Do the edge effects influence epicuticular wax production in Vismia guianensis (Aubl.) Choisy (Hypericaceae)?

Ramôn da Silva Santos; Cássia Alzira Mendes de Oliveira; Izabella Maria Cintra Ribeiro; Shalana Cássia do Nascimento Castro; Fabiana Cerqueira Nogueira de Sá; Robson Luis Silva de Medeiros

doi:10.18378/rvads.v18i3.9807

Authors

Ramôn da Silva Santos Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife https://orcid.org/0000-0001-5087-277X
Cássia Alzira Mendes de Oliveira Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife
Izabella Maria Cintra Ribeiro Universidade Federal de Pernambuco, Recife https://orcid.org/0000-0003-3482-6153
Shalana Cássia do Nascimento Castro Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife
Fabiana Cerqueira Nogueira de Sá Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife https://orcid.org/0000-0001-9828-3069
Robson Luis Silva de Medeiros Instituto Nacional do Semiárido, Campina Grande https://orcid.org/0000-0003-4396-1584

DOI:

https://doi.org/10.18378/rvads.v18i3.9807

Keywords:

Chemical composition, Gas chromatography, Wax quantification

Abstract

Forest fragmentation leads to various environmental problems. It causes edge effects that can decrease biodiversity, promote the growth of lianas, and affect the production of epicuticular wax. This study focuses on examining the secondary metabolites found in the epicuticular wax of Vismia guianensis leaves and investigating the impact of the edge effect on their production. We extracted and quantified the epicuticular wax and analyzed its constituents using gas chromatography coupled with a mass spectrometer. The amount of cuticular wax extracted from V. guianensis leaves ranged from 33.69 to 631.57 μg/cm². Individuals at the forest edge had the lowest wax content, averaging 250.96 μg/cm². On the other hand, individuals located in the interior of the forest had the highest values, with an average of 340.67 μg/cm² per surface unit. The analysis of the samples identified and quantified nine long-chain alkanes (C₂₇to C₃₅) in the composition of the cuticular wax. The predominant compound in the wax of all individuals was nonacosane alkane (C29). Interestingly, the individuals within the forest fragment exhibited less diversity of compounds compared to those at the forest edge.

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Author Biographies

Ramôn da Silva Santos, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife

Graduado em Ciências Biológicas pela Universidade Federal da Paraíba/CCA (2014). Mestre em Biodiversidade pelo Programa de Pós-graduação em Biodiversidade da Universidade Federal Rural de Pernambuco (2016). Doutorando pelo Programa de Pós-graduação em Ciências Florestais da Universidade Federal Rural de Pernambuco. Tenho experiência nas áreas de ecologia, botânica e silvicultura atuando em pesquisas relacionadas a gestão ecológica dos recursos naturais, com ênfase em biologia reprodutiva de plantas, cultivo e interações ecológicas de polinização em ambientes naturais e antropizados. Bem como, realizações de trabalhos na área de extensão com produção vegetal e educação ambiental com auxilio de hortas tradicionais e verticais.

Cássia Alzira Mendes de Oliveira, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife

Possui graduação em Engenharia Florestal pela Universidade Federal Rural de Pernambuco (2003) e mestrado em Ciências Florestais pela Universidade Federal Rural de Pernambuco (2005). Doutora em Ciências Florestais (2017) pela Universidade Federal Rural de Pernambuco, na área de Silvicultura e linha de pesquisa em Tecnologia de Produção de Espécies Nativas e Exóticas. Tem experiência em docência em cursos de graduação de Engenharia Florestal e Agronomia (UFRPE) e pós-graduação em Desenvolvimento Sustentável (FADEPE). Atuou como coordenadora de Flora da empresa ARCADIS TETRAPLAN para as obras da Nova Ferrovia Transnordestina Logística. Foi Engenheira Florestal na CMT Engenharia Ambiental, desempenhando a função de responsável pela área de flora, nas obras de transposição do Rio São Francisco.

Izabella Maria Cintra Ribeiro, Universidade Federal de Pernambuco, Recife

Bacharel em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de Pernambuco (2013). Mestre em Ecologia pelo Programa de Pós-graduação em Ecologia na Universidade Federal Rural de Pernambuco. Tem experiência na área de Botânica com ênfase em ecologia quimica, interações tróficas e características morfoanatômicas. Atuando principalmente na Caatinga. Atualmente leciona Biologia para turmas de Ensino Médio na rede pública estadual de Pernambuco.

