Is there interspecific fruit set in distylous, synchronopatric species of Erythroxylum P. Browne (Erythroxylaceae)?

Barreto, L. L.; Araujo, L. D. A.; de Sá, T. F. F.; Felix, L. P.; Fay, M. F.; Castro, C. C.

Is there interspecific fruit set in distylous, synchronopatric species of Erythroxylum P. Browne (Erythroxylaceae)?

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Barreto, L. L.

Araujo, L. D. A.

de Sá, T. F. F.

Felix, L. P.

Fay, M. F.

Castro, C. C.

Date published

April 25, 2025

Abstract

Abstract Sympatric congeneric species that overlap the flowering period and have morphologically similar flowers tend to be pollinated by the same groups of pollinators, facilitating interspecific pollination and hybridization. If that situation involves distylous taxa, interspecific fruit set will theoretically rely on the match of sexual organs of the different species, because distylous plants only set fruits after crosses between floral morphs that are reciprocal herkogamous (RH) and are produced in different individuals. In a Caatinga forest in NE Brazil, there are three distylous species of Erythroxylum P. Br (E. citrifolium A.St.-Hil., E. pauferrense Plowman and E. simonis Plowman; Erythroxylaceae) that overlap their flowering period and have a high similarity in floral attributes. Erythroxylum pauferrense is a rare and endemic species of the region. This study aimed to describe the distylous pattern of those three Erythroxylum species (i.e., reciprocal hercogamy, proportion of morphs in the population and breeding system) and to evaluate the reproductive isolation between them. Flowering synchrony, interspecific RH and pollination were the pre-zygotic barriers investigated, and the post-zygotic one was the fruit set after interspecific pollination experiments. The species completely overlapped their flowering periods and were pollinated by the same group of species (Apis mellifera, Tetragona sp., and Trigona spinipes). In a general matter, a low level of both intra and interspecific RH was revealed. Interspecific pollination set fruits only between E. pauferrense and E. simonis. A low level of both intra and interspecific RH was revealed for all species, except for the low-level organs of E. citrifolium. The atypical distyly observed in E. pauferrense and E simonis indicates a collapse in the distylous system and may be related to a relaxation in the interspecific incompatibility mechanism. Resumo Espécies sincronopátricas e congenéricas que têm flores morfologicamente semelhantes tendem a ser polinizadas pelos mesmos grupos de polinizadores, facilitando a polinização e a hibridização interespecíficas. Se tal situação envolver táxons distílicos, a frutificação interespecífica dependerá teoricamente da correspondência de órgãos sexuais das diferentes espécies, porque as plantas distílicas somente frutificam após cruzamentos entre morfos florais que possuem hercogamia recíproca (RH) e são produzidos em indivíduos diferentes. Em uma floresta de Caatinga no Nordeste do Brasil há três espécies distílicas de Erythroxylum P. Br (E. citrifolium A.St.-Hil., E. pauferrense Plowman e E. simonis Plowman; Erythroxylaceae) que se sobrepõem em seu período de floração e têm grande similaridade em atributos florais. Erythroxylum pauferrense é rara e endêmica da região. Este estudo teve como objetivo descrever o padrão distílico dessas três espécies de Erythroxylum (ou seja, hercogamia recíproca, proporção de morfos na população e sistema de reprodução) e avaliar o isolamento reprodutivo entre elas. Sincronia de floração, RH interespecífica e polinização foram as barreiras pré-zigóticas investigadas, e a pós-zigótica foi a frutificação após experimentos de polinização interespecífica. As espécies sobrepuseram completamente seus períodos de floração e foram polinizadas pelo mesmo grupo de espécies (Apis mellifera, Tetragona sp., e Trigona spinipes). Em geral, um baixo nível de RH intra e interespecífica foi revelado. A polinização interespecífica resultou em frutos apenas entre E. pauferrense e E. simonis. Um baixo nível de RH intra e interespecífica foi revelado para todas as espécies, exceto para os órgãos de nível inferior de E. citrifolium. A distilia atípica observada em E. pauferrense e E simonis indica um colapso no sistema distílico e pode estar relacionada a um relaxamento no mecanismo de incompatibilidade interespecífica