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CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Bromeliaceae é caracterizada como um grupo altamente diversificado de plantas monocotiledôneas com distribuição essencialmente neotropical. A Floresta Atlântica, considerada um dos hotspots mundiais de biodiversidade, representa um dos principais centros de diversidade da família, além de elevada riqueza de espécies e endemismo. No domínio Atlântico, muitas espécies de bromélias apresentam distribuição restrita e exibem alta especificidade de habitats, como é o caso das espécies foco do presente estudo. Neoregelia ibitipocensis (Leme) Leme é uma bromélia rara e endêmica, com populações restritas às florestas nebulares da Serra da Mantiqueira; Nidularium ferdinandocoburgii Wawra ocorre principalmente no interior de florestas entre 1.000 e 1.600 m de altitude, foi registrada na Serra do Ibitipoca, Serra de Araras e Serra Negra; Nidularium marigoi Leme ocorre principalmente entre 1.300 a 2.700 m de altitude, é típica da Serra da Mantiqueira nos estados do sudeste do Brasil, a espécie é classificada como “Quase Ameaçada” no Livro Vermelho da Flora Brasileira e Vriesea penduliflora L.B.Sm., é endêmica da Serra da Mantiqueira nos estados de Minas Gerais e Rio de Janeiro, avaliada como “Em Perigo” pelo Livro Vermelho da Flora Brasileira. Este estudo foi realizado no Parque Estadual do Ibitipoca (PEIB), o qual integra o Complexo da Serra da Mantiqueira, região considerada de extrema importância para a conservação da biodiversidade. Para caracterizar a biologia reprodutiva de N. ibitipocensis, N. ferdinandocoburgii, N. marigoi e V. penduliflora, e partindo do pressuposto de que a compreensão da biologia reprodutiva é essencial para preservar e conservar as espécies vegetais, esta tese é apresentada em dois capítulos. No primeiro capítulo são apresentados os resultados referentes à biologia reprodutiva de populações simpátricas de N. ferdinandocoburgii e N. marigoi. São fornecidos dados sobre a fenologia da floração e frutificação, biologia floral, ecologia da polinização, sistemas de reprodução, hibridização natural e sucesso reprodutivo dessas espécies. Nidularium ferdinandocoburgii e N. marigoi apresentam flores inodoras, com corolas tubulares e duração de dois dias. O pico de floração de N. ferdinandocoburgii ocorreu em dezembro, o néctar apresentou em média 11,52 mg de açúcares e Colibri serrirostris (Vieillot, 1816) foi observado como polinizador da espécie. A frutificação natural foi de 86,3%; a espécie é autoincompatível e apresenta breve hercogamia. Apenas uma população de N. marigoi, composta por oito indivíduos, foi localizada na área de estudo, destes apenas um floresceu. O néctar apresentou em média 6,97 mg de açúcares, a espécie é autoincompatível e apresenta hercogamia pronunciada. Os cruzamentos heteroespecíficos resultaram na produção de frutos férteis somente quando N. marigoi atuou como receptora de pólen, originando plantas vigorosas. O segundo capítulo teve como 10 objetivo caracterizar o sistema reprodutivo, a fenologia e a ecologia da polinização de V. penduliflora, uma espécie ameaçada de extinção. Para tanto, foi avaliada a fertilidade e a viabilidade de seus indivíduos por meio dos seguintes parâmetros: produção de flores, frutos e formação de sementes. Vriesea penduliflora floresce na estação chuvosa, com pico de floração em janeiro; suas flores apresentam antese diurna e permanecem abertas por cerca de 11 horas. O néctar foi produzido continuamente ao longo da antese e apresentou, em média, 27,79 mg de açúcares. O beija-flor C. serrirostris foi considerado seu principal polinizador, mas Apis mellifera (Linnaeus, 1758) também foi observada polinizando suas flores. Vriesea penduliflora é autocompatível, entretanto, não produz frutos sob autopolinização espontânea, sendo, portanto, dependente do serviço do polinizador. A florivoria causada por formigas do gênero Camponotus pode estar associada ao baixo sucesso reprodutivo apresentado pela espécie em condições naturais. Esta tese também resultou em um artigo já publicado, que teve como objetivo avaliar aspectos do sucesso reprodutivo de N. ibitipocensis e investigar a magnitude dos danos causados pela intensa herbivoria de frutos e sementes causada por larvas de Tipulidae (Diptera) em seu habitat natural. A herbivoria afetou 100% das infrutescências analisadas no primeiro ano do estudo. O sistema reprodutivo da espécie foi caracterizado, bem como a fertilidade e a viabilidade de suas populações naturais. Neoregelia ibitipocensis é parcialmente autoincompatível, com potencial