Shalana Cássia do Nascimento Castro, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife

Atua como gestora de projetos, consultora ambiental e facilitadora na Hotspot consultoria e cursos ambientais. Tem experiência em manejo de fauna silvestre, com ênfase em Ecologia e Comportamento Animal. Atuou no recebimento e cuidados dos animais vítimas de tráfico no IBAMA de Pernambuco. Estudou o comportamento dos macacos-prego (Sapajus libidinosus) e Saguis comuns (Callithrix jacchus) do sertão do estado de Pernambuco e Paraíba.

Fabiana Cerqueira Nogueira de Sá, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife

Mestra em Ecologia pela Universidade Federal Rural de Pernambuco ? UFRPE, Especialista em Patrimônio Histórico: Preservação e Educação pela Universidade Católica de Pernambuco ? UNICAP em 2009 e licenciada em Ciências Biológicas pela UNICAP em 1999. Atuação profissional na área de ecologia de estradas, educação ambiental, organização comunitária, fiscalização ambiental, manejo de animais silvestres, recuperação de áreas degradadas, desenvolvendo ações junto a populações tradicionais e povos indígenas, em áreas protegidas, em biomas da mata atlântica e floresta amazônica. Realiza capacitação de multiplicadores (professores, alunos, líderes comunitários, gestores, pescadores, jangadeiros, ribeirinhos, entre outros), buscando elevar a autoestima dos participantes focando o poder de resolução dos problemas, planejamento de ações, trabalho em grupo, direcionamento de atividades. Também realiza levantamento etnográfico e censo populacional de povos indígenas e populações tradicionais. Atualmente desenvolve pesquisas com ecologia de estradas, tema de pesquisa da dissertação do mestrado.

Robson Luis Silva de Medeiros, Instituto Nacional do Semiárido, Campina Grande

Graduado em Ciências Agrárias (Licenciatura Plena), pela Universidade Federal da Paraíba (2016). Mestre em Agronomia (Produção Vegetal) (2018) e Doutorando em Agronomia (Produção Vegetal), pela Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista "Júlio Mesquita Filho", na linha de pesquisa Fisiologia e Manejo de Culturas. Foi Bolsista PIBIC/CNPq/UFPB durante sua graduação de agosto de 2012 a julho 2015. Foi Bolsista e voluntário de projetos de extensões (PROBEX). Atualmente é Aluno cadastrado nos grupos de pesquisa: Ecologia e Produção Vegetal no Semiárido (CCHSA/UFPB), Nutrição e Melhoramento Florestal (FCAV/UNESP) e Grupo de Estudos em Tecnologia de Sementes e Melhoramento Florestal (FCAV/UNESP).

References

ALMEIDA-CORTEZ, J. S.; MELO-DE-PINNA, G. F. A. Morfologia e anatomia da mina foliar de Vismia guianensis (Aubl.) Choisy (Clusiaceae) ocorrente em um fragmento de floresta Atlântica brasileira. Braz. J. Biol, 66:759-763, 2006. https://doi.org/10.1590/S1519-69842006000400021

ARUNKUMAR, N.; BANU, J. G.; GOPALAKRISHNAN, N.; PRAKASH, A. H. The biochemical correlation between the epicuticular wax of upland cotton (Gossypium hirsutum L.) and the wax of different mealybug species. Phytoparasitica, 46(2):145-152, 2018. https://doi.org/10.1007/s12600-018-0656-8

BARBOSA, J. C.; MALDONADO JUNIOR, W. Agroestat: sistema para análises estatísticas de ensaios agronômicos. Jaboticabal, FCAV/UNESP, 2015, 396p.

BASU, S.; SINHABABU, A. Determination of n-alkanes in the cuticular wax of leaves of Lagerstroemia speciosa Pers. Research on Chemical Intermediates, 41:1967-1973, 2015. https://doi.org/10.1007/s11164-013-1324-8

BIANCHI, A.; BIANCHI, G. Surface lipid composition of C3 and C4 plants. Biochem. Syst. Ecol, 18:533-537, 1990.

