Autoecologia de Gaylussacia brasiliensis (Ericaceae), em restinga da Ilha de Santa Catarina, Sul do Brasil

Abstract

A camarinha, Gaylussacia brasiliensis Meisn. (Ericaceae), é um recurso genético de valor potencial e um importante alvo de estudo. Essa planta arbustiva produz frutos comestíveis, semelhantes aos mirtilos, com princípios ativos funcionais e medicinais. Ela pode ainda ter importante função na restauração ambiental de áreas degradadas. Essa espécie possui características que a tornam um modelo para estudos ecológicos, podendo fornecer informações sobre como as relações mutualísticas influenciam no valor adaptativo. A espécie está presente em ambientes que possuem em comum condições severas e possui plasticidade ecológica para colonizar diversos biomas brasileiros, da costa litorânea a campos de altitude, o que indica sucesso reprodutivo e adaptativo. A associação com fungos potencializa a absorção de nutrientes minerais pelo simbionte hospedeiro, a termotolerância, a resistência a agentes patogênicos e herbivoria, além de proteção conta condições tóxicas do ambiente. No entanto, para a pesquisa desses complexos sistemas de interações, é necessário que sejam contempladas diversas variáveis que direcionam essa sutil e dinâmica relação. Por este motivo, a presente pesquisa se propôs a adotar uma abordagem naturalista, realizando observações do sistema natural, em escala de paisagem, com o mínimo de intervenção possível. Dois aspectos principais foram abordados: a biologia reprodutiva, para buscar informações de como G. brasiliensis direcionou sua estratégia evolutiva de dispersão e perenização; e a associação com fungos endofíticos, pois essa interação parece ser a chave da capacidade adaptativa em ericáceas. Para isto foi realizada pesquisa a campo, por meio de observações e coleta e análise de material biológico. Os resultados indicam que a camarinha possui complexa relação com polinizadores; a plasticidade da espécie em sua morfologia floral para a adaptação à disponibilidade de polinizadores é possivelmente um fenômeno epigenético. As sementes são ortodoxas, e a planta possui uma estrutura subterrânea especializada para reserva e reprodução vegetativa, o lignotuber, que ainda não havia sido descrito para este gênero. Em conclusão, o sucesso reprodutivo da camarinha é devido a um conjunto de estratégias evolutivas. A importância do mutualismo foi verificada no sistema radicular de G. brasiliensis, onde foi documentada intensa colonização por fungos endofíticos, apresentando diferentes estruturas de associação. Esta relação simbiótica é dinâmica, e parece estar relacionada com a mudança da composição da comunidade vegetal, pela introdução de planta exótica ou pela ação da queimada, além de fatores climáticos. As raízes capilares de G. brasiliensis apresentam ampla diversidade de fungos, que podem ser isolados e cultivados in vitro. O estudo morfológico e filogenético de alguns destes fungos, assim como da interação fungo-planta, forneceu informações sobre a relevância funcional de traços morfológicos e similaridade genética dos fungos. Os resultados deste trabalho de pesquisa revelam complexa relação de G. brasiliensis com os organismos polinizadores e com a micobiota. Esses fatos direcionam para a hipótese de que, para a conservação desta espécie, é fundamental a conservação do ecossistema no qual ela se insere. A hiperdiversidade de fungos associados a raízes desta Ericaceae, realizando funções ecológicas diversificadas em frente a situações extremas, torna esse sistema potencialmente mutualístico um interessante alvo de estudos e conservação. Esses organismos são potenciais ferramentas biotecnológicas, para produção de alimentos, biorremediação entre outras funções.

Abstract : Gaylussacia brasiliensis Meisn. (Ericaceae), is a genetic resource of potential value and a major study subject. This shrub produces edible fruits, similar to blueberries, with functional and medicinal active principles. It may also play a relevant role in the restoration of degraded areas. This species has characteristics that make it a model for ecological studies and can provide information on how mutualistic relations influence fitness. It is present in environments that have harsh conditions, and its ecological plasticity makes it able to colonize several Brazilian biomes, from coastal areas to altitude fields, which indicates reproductive and adaptive success. The association with fungi improve uptake of mineral nutrients by the host-symbiont, thermotolerance, resistance to pathogens and herbivory, as well as protection against toxic conditions. However, research is needed on these complex systems of interactions, so that several variables that direct this subtle and dynamic relationship are considered. The present research adopted a naturalistic approach, making observations of the natural system, at a landscape scale, with the least possible intervention. Two main aspects were addressed: reproductive biology, to search information on how G. brasiliensis has directed its evolutionary strategy of dispersion and perennialism; and the association with endophytic fungi, since such interaction seems to be key to adaptive capacity in Ericaceae. Field research was carried out through observations, collection, and analysis of biological material. The results indicate that the G. brasiliensis has a complex relationship with pollinators. The species plasticity in floral morphology for adaptation to pollinator availability is possibly an epigenetic phenomenon. The seeds are orthodox, and the plant has specialized subterranean structures for reserve and vegetative reproduction, the lignotubers, which had not yet been described for this genus. In conclusion, reproductive success of this plant species is due to a set of evolutionary strategies. The root system of G. brasiliensis has intense colonization by endophytic fungi, presenting different association structures. This symbiotic relationship is dynamic and seems to be related to changes in plant community composition, the introduction of exotic plants or fir, as well as climate factors. Hair roots of G. brasiliensis harbor a wide diversity of fungi, which can be isolated and cultured in vitro. Morphological and phylogenetic analyses of some of the fungi, as well as fungus-plant interactions, provided information on the functional relevance of morphological traits and genetic similarity of fungi. The results reveal a complex mutual relationship of G. brasiliensis with pollinating organisms and mycobiota. Those observations lead to the hypothesis that conservation of this species requires ecosystem conservation. The hiperdiversity of fungi associated with roots of this Ericaceae, which have diverse ecological functions in extreme situations, makes this potentially mutualistic system an interesting target for research and conservation. Those organisms are potential biotechnological tools, for food production and bioremediation, among other functions.