para autofecundação e cruzamentos. Foi observada a produção de frutos partenocárpicos nos experimentos de polinização controlada e sob condições naturais. A partenocarpia parece representar uma estratégia para aumentar o sucesso reprodutivo de N. ibitipocensis, mitigando os efeitos causados pela predação em seu habitat natural. Além disso, desenvolvemos um protocolo eficiente para introdução e multiplicação in vitro de N. ibitipocensis, cujos resultados fornecem recomendações para o desenvolvimento de estratégias para a conservação in situ e ex situ desta espécie. Os resultados gerados nesta tese ampliam o conhecimento sobre os mecanismos reprodutivos em Bromeliaceae e contribuem para o desenvolvimento de estratégias de conservação para populações de espécies endêmicas e ameaçadas da Floresta Atlântica Bromeliaceae is characterized as a highly diversified group of monocotyledon plants with an essentially neotropical distribution. The Atlantic Forest, considered one of the world's biodiversity hotspots, represents one of the family's main centers of diversity, in addition to high species richness and endemism. In the Atlantic domain, many species of bromeliads also have a restricted distribution and exhibit high habitat specificity, as is the case of the species that are the focus of this study. Neoregelia ibitipocensis (Leme) Leme is a rare and endemic bromeliad, with populations restricted to the forests of Serra da Mantiqueira; Nidularium ferdinandocoburgii Wawra occurs mainly in the interior of forests between 1,000 and 1,600 m of altitude, it was recorded in Serra do Ibitipoca, Serra de Araras and Serra Negra; N. marigoi Leme occurs mainly between 1,300 to 2,700 m altitude, is typical of Serra da Mantiqueira in the southeastern states of Brazil, the species is classified as “Near Threatened” in the Red Book of Brazilian Flora and Vriesea penduliflora LBSm., is endemic to the Serra da Mantiqueira in the states of Minas Gerais and Rio de Janeiro, evaluated as “In Danger” by the Red Book of Brazilian Flora. This study was carried out in the Parque Estadual do Ibitipoca (PEIB), which integrates the Serra da Mantiqueira Complex, a region considered of extreme importance for the conservation of biodiversity. To characterize the reproductive biology of N. ibitipocensis, N. ferdinandocoburgii, N. marigoi and V. penduliflora, and assuming that the understanding of reproductive biology is essential to preserve and conserve plant species, this thesis is presented in two chapters. In the first chapter is presented with the results referring to reproductive biology of sympatric populations of N. ferdinandocoburgii and N. marigoi. Data are provided on flowering and fruiting phenology, floral biology, pollination ecology, breeding systems, natural hybridization and reproductive success of these species. Nidularium ferdinandocoburgii and N. marigoi have odorless flowers, with tubular corollas and duration of two days. The flowering peak of N. ferdinandocoburgii occurred in December, the nectar presented an average of 11.52 mg of sugars and Colibri serrirostris was observed as a pollinator of the species. The natural fruiting was 86.3%, the species is self- incompatible and presents a brief hercogamy. Only one population of N. marigoi composed of eight individuals was located in the study area, of which only one flowered. The nectar had an average of 6.97 mg of sugars, the species is self-incompatible and has pronounced hercogamy. The heterospecific crosses resulted in the production of fertile fruits only when N. marigoi acted as a pollen recipient species, originating vigorous plants. The second chapter aimed to characterize the reproductive system, phenology and pollination ecology of V. 12 penduliflora, an endangered species. Therefore, the fertility and viability of its individuals evaluated through the following parameters: production of flowers, fruits and seed formation. Vriesea penduliflora blooms in the rainy season, with flowering peak in January, its flowers present diurnal anthesis and remain open for about 11 hours. The nectar was produced continuously throughout the anthesis and presented an average of 27.79 mg of sugars. The hummingbird C. serrirostris was considered its main pollinator, but Apis mellifera was also observed pollinating its flowers. Vriesea penduliflora is self-compatible, however, it does not produce fruits under spontaneous self-pollination, being, therefore, dependent on the service of the pollinator. The florivory caused by ants of the Camponotus genus may be associated with the low reproductive success presented by the