BUKHANOV, E.; GUREVICH, Y.; KRAKHALEV, M.; SHABANOV, D. Modeling optical properties of plant epicuticular wax. In 2020 International Conference on Information Technology and Nanotechnology (ITNT) (1-7). IEEE, 2020. https://doi.org/10.1109/ITNT49337.2020.9253272

CARDOSO, J. C.; OLIVEIRA, M. E.; CARDOSO, F. D. C. Avanços e desafios na produção in vitro de metabólitos secundários de plantas medicinais. Horticultura Brasileira, 37(2):124-132, 2019. https://doi.org/10.1590/s0102-053620190201

CHAVES, T. P. Variação Sazonal na produção de metabólitos secundários e na atividade antimicrobiana de espécies vegetais do semiárido brasileiro. Dissertação, Universidade Estadual da Paraíba, 2012, 77p.

DEBINSKI, D. M.; HOLT, R. D. A Survey and Overview of Habitat Fragmentation Experiments Sondeo y Revisión de Experimentos de Fragmentación de Hábitat. Conservation Biology, 14:342-355, 2000. https://doi.org/10.1046/j.1523-1739.2000.98081.x

HAMILTON, R. J. Waxes: chemistry, molecular biology and functions. Edinburgh: Orly Press, 1995, 149p.

JARDIM, F. C. D. S.; QUADROS, L. C. L. Estrutura de uma floresta tropical dez anos após exploração de madeira em Moju, Pará. Revista Ceres, 63:427-435, 2016. https://doi.org/10.1590/0034-737X201663040001

KAPOS, V.; WANDELLI, E.; CAMARGO, J. L.; GANADE, G. Edge-Related Changes in Environment and Plant Responses Due to Forest Fragmentation in Central Amazonia. In: LAURANCE, W. F. BIERREGAARD-JR., R. O., Eds., Tropical Forest Remnants: Ecology, Management, and Conservation of Fragmented Communities, Chicago: Chicago University Press, p. 33-44, 1997.

KHELIL, R.; JARDE, E.; CABELLO-HURTADO, F.; KHELIL, A. O. E. H.; ESNAULT, M. A. Structure and composition of the wax of the date palm, Phoenix dactylifera L., from the septentrional Sahara. Scientia Horticulturae, 201:238-246, 2016. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2016.02.012

KOTTAPALLI, K. R.; RAKWAL, R.; SHIBATO, R.; BUROW, G.; TISUES, D.; BURKE, J.; PUPPALA, N.; BUROW, M.; PAYTON, P. Physiology and proteomics of the water-deficit stress response in three contrasting peanut genotypes. Plant Cell and Environment, 32:380-407, 2009. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2009.01933.x

LI, Y.; KONG, D.; FU, Y.; SUSSMAN, M. R.; WU, H. The effect of developmental and environmental factors on secondary metabolites in medicinal plants. Plant Physiology and Biochemistry, 148:80-89, 2020. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2020.01.006

LICHSTON, J. E.; GODOY, S. A. P. Morfologia e teor de cera de folhas de café após aplicação de fungicida. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 41:919-926, 2006. https://doi.org/10.1590/S0100-204X2006000600004

LIU, F., XIONG, X., WU, L., FU, D., HAYWARD, A., ZENG, X., CAO, Y.; WU, Y.; LI, Y.; WU, G. BraLTP1, a lipid transfer protein gene involved in epicuticular wax deposition, cell proliferation and flower development in Brassica napus. PLoS One, v. 9, n. 10, p. e110272, 2014. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0110272

LIU, J.; LIU, W. A. N. Z. Insight into the reasons of leaf wax δDn-alkane values between grasses and woods. Science Bulletin, 60(5):549-555, 2015. https://doi.org/10.1007/s11434-014-0683-x

MC WHORTER, C. G.; OUZTS, C. Leaf Surface Morphology of Erythroxylum sp. and Droplet Spread Weed Science, 42:18-26, 1993.

MONQUERO, P. A.; CHRISTOFFOLETI, P. J.; MATAS, J. A.; HEREDIA, A. Caracterização da superfície foliar e das ceras epicuticulares em Commelina benghalensis, Ipomoea grandifolia e Amaranthus hybridus. Planta Daninha, 22:203-210, 2004. https://doi.org/10.1590/S0100-83582004000200005

MOURA, C. C. M.; VEGA, E. S. F.; MUNIZ, S. L. S.; SILVA, J. S.; COUTO, A. A. V. O.; ARRUDA, A. R.; ARAUJO, E. L.; MOURA, G. J. B. Predação de ninhos de Phrynops geoffroanus (Schweigger, 1812) Testudines, Chelidae) em remanescente de Mata Atlântica - Nordeste do Brasil. Revista Brasileira de Zoociências, 14:147-153, 2012.

