CARACTERIZAÇÃO MORFOLÓGICA DE ESPÉCIES DE … · PlantaDaninha,Viçosa-MG,v.25,n.4,p.671-678,2007 Caracterização morfológica de espécies de trapoeraba ... 671 CARACTERIZAÇÃO

Planta Daninha,Viçosa-MG, v.25, n. 4, p. 671-678, 2007

671Caracterização morfológica de espécies de trapoeraba ...

CARACTERIZAÇÃO MORFOLÓGICA DE ESPÉCIES DE TRAPOERABA(Commelina spp.) UTILIZANDO A ANÁLISE MULTIVARIADA1

Morphological Characterization of Wandering-Jew Species (Commelina spp.) UsingMultivariate Analysis

ROCHA, D.C.2, RODELLA, R.A.3 e MARTINS D.4

RESUMO - As espécies Commelina benghalensis , C. villosa, C. diffusa e C. erecta sãoconhecidas como trapoeraba e, freqüentemente, são confundidas entre si, dificultando ocontrole químico, o que pode provocar prejuízos econômicos e danos ambientais. O presentetrabalho teve como objetivo selecionar características morfológicas que possibilitem facilitara identificação dessas espécies, utilizando a técnica de análise multivariada. Foram avaliadas12 características morfológicas descritivas e 13 quantitativas, utilizando-se os métodos deanálise de agrupamento e análise de componentes principais. As espécies apresentaramalto grau de dissimilaridade, sobretudo em relação às características descritivas, destacando-se: hábito da planta, pilosidade do caule e da folha, entre outros. As característicasquantitativas também mostraram poder discriminatório. Características que apresentaramalto valor taxonômico foram selecionadas para compor a chave de identificação para asquatro espécies de Commelina.

Palavras-chave: Commelinaceae, morfologia vegetal, taxonomia vegetal.

ABSTRACT - Commelina benghalensis, C. villosa, C. diffusa and C. erecta are known aswandering-jew in Brazil and are frequently misidentified, causing unsatisfactoryherbicide controlandpromotingeconomic losses andenvironmental damage. This workaimed to selectmorphologicalcharacteristics of these four types of weeds using multivariate analysis methods to facilitate theiridentification. Twelve descriptive and thirteenquantitative morphological characteristicswere usedin clustering analysis and principal component analysis. Commelina species presented a highdegree of dissimilarity, especially in their descriptive characteristics, such as, plant habit, stemand leaf pilosity.Quantitativecharacteristicsalsoshowed high differentiation degree.Morphologicaldescriptive, and quantitative characteristics with taxonomic importance were selected to proposeidentification key for the four weed species.

Keywords: Commelinaceae, plant morphology, plant taxonomy.

1 Recebido para publicação em 23.4.2007 e na forma revisada em 29.11.2007.Extraído do capítulo I da tese de doutorado da primeira autora.

2 Professora Adjunta do Dep. de Biologia Geral-Setor de Ciências Biológicas e da Saúde, UEPG, 84030-900 Ponta Grossa-PR,<[email protected]>; 3 Professor Doutor do Dep. de Botânica, Instituto de Biociências de Botucatu, UNESP, 18618-000Botucatu-SP, <[email protected]>; 4 Professor Adjunto do Dep. de Produção Vegetal, Faculdade de Ciências Agronômicas,UNESP, 18603-970 Botucatu-SP, <[email protected]>.

ROCHA,D.C.et al.


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INTRODUÇÃO

Dent re as es péci es de Co mm el in a(Com me li naceae) , a ma is im po rt an te éC. benghalensis, por infestar culturas em mui-tos países (Holm et al., 1977). Entretanto, exis-tem outras plantas deste gênero (C. diffusa,C. erecta e C. villosa) que se encontram difun-didas no território brasileiro e que também po-dem causar prejuízos econômicos nas culturasagrícolas, como soja, milho, pomares de laran-ja, cafezais, entre outras (Kissmann, 1997;Rocha et al., 2000).