species under natural conditions. This thesis also resulted in a published article, which aimed to evaluate aspects of the reproductive success of N. ibitipocensis and investigate the magnitude of the damage caused by the intense herbivory of fruits and seeds caused by Tipulidae larvae (Diptera) in their natural habitat, the herbivory affected 100% of infructescence analyzed in the first year of the study. The reproductive system of the species was characterized, as well as the fertility and viability of its natural populations. Neoregelia ibitipocensis is partially self-incompatible, with potential for self-fertilization and crossbreeding. Parthenocarpic fruit production was observed in controlled pollination experiments and under natural conditions. Parthenocarpy seems to represent a strategy to increase the reproductive success of N. ibitipocensis, mitigating the effects caused by predation in its natural habitat. In addition, we developed an efficient protocol for the introduction and in vitro multiplication of N. ibitipocensis, whose results provide recommendations for the development of strategies for the in situ and ex situ conservation of this species. The results generated in this thesis expand the knowledge about reproductive mechanisms in Bromeliaceae and contribute to the development of conservation strategies for populations of endemic and threatened species in the Atlantic Forest.

A família Bromeliaceae apresenta distribuição essencialmente neotropical, contando com 52 gêneros que abrangem 3.320 espécies. Das espécies de bromélias, 34% são exclusivas da Mata Atlântica, sendo que Portea petropolitana e Billbergia horrida se enquadram nessa categoria. O acelerado processo de destruição dos ecossistemas, somado ao extrativismo predatório, tem levado a reduções drásticas nas populações. Apesar de sua importância ecológica, medicinal e ornamental, a realização de pesquisas fisiológicas com bromélias ainda é rara. A cultura de tecidos apresenta-se como uma alternativa bastante atrativa para a conservação de espécies ameaçadas, possibilitando a obenção de taxas elevadas de multiplicação a partir de diferentes explantes. Visando promover a conservação in vitro de plantas de Billbergia horrida, Portea petropolitana e Tillandsia polystachia assim como a multiplicação em larga escala, este estudo teve por objetivos o estabelecimento de protocolos eficientes de multiplicação utilizando diferentes reguladores de crescimento (BAP, CIN, TDZ e GA3) buscando identificar as concentrações ideais dos mesmos para o cultivo de cada uma das espécies. O tratamento que promoveu as maiores taxas de multiplicação in vitro de P. petropolitana foi o suplementado com BAP a 7,5 μM. As maiores taxas de enraizamento foram observadas no tratamento suplementado com 5 μM de GA3. Para B. horrida o tratamento que promoveu as maiores taxas de propagação in vitro foi o suplementado com BAP a 2,5 μM. Plântulas com maior número de raízes foram obtidas em resposta à suplementação do meio de cultura com GA3 a 2,5 μM. O tratamento que promoveu a melhor taxa de propagação in vitro de T. polystachia foi o suplementado com BAP a 2,5 μM. Um maior número de raízes foi obtido em resposta ao GA3 a 10 μM. Plântulas das três espécies foram eficientemente aclimatizadas ex vitro. Devido à presença do O2 na atmosfera terrestre, a formação de espécies reativas de oxigênio (EROs) é um processo inevitável em eventos metabólicos essenciais como a fotossíntese e a respiração. Os sistemas de defesa que promovem a eliminação das EROs envolvem mecanismos enzimáticos e não enzimáticos. Embora alguns estudos tenham investigado a separação funcional existente ao longo das folhas de bromélias epífitas com tanque, alguns deles inclusive envolvendo enzimas essenciais ao metabolismo vegetal, pesquisas relacionando os sistemas enzimáticos e isoenzimáticos antioxidativos nas diferentes regiões das folhas de bromélias inexistem até o momento. No presente estudo, em plantas mantidas em condições de campo, foram avaliadas as atividades enzimáticas brutas e os perfis isoenzimáticos das enzimas catalase (CAT), peroxidase (POD) e superóxido dismutase (SOD) em diferentes regiões das folhas (apical, mediana e basal) de Portea Petropolitana e Billbergia horrida, assim como em diferentes estratos de altura de um forófito (inferior, mediano e superior) em Tillandsia polystachia. Padrões específicos de expressão das isoenzimas SOD e POD foram observados nas diferentes porções das folhas de P. petropolitana. A atividade da CAT não foi detectada em nenhuma das porções das folhas das três espécies. O maior número de