Studies on the reproductive biology of Dorstenia species are scarce. We analyzed the sexuality, floral biology, and diaspore dispersal of Dorstenia arifolia and D. bonijesu, including their breeding systems and pollinators, in natural populations from Minas Gerais state, southeastern Brazil. We report here, for the first time, the occurrence of both unisexual (male) and bisexual coenanthia on the same individuals of Dorstenia arifolia, while only bisexual coenanthia were observed in D. bonijesu. In both species all coenanthia were long-lived and bisexual coenanthia were protogynous. We observed the occurrence of self-compatibility and myophily in Dorstenia arifolia, a species which was pollinated by small Lauxaniidae flies. Those insects not only used pollen as food resource but they also used coenanthia as oviposition sites, which is the first report to the studied species. Dorstenia bonijesu produced seeds, even having no floral visitors, suggesting an apomictic mechanism, which is a new breeding system reported to the genus. Both studied species are autochorous, but D. bonijesu also exhibited a peculiar type of hydrochory. The novelties reported herein indicate the need of additional studies to improve the understanding of the reproductive attributes of Dorstenia species.

Los estudios sobre la biología reproductiva de las especies de Dorstenia son escasos. En este artículo analizamos la sexualidad, la biología floral y dispersión de las diásporas de Dorstenia arifolia y D. bonijesu, incluyendo sus sistemas reproductivos y polinizadores, en poblaciones naturales localizadas en el estado de Minas Gerais, sudeste de Brasil. Registramos, por primera vez, la presencia de cenantos unisexuales (masculinos) y bisexuales en un mismo individuo de Dorstenia arifolia; en cambio, sólo se observaron cenantos bisexuales en D. bonijesu. En ambas especies los cenantos fueron de larga duración, y los cenantos bisexuales exhibieron protoginia. Registramos autocompatibilidad y miofilia en Dorstenia arifolia, que fue polinizada por pequeñas moscas de la familia Lauxaniidae. Estos insectos no solo usan el polen como alimento sino que utilizan el cenanto como sitio de oviposición, siendo este un hecho registrado por primera vez para para las especies estudiadas. Dorstenia bonijesu, aún sin visitantes florales, también produce semillas mediante apomixis, un nuevo sistema reproductivo para el género. Las dos especies estudiadas son autocóricas; sin embargo, Dorstenia bonijesu exhibió un tipo peculiar de hidrocoria. Las novedades aquí registradas indican la necesidad de estudios adicionales para mejorar la comprensión de los atributos reproductivos de las especies de Dorstenia.

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.

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.