados sugieren que las poblaciones de P. hastisepala fueron susceptibles a disminuir debido a la fragmentación de los bosques.

The impacts of forest fragmentation on both reproductive biology and genetic diversity of native plant species is hardly understood, despite some studies have analyzed this current worldwide problem. Since this constitutes one of the main threats to seasonal semi-deciduous forests in Southeastern Brazil, we investigated the reproductive success and the genetic diversity of a distylous, understory shrub (Psychotria hastisepala) within this context of forest fragmentation. For this study, a set of seven forest fragments of sizes ranging from 4.1 to 168.7 hectares were chosen. The intervenient matrix comprised pastures (25-50%), monocultures (33-50%) and rural roads and buildings (14-28.5%). Overall, 91 plants (54 for the short-styled morph and 37 for the long-styled morph; mean of 6.5 plants per fragment) were investigated. To evaluate reproductive success, we quantified fruit and seed production under natural pollination; to evaluate genetic diversity and population structure, we employed ISSR markers on genomic DNA. Plants with the short-styled morph exhibited a significantly higher reproductive success than those with the long-styled morph; there was no association between seed production and size of the forest fragment. Levels of genetic diversity were positively associated with the number of plants per fragment; but they were not related to flower morph. AMOVA showed that about 65% of the overall genetic variation was attributed to the differences between plants within fragments. The results suggested that populations of P. hastisepala were susceptible to decline owing to forest fragmentation. Rev. Biol. Trop. 62 (1): 309-319. Epub 2014 March 01.

Jatropha curcas L. (Euphorbiaceae) é importante para a produção de biocombustíveis e como ingrediente de ração para animais. No entanto, a presença de ésteres de forbol no óleo e na torta tornam as sementes tóxicas. A toxicidade do óleo de J. curcas é frequentemente acessada através de testes em animais, levando-os à morte. A identificação de variedades melhoradas tóxicas e não tóxicas é importante para a utilização segura das sementes de J. curcas e subprodutos para evitar a sua toxicidade ambiental. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi propor um bioensaio, rápido usando uma planta como um modelo para avaliar a toxicidade do óleo de J. curcas, sem a necessidade de sacrificar nenhum animal. A toxicidade do óleo de J. curcas foi evidente na germinação, no crescimento radicular e nos testes de aberrações cromossômicas em Lactuca sativa. Foi demonstrado que as sementes de J. curcas contêm compostos naturais que exercem efeitos fito-, cito e genotóxicos na alface, e que os ésteres de forbol atuam como agentes aneugênicos, levando à formação de células com cromossomos pegajosos e c-metáfase. Em conclusão, os testes aplicados demonstraram reprodutibilidade, o que é importante para verificar a extensão da desintoxicação e para determinar doses tóxicas, reduzindo assim o número de animais que seriam utilizados para os testes de toxicidade.

Jatropha curcas L. (Euphorbiaceae) is important for biofuel production and as a feed ingredient for animal. However, the presence of phorbol esters in the oil and cake renders the seeds toxic. The toxicity ofJ. curcas oil is currently assessed by testing in animals, leading to their death. The identification of toxic and nontoxic improved varieties is important for the safe use of J. curcas seeds and byproducts to avoid their environmental toxicity. Hence, the aim of this study was to propose a short-term bioassay using a plant as a model to screen the toxicity of J. curcas oil without the need to sacrifice any animals. The toxicity of J. curcas oil was evident in germination, root elongation and chromosomal aberration tests in Lactuca sativa. It was demonstrated that J. curcas seeds contain natural compounds that exert phyto-, cyto- and genotoxic effects on lettuce, and that phorbol esters act as aneugenic agents, leading to the formation of sticky chromosomes and c-metaphase cells. In conclusion, the tests applied have shown reproducibility, which is important to verify the extent of detoxification and to determine toxic doses, thus reducing the numbers of animals that would be used for toxicity tests.

O estudo foi conduzido na Estação de Pesquisa, Treinamento e Educação Ambiental Mata do Paraíso, localizada em Viçosa, Estado de Minas Gerais. Trata-se de fragmento florestal, inserido nos domínios de Floresta Atlântica. Objetivou-se analisar a fenologia da floração, a morfologia e biologia floral e o sistema de incompatibilidade de espécies distílicas de Rubiaceae: Palicourea longepedunculata Gardner, P. marcgravii A. St.-Hil., Psychotria conjugens Müll. Arg., P. hastisepala Müll. Arg., P. hygrophiloides Benth., P. nuda (Cham. & Schltdl.) Wawra, P. sessilis Vell. and Rudgea lanceolata Nutt. Além disso, foi verificado se a razão entre os indivíduos dos dois morfos florais dessas espécies encontra-se em equilíbrio. As florações de Psychotria conjugens, P. hastisepala, P. hygrophiloides e P. sessilis foram seqüenciais e ocorreram durante a estação chuvosa (setembro a março). Foram registradas diferenças significativas entre alturas de estames e de estilete, entre flores brevistilas e longistilas, exceto em P. hygrophiloides; nessa espécie foram observadas apenas flores brevistilas. Além disso, constatou-se dimorfismo no comprimento dos lobos estigmáticos, da corola, dos lobos da corola e das anteras. As flores abriram-se pela manhã e duraram cerca de 24 horas, exceto as de P. nuda (48 horas). As espécies apresentaram razão equilibrada entre os morfos florais, exceto P. marcgravii, P. conjugens e P. hygrophiloides. Houve auto-incompatibilidade heteromórfica e a inibição do crescimento dos tubos polínicos incompatíveis ocorreu no estigma em todas as espécies analisadas, exceto nas formas longistilas de P. longepedunculata e P. hastisepala, nas quais a inibição dos tubos ocorreu no estilete.