isoformas da SOD e a maior intensidade da isoforma da POD, observados na região apical das folhas de P. petropolitana, estão, aparentemente, relacionados à atividade metabólica mais intensa resultante da maior atividade fotossintética e do nível de maturidade dessa porção da folha. Esses resultados foram corroborados pelas maiores atividades dessas enzimas também observadas na porção apical das folhas por meio de métodos espectrofotométricos. A região apical da folha é o principal sítio de assimilação fotossintética e de biossíntese de parede celular e lignina nas bromélias, envolvendo processos metabólicos normalmente relacionados à geração de EROs. Nos estudos de eletroforese realizados com B. horrida um mesmo padrão de isoformas da SOD foi observado em todas as regiões foliares avaliadas. Todavia, para a POD, diferentes padrões de intensidade na expressão isoenzimática foram detectados nas diferentes partes da folha. A maior intensidade das isoformas da POD observada na região apical das folhas também parece estar relacionada à maior maturidade fisiológica dessa região, resultado corroborado pela atividade enzimática mais intensa observada para essa enzima na análise espectrofotométrica realizada com materiais provenientes da região apical da folha. Durante a senescência foliar, as PODs, juntamente com outras enzimas, estão envolvidas na biossíntese de parede celular e de lignina, através de mecanismos que envolvem a produção e o acúmulo de EROs. Em T. polystachia, um mesmo padrão de isoenzimas da SOD foi observado nos diferentes estratos do forófito. Nessa espécie, a atividade da POD não foi observada nas análises de eletroforese, embora tenha sido detectada por espectrofotometria, especialmente nas posições medianas e mais elevados do forófito. Na análise espectrofotométrica, as atividades das CATs e das SODs mostraram padrões de expressão similares, com valores mais elevados encontrados nas posições mais baixas e mais elevadas do forófito. Esses resultados revelaram a ocorrência de variação na atividade enzimática em plantas de T. polystachia em resposta à posição (altura) no forófito. O teor de proteínas também seguiu o mesmo padrão em resposta ao estrato de localização das plantas no forófito. Os resultados encontrados no presente estudo permitem concluir que, para as três espécies estudadas, o BAP foi o regulador de crescimento que promoveu as maiores taxas de multiplicação in vitro, sendo o GA3 o regulador de crescimento que possibilitou a obtenção de plântulas enraizadas e prontas para a fase de aclimatização. As três espécies de bromélias estudadas foram eficientemente aclimatizadas após três meses de cultivo in vitro. O perfil de expressão das isoenzimas da SOD e da POD variou conforme as regiões das folhas em P. petropolitana. Em B. horrida, a SOD exibiu o mesmo padrão de isoformas em todas as regiões foliares, embora diferentes padrões de intensidade na expressão isoenzimática da POD tenham sido detectados. Em T. polystachia, a SOD exibiu o mesmo perfil de isoenzimas nos diferentes estratos do forófito. Esses resultados são os primeiros relatos sobre a variação espacial da atividade enzimática antioxidativa e da expressão isoenzimática em folhas de espécies de bromélias. Bromeliaceae has essentially neotropical distribution, with 52 genera covering 3,320 species. The bromeliad species, 34% are unique to the Atlantic Forest, Portea petropolitana and Billbergia horrida fall into this category. The accelerated process of destruction of ecosystems, coupled with the predatory extraction has led to drastic reductions in populations. Although its ecological importance, medicinal and ornamental, conducting physiological studies with bromeliads is still rare. Tissue culture is presented as a very attractive alternative for the conservation of endangered species, allowing obenção of high multiplication rates from different explants. To promote in vitro conservation Billbergia horrida, Portea petropolitana and Tillandsia polystachia plants as multiplication on a large scale, this study aimed to establish efficient multiplication protocols using different growth regulators (BAP, KIN, TDZ and GA3 ) seeking to identify the optimal concentrations there of for the cultivation of individual species. The treatment produced the greatest in vitro multiplication rates of P. petropolitana was supplemented with BAP at 7.5 uM. The highest rooting rates were observed in the treatment supplemented with 5 uM of GA3. To B. horrida treatment which produced the greatest of in vitro propagation rates was supplemented with 2.5 uM BAP. Seedlings with larger roots