Análises morfológicas e moleculares dos gêneros Galium L. e Relbunium (Endl.) Hook. f. (Rubieae-Rubiaceae) no Estado do Rio Grande do Sul - Brasil

Abstract

Desde o início da história taxonômica de Relbunium, muitos foram os trabalhos que enfatizaram sua autonomia e posição taxonômica. Atualmente, alguns estudos sugerem que as espécies pertencentes a Relbunium devam ser incluídas em uma seção do gênero Galium. Porém, recentes estudos moleculares na tribo Rubieae, destacam Galium como um grupo parafilético, e Relbunium como um gênero independente e monofilético. O problema taxonômico referente a Galium e Relbunium é de difícil solução, devido à ausência de estudos que integrem caracteres morfológicos, ecológicos e moleculares. No presente trabalho objetivou-se adicionar informações para o conhecimento básico das espécies de Relbunium e Galium para o sul do Brasil, a partir de caracteres morfológicos e moleculares, buscando responder a seguinte questão: “Relbunium pode ser considerado um gênero ou apenas uma seção dentro de Galium?”. Para atingir os objetivos, foi analisada a morfologia das espécies, com ênfase nas folhas, flores e frutos para duas espécies de Galium e treze de Relbunium: G. latoramosum, G. uruguayense, R. equisetoides, R. gracillimum, R. hirtum, R. humile, R. humilioides, R. hypocarpium, R. longipedunculatum, R. mazocarpum, R. megapotamicum, R. nigro-ramosum, R. ostenianum, R. richardianum e R. valantioides. Chaves de identificação foram geradas a partir dos resultados das análises morfológicas. As folhas foram analisadas quanto à forma, ápice, padrão de venação, tricomas, estômatos, distribuição de idioblastos secretores e vascularização do hidatódio. Esses caracteres não evidenciaram a separação entre os gêneros, auxiliando apenas na individualização das espécies. A morfologia das flores e frutos auxiliou na diferenciação dos gêneros e espécies estudadas. As flores são comumente bispóricas, a exceção de G. latoramosum. Brácteas involucrais, ausentes em Galium, estão presentes nas espécies de Relbunium, de duas a quatro; nesse gênero há presença de antopódio, ausente em Galium. A corola possui tricomas glandulares unicelulares na face adaxial, e na face abaxial os tricomas, quando presentes, são simples e idioblastos secretores estão presentes apenas em R. gracillimum. O androceu tem quatro estames alternipétalos e exsertos, com anteras dorsifixas e tetrasporangiadas, de deiscência longitudinal. O ovário é ínfero, bicarpelar, bilocular, com um rudimento seminal anátropo e unitegumentado por lóculo. O desenvolvimento dos frutos, a estrutura do pericarpo e da testa foram descritos. Os frutos são do tipo baga, em R. gracillimum e R. hypocarpium, ou esquizocarpo, nas demais espécies. A consistência do pericarpo pode variar de carnosa, nos frutos do tipo baga, a levemente seca, nos frutos esquizocarpos. Entre as espécies, observou-se uma variação com relação ao exocarpo, que pode ser liso, piloso ou com idioblastos secretores. A testa é constituída por apenas uma camada de células, que em R. hypocarpium mostra-se descontínua. Além das descrições morfológicas, foram realizados estudos moleculares das espécies, através do seqüenciamento de fragmentos do DNA nuclear (ITS) e plastidial (trnL-F). A partir dos resultados obtidos formam elaborados cladogramas com base nos dados morfológicos e moleculares. O cladograma construído a partir dos dados morfológicos (vegetativos e reprodutivos) evidenciou a distinção dos dois gêneros, ou seja, sustenta Relbunium como táxon independente. Nesse cladograma observa-se que a VI presença ou ausência de brácteas foi determinante, e proporcionou a separação dos gêneros. A uniformidade dos caracteres morfológicos vegetativos entre as espécies auxiliou apenas na distinção das espécies de Relbunium. Com relação aos dados moleculares, os fragmentos de DNA utilizados mostraram-se pouco informativos. A análise do fragmento ITS, em especial, contribuiu para confirmação da relação entre algumas espécies (R. hirtum e R. ostenianum, e R. humile e R. mazocarpum). A análise combinada dos dados morfológicos e moleculares não caracterizou Relbunium como um clado monofilético, sendo sua manutenção não sustentada, isso, principalmente, devido à falta de diferenças moleculares entre as espécies. Conclui-se que para o grupo em questão as análises morfológicas, das folhas, flores e frutos, foram suficientes para destacar Relbunium como um gênero autônomo e monofilético na tribo Rubieae.

Since the benning of the Relbunium taxonomic history many studies were realized about his autonomy and position. Actually, some analyses suggest that Relbunium species must be transfered to a Galium section. Recent molecular analyses of the tribe Rubieae, showed Galium as a paraphyletic group and Relbunium as an independent monophyletic group. In this work our attempt was to generate complementary data that could improve the knowledge of Relbunium and Galium from the south of Brazil. Our objective was produce valuable data though morphological and molecular analyzes in order to help answering this question: “Does Relbunium really constitute a separate genus from Galium or is it a section from Galium?”. Morphological analyzes were realized for the leaves, flowers and fruits from two Galium and thirteen Relbunium species: G. latoramosum, G. uruguayense, R. equisetoides, R. gracillimum, R. hirtum, R. humile, R. humilioides, R. hypocarpium, R. longipedunculatum, R. mazocarpum, R. megapotamicum, R. nigro-ramosum, R. ostenianum, R. richardianum e R. valantioides. Identification keys were generated using results from the morphological analyses. Leaf morphology was characterized based on the shape of the entire lamina and the apex, the type of venation, the presence, types and distribution of trichomes, stomata, and secretory idioblasts, and the vascularization of hydathodes. Leaf characters did not allow a clear separation among genera, only an individualization of the species. Flower and fruit morphology helped differentiating the genera and species studied. Flowers are commonly bisporic, except for G. latoramosum. Involucrate bracts are absent in Galium, but 2 to 4 bracts and an anthopodium occurred in Relbunium. For the studied species, unicellular glandular trichomes were presented in the adaxial surface of the corolla, but whenever present in the abaxial surface, they were always from the simple non glandular type. Secretory idioblasts are present only in R. gracillimum. The androecium presented four exserted stamens alternated with petals, with dorsifixed and tetrasporangiated anthers of longitudinal dehiscence. The ovary is inferior, bicarpellate and bilocular with an anatropous and unitegmic ovule per locule. The type and texture of fruits, and the anatomy of the pericarp and the seed coat also helped separation of the studied species. Almost dry schizocarp fruits occurred in all of them, except for R. gracillimum and R. hypocarpium, that presented fleshy berry fruits. The exocarp surface was glabrous or hairy, or presented secretory idioblasts. The seed coat was constituted by a monolayer epidermis, that is discontinuous in R. hypocarpium. Molecular analyzes were realized through DNA sequencing of nuclear (ITS) and plastidial (trnL-F) fragments. After that, molecular and morphological data were used to construct cladograms. When obtained only with morphological data the cladograms resulted in the separation of Relbunium from Galium, mainly based on the presence of bracts. However using only the molecular data from ITS and trnL-F fragments, results were poorly informative. The analyses of the ITS fragments confirmed the morphological similarities among the species as R. hirtum and R. ostenianum, R. humile and R. mazocarpum. Our results show that only morphological analyses characterized Relbunium as a monophyletic group in the Rubieae tribe.