This work was carried out at the Estação de Pesquisa, Treinamento e Educação Ambiental Mata do Paraíso, Viçosa, Minas Gerais State, a forest fragment in the Atlantic Forest. Its main objective was to analyze the flowering phenology, floral morphology, and incompatibility system of the distylous species of Rubiaceae: Palicourea longepedunculata Gardner, P. marcgravii A. St.-Hil., Psychotria conjugens Müll. Arg., P. hastisepala Müll. Arg., P. hygrophiloides Benth., P. nuda (Cham. & Schltdl.) Wawra, P. sessilis Vell. and Rudgea lanceolata Nutt. It also aimed to verify whether the floral morphs were in balanced equilibrium. The flowering in the species of Psychotria conjugens, P. hastisepala, P. hygrophiloides and P. sessilis were sequential, occurring during the rainy season (September through March). Significant differences were observed in the lengths of the stamens and styles between the thrum and pin flowers, except for P. hygrophiloides, in which only thrum flowers could be observed. Furthermore, dimorphism was observed in the length of stigmatic lobules, corollas, corolla lobules and anthers. Flowers opened in the morning lasting about 24 h, except for P. nuda flowers, that lasted 48 h. In most of the species the floral morph ratio was 1:1, except P. marcgravii, P. conjugens and P. hygrophiloides. Heteromorphic self-incompatibility was observed with growth inhibition of the incompatible pollen tubes occurring in the stigma of most of the species analyzed, except for the pin morphs of P. longepedunculata and P. hastisepala, in which reaction occurred in the style.

Psychotria ipecacuanha é uma espécie medicinal que se desenvolve em agregados perenes, denominados reboleiras, em áreas úmidas e sombrias no sub-bosque da Floresta Atlântica. O presente trabalho caracterizou a variação de atributos florais em 35 reboleiras de três populações naturais desta espécie. Observações de campo mostraram que as reboleiras são isomórficas, isto é, apresentam apenas uma forma floral (brevistila ou longistila). Estigmas e anteras estão posicionados reciprocamente em cada forma floral, um dimorfismo característico de distilia. As populações são isopléticas, isto é, apresentam razão equilibrada (1:1) entre as formas florais. Análises comparativas da morfometria floral revelaram que, independente da população investigada, as flores brevistilas apresentaram maiores médias de comprimento da antera, comprimento do estigma, diâmetro da corola e diâmetro do grão de pólen. Flores brevistilas apresentaram diferenças interpopulacionais significativas com relação aos atributos florais investigados. Flores da forma longistila também apresentaram diferenças interpopulacionais significativas, exceto quanto à altura dos estigmas e ao comprimento da corola. Polinizações controladas conduzidas em condições naturais mostraram que a produção de frutos foi maior após polinização legítima. Porém, observações de crescimento de tubos polínicos juntamente com a produção de frutos após autopolinização espontânea e polinização ilegítima sugerem que a espécie apresenta compatibilidade parcial intraforma.

Psychotria ipecacuanha is a perennial, medicinal herb that grows in clusters in the understory of humid, shady areas of the Atlantic Rain Forest of southeastern Brazil. The present study characterized the variation in floral traits among 35 clusters from three natural populations of this plant species. Field observations showed that the clusters are isomorphic, that is, a given cluster will either set long-styled or short-styled flowers. Stigmas and anthers are reciprocally placed in each morph, a dimorphism characteristic of distyly. The populations are isoplethic, that is, a given population exhibits an equilibrium 1:1 ratio of floral morphs. Morphometric analyses revealed that anther length, stigma length, corolla diameter, and pollen grain diameter were consistently greater in short-styled flowers, regardless of the population investigated. Significant differences for floral traits in the short-styled morph were found among populations. Floral traits in the long-styled morph also showed some significant differences among populations, but not for stigma height and corolla length. Controlled pollinations carried out in natural populations showed that fruit production was higher after inter-morph pollination. Nevertheless, observations of pollen tube growth in style, and also fruit production after spontaneous self-pollination and intra-morph pollination, indicated partial intramorph compatibility in this plant species.