were obtained in response to the supplementation of culture medium with GA3 at 2.5 uM. The treatment promoted the best in vitro propagation rate T. polystachia was supplemented with 2.5 uM BAP. A higher number of roots was obtained in response to GA3 10 uM. Seedlings of the three species were efficiently acclimatized ex vitro. Due to the presence of O2 in the atmosphere, the formation of reactive oxygen species (ROS) is an inevitable process in essential metabolic events such as photosynthesis and respiration. Defense systems that promote the elimination of ROS involving enzymatic and non-enzymatic mechanisms. Although some studies have investigated the existing functional compartmentalization along the leaves of epiphytic bromeliad tank, including some involving enzymes essential to plant metabolism, research relating the enzyme systems and antioxidative isozyme in different regions of the bromeliad leaves do not exist yet. In this study, in plants grown under field conditions, gross enzymatic activities and enzyme profiles of catalase enzymes were evaluated (CAT), peroxidase (POD) and superoxide dismutase (SOD) in different regions of the leaves (apical, median and basal ) of Portea petropolitana and Billbergia horrida, and in different strata of height of a host tree (lower, middle and higher) in Tillandsia polystachia specific patterns of expression of SOD isoenzymes and POD were observed in different portions of the sheets P. petropolitana. The CAT activity was not detected in any of the portions of the sheets of the three species. The largest number of isoforms of SOD and the greater intensity of isoform of POD, observed in the apical region of P. petropolitana leaves are apparently related to more intense metabolic activity resulting from higher photosynthetic activity and the level of maturity of this portion of the leaf. These results were supported by higher activity of these enzymes also observed in the apical portion of the leaves through spectrophotometric methods. The apical region of the leaf is the primary photosynthetic assimilation site and cell wall biosynthesis and lignin in bromeliads, involving metabolic processes typically related to the generation of ROS. In electrophoresis studies with B. horrida the same pattern of SOD isoforms was observed in all evaluated foliar regions. However, for the POD different intensity patterns in the isozyme expression were detected in different parts of the sheet. The greatest intensity of POD isoforms observed in the apical region of the leaves also seems to be related to increased physiological maturity of the region, a result confirmed by more intense enzymatic activity observed for this enzyme in the spectrophotometric analysis with materials from the apical region of the sheet. During senescence, the pods along with other enzymes, are involved in cell wall biosynthesis and lignin, through mechanisms that envovem the production and accumulation of ROS. In T. polystachia, the same pattern of SOD isoenzymes was observed in different strata of the host tree. In this species, the POD activity was not observed in the electrophoresis analysis, although it has been detected by spectrophotometry, especially in middle positions and higher phorophyte. In the spectrophotometric analysis, the activities of CAT and SODs showed similar patterns of expression, with highest values observed in lower positions and higher phorophyte. These results revealed the occurrence of variation in the enzymatic activity in T. polystachia plants in response to the position (height) in phorophyte. The protein content also followed the same pattern in response to the stratum location of the plants in phorophyte. The results of this study allow us to conclude that, for the three species studied, the BAP was the growth regulator which promoted the highest in vitro multiplication rates, and the GA3 growth regulator which enabled obtaining rooted and ready seedlings for the acclimatization phase. The three species of bromeliads studied were efficiently acclimatized after three months of in vitro culture. The expression profile of the isoenzymes of SOD and POD varied as the regions of the leaves of P. petropolitana. In B. horrida, SOD exhibited the same pattern of isoforms in all foliar regions, although different intensity patterns in the isozyme expression of POD were detected. In T. polystachia, SOD showed the same profile of isozymes in different strata of the host tree. These results are the first reports of the spatial variation of antioxidative enzyme activity and isoenzyme expression in leaves of bromeliads species.