Plasticidade fenotípica da morfologia, de marcadores químicos e da anatomia de acessos de Bidens pilosa L. crescidos em quatro altitudes

Abstract

A caracterização de 46 indivíduos de Bidens pilosa, coletados em nove altitudes, foi realizada a partir de sete sistemas enzimáticos, utilizando-se a eletroforese em géis de amido a 12%. As enzimas fosfatase ácida, α-esterase, β- esterase, glutamato oxaloacetato transaminase, peroxidase, chiquimato desidrogenase e superóxido dismutase foram analisadas e apresentaram elevado polimorfismo. diferentes As altitudes. variações ocorreram Utilizando-se da entre matriz indivíduos de de mesma dissimilaridade ou obtida de pelo Complemento Aritmético do Índice de Similaridade de Jaccard, agruparam-se os indivíduos pelo Método de Otimização de Tocher e formaram-se dez grupos. Seis genótipos pertencentes a grupos isozimáticos distintos, representando as altitudes 210, 450, 475, 675, 950 e 1.150 m, foram propagados vegetativamente, em cultura de tecidos, obtendo-se clones. Esses foram padronizados, aclimatados e serviram ao estudo da plasticidade fenotípica da influência da altitude em plantas crescidas em vasos em quatro altitudes: 198, 479, 739 e 962 m e os resultados avaliados em quatro colheitas baseadas nos estádios reprodutivos. O início de florescimento variou entre os genótipos mantidos em uma altitude, bem como no mesmo genótipo em cada altitude. A primeira época de colheita de cada genótipo, em cada altitude, foi iniciada 14 dias após a constatação de que 50% de suas plantas estavam floridas. A partir dessa colheita seguiram-se as demais, sendo mantidos representativas intervalos dos regulares estádios de reprodutivos: 14 dias entre florescimento, as colheitas, essas início de frutificação, frutificação plena e senescência. As plantas de cada estádio serviram ao estudo da plasticidade fenotípica. Esse estudo foi feito por meio de caracteres morfométricos, de fitofármacos e anatômicos. Os estudos anatômicos foram feitos apenas no estádio de senescência. Os objetivos foram de identificar os efeitos da altitude sobre estes caracteres e estimar a magnitude e o padrão de resposta dos genótipos às altitudes testadas, bem como obter o coeficiente de coincidência (CCo) entre a resposta à altitude semelhante à de coleta e correlacionar as respostas das características com as variáveis climáticas. Os caracteres morfométricos analisados foram altura da planta, comprimento do caule, número de ramos, número de capítulos, massa seca caulinar, biomassa seca aérea, valor de SPAD foliar, número de folhas por planta, área foliar por planta, área foliar média, massa seca foliar e número de folhas em 1 grama. A análise de fitofármacos das folhas foi feita em extratos etanólicos (80%) submetidos à cromatografia líquida de alta eficiência. Foram identificados e quantificados o ácido clorogênico e o ácido caféico e sua porcentagem na massa seca foliar. Foram obtidas correlações entre as características e os fatores climáticos das altitudes, como temperaturas (máxima e mínima), pluviosidade e capacidade evaporativa do ar. O estudo anatômico foi feito com folhas, analisando a espessura foliar total, espessura do parênquima paliçádico, do parênquima lacunoso, do mesofilo, das epidermes e as relações percentuais entre os tecidos analisados. Obteve-se correlação entre as características anatômicas e climáticas como pressão atmosférica, umidade relativa do ar e luminosidade. Pelos estimadores da plasticidade as altitudes influenciam a resposta morfométrica, de fitofármacos e anatômica e cada genótipo apresentou resposta de acordo com a altitude. Pelo CCo os caracteres morfométricos, de fitofármacos e anatômicos coincidiram em cerca de 53, 45 e 50%, respectivamente, com a resposta à altitude semelhante à de coleta, indicando adaptação intermediária (CCo compreendendo o intervalo de 25 a 75%). A magnitude e o padrão de plasticidade foram específicos em cada genótipo, e nos caracteres morfométricos e de fitofármacos diferiram dentro do mesmo genótipo em função do estádio reprodutivo. Estimou-se que cerca de 83, 76 e 60% da variação morfométrica, de fitofármacos e anatômica, respectivamente, foram devido ao efeito da altitude. Houve variação de fitofármacos entre as altitudes, sendo que na maior altitude (962 m) ocorreu maior acúmulo de ácido clorogênico e na menor altitude (198 m) ocorreu maior acúmulo de ácido caféico. O ácido clorogênico e o ácido caféico tiveram correlação negativa com a temperatura e a evaporação e positiva com a pluviosidade. O aumento da pressão atmosférica e da umidade relativa e a diminuição da luminosidade promovem a diminuição da espessura dos tecidos foliares, sendo o parênquima lacunoso o mais afetado. Conclui-se que a altitude influencia na plasticidade fenotípica e que o estudo da plasticidade em plantas medicinais é importante na seleção de genótipos que possuam adequado crescimento e produção de fitofármacos, servindo na obtenção de plantas medicinais padronizadas, o que auxilia na determinação das doses terapêuticas a serem empregadas medicinalmente.