No Brasil, essas quatro espécies são co-nhecidas popularmente como trapoeraba e são,geralmente, confundidas entre si. A identifica-ção incorreta dessas espécies pode provocardificuldades de controle químico, uma vez quecada uma apresenta comportamento distintoquanto aos herbicidas (Rocha et al., 2007), ele-vando os custos para o produtor, sendo, por-tanto, necessário identificar corretamente asespécies. Diferentes trapoerabas podem ocor-rer simultaneamente, infestando a mesma cul-tura. Particularmente, nesses casos, a identi-ficação das espécies é fundamental para adecisão em relação ao produto que deverá seraplicado para controle. Assim, chaves que faci-litem a identificação dessas espécies serão fer-ramentas muito importantes.

Métodos estatísticos multivariados, comoa análise de agrupamento e a análise de com-ponentes principais, têm sido utilizados emvários estudos para selecionar, com precisão,indicadores de similaridade entre grupos.Usando esses métodos, Peroni et al. (1999) ava-liaram a diversidade intra e interespecíf icade mandioca a partir da análise multivariadade 21 características morfológicas, possibili-tando a classificação de etnovariedades amos-tradas em pequenas propriedades na regiãode Cananéia, na divisa entre os Estados deSão Paulo e Paraná. MeloFilhoet al. (2000) tam-bém classificaram 11 acessos interespecíficosde um banco de germoplasma de cará.

O método de análise de componentesprincipais foi aplicado por Santos et al. (2000)para classificar genótipos de amendoim, utili-zando 23 características de natureza diversa,sendo 11 morfológicas, nove agronômicas etrês protéico-enzimáticas. Rodella et al. (2006)e Costa et al. (2006) também usaram a análise

de agrupamento e a análise de componentesprincipais como ferramenta na diferenciaçãoentre plantas daninhas aquáticas.

De acordo com Moita Neto (2004), a análi-se de agrupamento e a análise de componen-tes principais são os dois métodos que podemfornecer informações estatísticas, permitindoselecionar indicadores com valor discrimina-tório para a segura identificação dessas espé-cies.

O presente trabalho teve como objetivo se-lecionar características morfológi cas quepos sibi li tem faci li ta r a identi fi cação deC. benghalensis , C. villosa, C. diffusa eC. erecta, utilizando a técnica de análise mul-tivariada.

MATERIAL E MÉTODOS

Exemplares de quatro espécies de trapoe-raba (C. benghalensis, C. villosa, C. diffusa eC. erecta) foramamostrados em três áreas agrí-colas de nove regiões do Estado de São Paulo eseis do Paraná (Figura 1). A seguir, foram culti-vados em condições de casa de vegetação, noDepartamento de Botânica do Instituto de Bio-ciências de Botucatu, da Universidade Esta-dual Paulista (UNESP), em Botucatu-SP. Asexsicatas estão registradas no Herbário BOTU,da Universidade Estadual Paulista, em Botuca-tu-SP, sob os números de 22990 a 23030.

As características morfológicas das plan-tas in vivo foram observadas com auxílio deestereomicroscópio e as mensurações foramfeitas com dez repetições, utilizando-se paquí-metro. Destacaram-se 25 características queevidenciam diferenças entre as espécies. Des-sas, 12 são características morfológicas des-critivas: hábito da planta, pilosidade do caule,pilosidade da folha, tipo de folha, formato dolimbo (Hickey, 1973), ocorrência de aurículana base do limbo, formato da antera no estamecentral, coloração dos filetes, formato do ápiceda espata, ocorrência de soldadura posteriorda espata, coloração do pólen dos estames late-rais e desenvolvimento da terceira pétala. Ou-tras 13 características quantitativas tambémforam avaliadas: comprimento e largura da ter-ceira folha; comprimento e largura de sépalae pétala; comprimentos da espata, do pedún-culo, do estame central, dos estames laterais



e dos estaminódios; número de inflorescênciapor espata; e número de flores por inflorescên-cia.

A análise estatística foi empregada sepa-radamente sobre características descritivas equantitativas. Os métodos estatísticos deanálise multivariada aplicados foram análisede agrupamento e análise de componentesprincipais (Sneath & Sokal, 1973).

