Polygala L. in Angola: Seed morphology and dispersal mechanisms

Abstract

The seeds of Polygala L. are morphologically variable among taxa. Therefore, it is very interesting to study their potential for the taxonomy of the genus. Seed morphology in Polygala is often closely associated with the dispersal agent, being dispersal by ants (myrmecochory) the most studied. The main objective of this work is to test the hypothesis that seed characters in Polygala are of taxonomic importance at a specific level and that they allow for taxa identification.This research focuses on the study of the morphology of the seeds of the 48 Angolan Polygala, and a total of 604 herbarium specimens were investigated. The seed descriptions are the most comprehensive so far in the literature of Polygala. The methodology for the descriptions considered taxa outside Angola with very different seed morphology so that it could be applied in the future to any taxon, establishing a precedent for any work of this kind. The 213 seeds were microphotographed using the binocular stereomicroscope Leica MZ 9.5 coupled with a microscope camera Leica MC190 HD. A total of 639 microphotographs were taken. For the seed measurements it was used the ANNOTATE software version 1.9.50. Information allowed the construction of an identification key to taxa using seed characters only.Multivariate methods of analysis were carried out to identify the tendency for seeds and groups of taxa to cluster and to understand the seed characters that contribute to their separation: a Principal Component Analysis (PCA) performed with the five continuous variables assessed in this research and a Factorial Analysis of Mixed Data (FAMD) performed with all the variables assessed potentially involved in dispersal.The statistical analyses support the big groups in the identification key and partially explained the difficulties in separating some of the Angolan taxa using seed characters only due to both some seed morphological variation within the same taxon and similarities between some taxa. The detailed study of the seed morphological traits and the information on distribution and habitat and ecology it is established the basis for the study of the relation between seed morphology and dispersal agents. For some cases it is possible to establish links between seed morphology and ecology, and consequently the possible dispersal agent.

As sementes de Polygala L. apresentam variação morfológica entre taxa sendo muito interessante estudar o potencial deste órgão para a taxonomia do género. A morfologia da semente de Polygala tem sido intimamente associada ao agente dispersor, sendo mais estudada a dispersão por formigas (mirmecocoria). O principal objetivo deste trabalho é testar a hipótese de que os caracteres da semente de Polygala têm importância taxonómica a nível específico podendo mesmo permitir a identificação dos taxa.Esta investigação foca-se no estudo da morfologia das sementes dos 48 taxa de Polygala de Angola, e foram investigados 604 exemplares de herbário no total. Inclui as descrições mais completas de sementes de Polygala na literatura. A metodologia para as descrições considera taxa não angolanos, com morfologia da semente muito diferente para que possa ser aplicada a qualquer taxon, estabelecendo-se, assim, um precedente para qualquer trabalho futuro deste tipo. As 213 sementes foram microfotografadas utilizando uma lupa binocular Leica MZ 9.5 acoplada a uma câmara de microscópio Leica MC190 HD. Foram tiradas 639 microfotografias no total. Para as medições utilizou-se o software ANNOTATE 1.9.50. Esta informação permitiu a construção de uma chave de identificação dos taxa angolanos utilizando apenas caracteres da semente.Foram utilizados métodos de análise multivariada para identificar a tendência para a formação de clusters de sementes e de taxa e quais as variáveis que contribuem para a sua separação: uma Análise de Componentes Principais (PCA) realizada com as cinco variáveis contínuas avaliadas neste trabalho e uma Análise Fatorial de Dados Mistos (FAMD) realizada com todas as variáveis avaliadas potencialmente envolvidas na dispersão.As análises estatísticas corroboram os grandes grupos da chave de identificação e explicam parcialmente as dificuldades em separar alguns taxa angolanos utilizando apenas caracteres da semente, devido a alguma variação morfológica dentro do mesmo taxon e semelhanças entre alguns taxa. O estudo detalhado da morfologia da semente e a informação da distribuição e de habitat e ecologia estabelecem a base para o estudo da relação entre a morfologia da semente e os agentes dispersores. Para alguns casos é possível estabelecer relações entre a morfologia da semente e a ecologia, e consequentemente o possível agente dispersor.