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Pesquisadores explicam a expressão de flores autopolinizadoras
Por que algumas plantas produzem flores pequenas e pouco atraentes? Dois pesquisadores de Montreal acham que descobriram o porquê, apoiando uma hipótese que remonta a 150 anos de Charles Darwin.
Por Universidade de Montreal - 04/02/2021


Violeta cujas pequenas flores fechadas na base da planta são flores cleistogâmicas. Crédito: Simon Joly

Por que algumas plantas produzem flores pequenas e pouco atraentes? Dois pesquisadores de Montreal acham que descobriram o porquê, apoiando uma hipótese que remonta a 150 anos de Charles Darwin.

As pessoas costumam pensar nas flores como um respingo brilhante e vistoso de cores contrastantes. Mas algumas espécies de plantas na verdade produzem dois tipos de flores: as normais com uma aparência colorida e os "nanicos" que são pequenos, nunca se abrem e, em vez de atrair insetos polinizadores, polinizam-se.

Por que isso acontece permanece um mistério até agora. Em um estudo publicado hoje na Current Biology , os professores canadenses de biologia Simon Joly (Université de Montréal) e Daniel Schoen (McGill University) mostram que a cleistogamia, como é conhecido esse tipo de autopolinização, está fortemente associada a flores bilateralmente simétricas, como orquídeas, que possuem um único plano de simetria em vez de múltiplos.

Charles Darwin formulou essa hipótese há cerca de 150 anos, mas só agora, graças à pesquisa de Joly e Schoen, a hipótese recebeu suporte científico.

"As flores geralmente abrigam órgãos reprodutivos masculinos e femininos, o que, para um organismo sedentário, é uma estratégia evolucionária eficaz para garantir a reprodução", explicou Joly, pesquisadora do Jardim Botânico de Montreal, instituição do Montreal Space for Life. "Ao oferecer uma recompensa como néctar ou pólen - ou a promessa de tal recompensa - as flores permitiram que as plantas atraíssem os polinizadores animais para mediar o movimento do pólen de uma planta para outra da mesma espécie , atuando efetivamente como intermediários no acasalamento processo."

Falha ao reproduzir

"O problema dessa estratégia", continuou ele, "é que, na ausência de polinizadores, a planta pode não se reproduzir ou ter menos sucesso ao fazê-lo."

“Algumas fábricas encontraram maneiras de evitar esse problema”, acrescentou. "Algumas de suas flores se autopolinizam, e quando os polinizadores são escassos, a produção de flores fechadas é certamente a solução mais distinta e eficiente para garantir a autopolinização. Não é uma estratégia comum, mas a cleistogamia é relativamente difundida entre as plantas com flores . "
 
Esta característica está presente em mais de 500 espécies de 40 famílias de plantas com flores, como joalheria e violetas. A cleistogamia passa despercebida, no entanto, porque as flores cleistogâmicas são muito pequenas.

"Darwin estava bem ciente das vantagens da cleistogamia como estratégia reprodutiva e formulou a hipótese de que ela é mais provável de ocorrer em espécies com flores bilateralmente simétricas do que em espécies com flores radialmente simétricas, que possuem vários planos de simetria, como flores de macieira . E isso ocorre porque as primeiras são normalmente polinizadas por menos espécies de insetos polinizadores em comparação com flores radialmente simétricas ", disse Schoen.

"Por causa de sua dependência de uma gama mais estreita de espécies de polinizadores, as plantas que possuem flores bilateralmente simétricas podem mais provavelmente falhar em serem polinizadas em comparação com plantas com flores radialmente simétricas."

Até agora, porém, a hipótese de Darwin sobre a associação entre cleistogamia e "zigomorfia", como a simetria bilateral é conhecida na botânica, nunca havia sido devidamente testada.

Mais de 2.500 espécies analisadas

Para fazer isso, Joly e Schoen analisaram mais de 2.500 espécies de plantas com flores - o maior conjunto de dados já reunido para flores que exibem essas características incomuns. "Os modelos evolutivos sugerem que a cleistogamia evolui quase quatro vezes mais frequentemente nas espécies zigomórficas", disse Joly, "e encontramos os mesmos resultados independentemente da forma como analisamos os dados."

Os coautores também descobriram que, em comparação com espécies radialmente simétricas, as espécies bilateralmente simétricas produzem em média metade do número de sementes e frutos na ausência de polinizadores, sugerindo que a cleistogamia tem potencialmente mais impacto para garantir a reprodução.

"Esses resultados sugerem que a produção de flores abertas e fechadas é favorecida em ambientes com condições flutuantes, como quando a abundância de polinizadores varia", disse Schoen.

O novo estudo destaca o desafio que as flores enfrentam: garantir sua reprodução e, ao mesmo tempo, minimizar a endogamia. A cleistogamia representa uma solução para este dilema ao produzir dois tipos de flores: as normais que se "cruzam" (polinizam de fora) e as cleistogâmicas que se reproduzem quando as condições de polinização são ruins.

"Confirmamos a hipótese que Darwin fez originalmente a partir de suas observações de algumas dezenas de espécies", disse Joly. "Curiosamente, alguns cientistas que desenvolveram novas variedades de plantas sugeriram que se as plantas geneticamente modificadas pudessem ser cultivadas para produzir apenas flores cleistogâmicas, isso poderia ajudar a reduzir a disseminação de genomas modificados por meio de seu pólen - uma aplicação prática que poderia ter grande benefício para o ambiente."

 

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