Embryology and fertility of the natural tetraploid Lessingianthus plantaginoides (Asteraceae, Vernonieae): taxonomic implications

Abstract

Lessingianthus plantaginoides (Vernonieae, Asteraceae) is a small natural tetraploid shrub that inhabits rocky highlands from South America. The population studied inhabits and covers an extensive region of a private reserve with high local biodiversity and animal and plant endemisms. With the purpose of providing insights into the cyto-embryology of this tetraploid species, the aims of this study were: to perform an ontogenetic study of the male and female gametophytes of L. plantaginoides; to carry out detailed meiotic analysis and evaluate the fertility of this species; to document and provide highlights on taxonomic implications of their reproductive aspects. Lessingianthus plantaginoides presented the following male and female gametophyte traits: dicotyledonous type of anther wall development, tetrahedral tetrads, 3-celled mature pollen grains; development of the chalazal megaspore, monosporic embryo sac and Polygonum type of megagametophyte development. The meiotic behavior was regular, the spores were tetrads of equal size and the pollen grains were highly stainable. Lessingianthus plantaginoides is a highly diplodized autotetraploid that reproduces sexually and has high meiotic regularity; which is apparently responsible for its colonization potential. It now seems certain that polyploid speciation plays a significant role in the establishment and diversification of the genus.

Lessingianthus plantaginoides (Vernonieae, Asteraceae) é um pequeno arbusto com tetraploidia natural que habita as formações rochosas da América do Sul. A população estudada ocorre e se estende por uma região de uma reserva privada com elevada biodiversidade local e endemismos de animais e vegetais. Com o intuito de fornecer conhecimentos sobre a citologia desta espécie tetraploide, realizamos um estudo ontogenético dos gametófitos masculinos e femininos de L. plantaginoides; fizemos uma análise meiótica detalhada e avaliamos a fertilidade desta espécie; documentamos e demos destaque às implicações taxonômicas dos seus aspectos reprodutivos. Lessingianthus plantaginoides apresentou os seguintes traços dos gametófitos masculinos e femininos: desenvolvimento da parede da antera é do tipo dicotiledôneo, tétrades tetraédricas, grãos de pólen maduros tricelular; desenvolvimento do megásporo calazal, saco embrionário monospórico e desenvolvimento do megagametófito tipo Polygonum. O comportamento meiótico é regular, os esporos são tétrades de igual tamanho e os grãos de pólen são altamente tingíveis. Lessingianthus plantaginoides é um autotetraplóide com alta diplodização que se reproduz sexualmente e tem uma elevada regularidade meiótica; o que é aparentemente responsável pelo seu potencial de colonização. Ao que tudo indica a especiação poliplóide desempenha um papel significativo no estabelecimento e diversificação do gênero.