OLIVEIRA, C. A. M.; SILVA, E. F.; MOLICA, S. G.; FERREIRA, R. L. C.; LIRA, D. A. S.; BARROS JÚNIOR, J. A. B. Diversidade e estrutura genética em populações de Caesalpinia echinata (Lam.) na Estação Ecológica do Tapacurá, PE. Scientia Forestalis, 70:77-83, 2006.

PEIXOTO SOBRINHO, T. J. S.; CARDOSO, K.C. M.; GOMES, T. L. B.; ALBUQUERQUE, U. P.; AMORIM, E. L. C. Análise da pluviosidade e do efeito de borda sobre os teores de flavonóides em Bauhinia cheilantha (Bong.) Steud., Fabaceae. Brazilian Journal of Pharmacognosy, 19:740-745, 2009. https://doi.org/10.1590/S0102-695X2009000500015

RIBEIRO, I.; CINTRA, M.; ARRUDA, E. C. P. D.; OLIVEIRA, A. F. M. D.; ALMEIDA, J. S. D. Physical and chemical defenses of Cenostigma pyramidale (Fabaceae): a pioneer species in successional caatinga areas. Revista Caatinga 34:398-409, 2021.

SALGADO, S. P; KU, K. M.; DONG, M.; NGUYEN, T. H.; JUVIK, J. A.; FENG, H. Adhesion and removal of E. coli K12 as affected by leafy green produce epicuticular wax composition, surface roughness, produce and bacterial surface hydrophobicity, and sanitizers. International Journal of Food Microbiology, v. 334, p. 108834, 2020. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2020.108834

SAMDUR, M. Y.; MANIVEL, P.; JAIN, V. K.; CHIKANI, B. M.; GOR, H. K.; DESAI, S.; MISRA, J. B. Genotypic differences and water‐deficit induced enhancement in epicuticular wax load in peanut. Crop Science, 43(4):1294-1299, 2003. https://doi.org/10.2135/cropsci2003.1294

SANTOS, D. Y. A. C. Botânica aplicada: metabólitos secundários na interação planta-ambiente. Tese, Universidade de São Paulo (Instituto de Biociências), 2015, 124p.

SILVA, M. H. M.; DA COSTA FILHO, L. O.; OLIVEIRA, A. F. M.; DE ALMEIDA-CORTEZ, J. S. Relação entre a composição química de cera epicuticular foliar e a interação com insetos galhadores em espécies de Croton L. (Euphorbiaceae). Journal of Environmental Analysis and Progress, 287-295, 2018.

SILVA, S. R. S. Adaptações morfoanatômicas de herbáceas em resposta a condições xéricas. Dissertação, Universidade Federal de Pernambuco (Centro de Biociências, Biologia Vegetal), 2016, p.73.

SOUZA, V. C.; LORENZI, H. Botânica sistemática: guia ilustrado para identificação de famílias de Fanerógamas nativas e exóticas no Brasil, baseado em APG III. 3 ed. Nova Odessa: Instituto Plantarum., 2012, 768p.

TABANEZ, A. A. J.; VIANA, V. M.; DIAS, A. S. Consequências da fragmentação e do efeito de borda sobre a estrutura, diversidade e sustentabilidade de um fragmento de floresta de planalto de Piracicaba-SP. Revista brasileira de biologia, 57(1):47-60, 1997.

THOMAZIELLO, R. A.; FAZUOLI L. C.; PEZZOPANE, J. R. M.; FAHL, J. I.; CARELLI, M. L. C. Café arábica: cultura e técnicas de produção. Campinas: Instituto Agronômico (IAC), n.187, 2000, 82p.

WU, X.; YIN, H.; SHI, Z.; CHEN, Y.; QI, K.; QIAO, X.; WANG G.; CAO, P.; ZHANG, S. Chemical composition and crystal morphology of epicuticular wax in mature fruits of 35 pear (Pyrus spp.) cultivars. Frontiers in plant science, 9:679, 2018. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.00679

YANG, L.; WEN, K. S.; RUAN, X.; ZHAO, Y. X.; WEI, F.; WANG, Q. Response of plant secondary metabolites to environmental factors. Molecules, 23(4): 762, 2018. https://doi.org/10.3390/molecules23040762

ZHOU, Q.; ZHANG, J.; FU, J.; SHI, J.; JIANG, G. Biomonitoring: an appealing tool for assessment of metal pollution in the aquatic ecosystem. Analytica chimica acta 606(2):135-150, 2008.