The characterization of 46 individuals of Bidens pilosa, collected in nine altitudes, was held with seven enzymatic systems, using starch gel electrophoresis 12%. The acid phosphatase, α-esterase, β-esterase, glutamate oxaloacetate transaminase, peroxidase, shikimate dehydrogenase and superoxide dismutase enzymes were analyzed and presented high level polymorphism. The variations occurred among individuals of the same or different altitudes. Using the dissimilarity matrix obtained by Jaccard Arithmetics Complement of Similarity Index, the individuals were put into ten groups organized by Tocher’s Optimization Method. Six genotypes pertaining to distinct isozimatic groups, representing the altitudes 210, 450, 475, 675, 950 and 1.150 m, were vegetatively spread in a tissue culture, obtaining clones. These tissues were standardized, acclimatized and served to the phenotypic plasticity study of the altitude influence in grown plants in vases, in four altitudes: 198, 479, 739 and 962 m, and the evaluated results in four harvests based in reproductive stages. The blooming beginning varied among the genotypes kept in an altitude, just like the same genotype in each altitude. The first harvesting period of each genotype, in each altitude, was iniciated 14 days after observing that 50% of the plants were flourished. After this harvest, the others happened, but the 14 days regular breaks were kept between the harvests and these are representing reproductive stages: blooming, initial frutification, total frutification and senescence. The plants of each stage served to the phenotypic plasticity study. This study was done using morphometric, phytopharmac and anatomic characters. The anatomic studies were done only in the senescence stage. The objectives were to identificate the altitude effects in the characters and to estimate the magnitude and the response pattern of genotypes to the tested altitudes and to obtain the coincidence coefficient (CCo) between the same altitude response and the collecting response and to correlate these responses with the climatic variations responses. The analysed morphometric characters were the plant height, the stem length, the branch number, the flower-head number, the stem dry matter, the aerial dry biomass, the leaf SPAD value, the leaves number in each plant, the total leaves area per plant, the average leaf area, the dry leaf mass and the leaves number in 1 gram. The leaves phytopharmac analysis was done in ethanolic extracts (80%) submitted to high performance liquid chromatography. The chlorogenic acid and caffeic acid were identificated and quantificated and also their percentage in dry leaf mass. Correlations between characteristics and altitudes climate factors were obtained, like temperatures (maximum and minimum), pluviosity and the evaporative air capacity. The anatomic study was done analyzing the total leaf thickness, palisade parenchyma thickness, lacunary parenchyma thickness, mesophyll thickness, epidermis thickness and the percentual relations among the analyzed tissues. The correlation between the anatomic characteristics and climatic ones like atmospheric pressure, relative air humidity and luminosity were obtained. By the plasticity estimator the morphometric, phytopharmac and anatomic responses were influenced by the altitude and each genotype presented a response according to its altitude. According CCo the morphometric, phytopharmac and the anatomic characters coincided around 53, 45 and 50%, respectively, with the altitude response similar to the collect one indicating an intermediate adaptation (CCo interval comprehended between 25 and 75%). The magnitude and morphometric plasticity and pattern phytopharmac were specific characters in variations each genotype differed in and the in same genotype due to the reproductive stage. Estimative numbers of the 83, 76 e 60% of the morphometric, phytopharmac and anatomic variation, respectively, were due to the altitude effects. There was phytopharmac variation among the altitudes and in the higher one (962 m) there was a higher accumulation of the chlorogenic acid and in the lowest altitude (198 m) there was a higher accumulation of the caffeic acid. The chlorogenic acid and caffeic acid had negative correlation with the temperature and the evaporation, but positive correlation with pluviosity. The atmospheric pressure increased, the relative air humidity increased and the luminosity decrease promoted a decrease on the thickness of the leaves tissues with the lacunary parenchyma the most affected. As a conclusion, the altitude influences the phenotypic plasticity, and the plasticity study in medicinal plants is important in selecting genotypes that have a suitable growing and phytopharmac production, serving in the obtension of standardized medicinal plants, and this helps to determine the therapeuthic doses to be used medicinally.