Com relação à análise de agrupamento dascaracterísticas descritivas, estas foram trans-formadas em valores numéricos e foi aplicadoo coeficiente de similaridade “simple matching”para o conjunto de indicadores. Para análisede agrupamento das características quantita-tivas, os dados foram transformados e, em se-guida, empregou-se a distância euclidianamédia para o conjunto dos indicadores. Tanto

para as características descritivas como paraas quantitativas,utilizou-se o algoritmoUPGMA,conforme recomendado por Rohlf (1970), com afinalidade de agrupar as espéciesde Commelinaconforme o grau de similaridade.

A análise de componentes principais, rea-lizada com os valores médios referentes às ca-racterísticas quantitativas, de acordo comMorrison (1967), foi empregada para verificara capacidade discriminatória das característi-cas originais no processo de transformação dosagrupamentos; assim, essa análise reduz oconjunto dos indicadores a duas novas variá-veis não correlacionadas, chamadas compo-nentes principais (Y1 e Y2). O resultado dessaanálise também foi apresentado na forma dedispersão gráfica, para ilustrar o posiciona-mento relativo das quatro espécies.

Figura 1 - Regiões de amostragem das quatro espécies de Commelina, localizadas nos Estados de São Paulo e Paraná, 2001.

ROCHA,D.C.et al.


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RESULTADOS E DISCUSSÃO

1. Características morfológicas descritivas

A Tabela 1 apresenta as 12 característicasmorfológicas descritivas observadas para dife-renciar as quatro espécies de Commelina. Odendrograma apresentado na Figura 2, resul-tante da análise de agrupamento dessas carac-terísticas, favorece a visualização da dissimi-laridade entre essas espécies. Observa-se quea formação do primeiro agrupamento incluiC. benghalensis e C. villosa, ocorrendoaproxi-madamente a 0,5 na escala de distância eucli-diana. Já C. erecta apresenta maior similari-dade com C. benghalensis e C. villosa queC. diffusa, pois esta última constitui um grupomonoespecífico a aproximadamente 0,33 dareferida escala, indicando possuir alto grau dedissimilaridade em relação às outras três es-pécies.

Constatou-se que, entre essas caracte-rísticas descritivas analisadas, oito possuemalto valor taxonômico: hábito da planta, pilosi-dadedo caulee da folha, formatodo limbo, ocor-rência de aurícula no limbo, formato do ápiceda espata, coloração dos filetes e formato daantera do estame central.

Essas oito características selecionadas fo-ram utilizadas na elaboração da chave de iden-tificação para as espécies estudadas.

Chave de identificação para as espécies deCommelina, utilizando-se das característicasmorfológicas descritivas:

1. Planta ereta; estame central com anteraauricular; filetes translúcidos; espata fechadacom ápice agudo; corola com uma pétala atro-fiada (reduzida) e duas expandidas.

2. Caule e folha pouco pilosos; folha pecio-lada, elíptica-estreita, com aurícula no limbo;pólen branco nos estames laterais ... C. erecta

2. Caule e folha intensamente pilosos; folhaséssil, oblonga-estreita, sem aurícula no limbo;pólen amarelo nos estames laterais . C. villosa

1. Planta decumbente; folha peciolada, semaurícula no limbo; estame central com anterasagitada.

3. Caule e folha intensamente pilosos; fo-lha elíptica; espata fechada com ápice agudo;corola com uma pétala atrofiada (reduzida) eduas expandidas; filetes roxos; pólen branconos estames laterais ..............C. benghalensis

3. Caule e folha pouco pilosos; folha elíp-tica-estreita; espata aberta com ápice acumi-nado; corola com três pétalas expandidas; file-tes translúcidos; pólen amarelo nos estameslaterais ............................................. C. diffusa

Rodella et al. (2006) também utilizaramanálises estatísticas para diferenciar oito

Tabela 1 - Características morfológicas descritivas para diferenciação de quatro espécies de Commelina. Botucatu-SP, 2001

COMBE: C. benghalensis; COMVI: C. villosa; COMDI: C. diffusa; COMER: C. erecta.



acessos de Egeria densa e de E. najas, espéciesestas daninhas aquáticas que ocorrem em re-servatórios de usinas hidrelétricas do com-plexo da CESP,no Estado de São Paulo, obtendoresultados satisfatórios com a análise de ape-nas sete características anatômicas da lâminafoliar.

2. Características morfológicasquantitativas

A Tabela 2 apresenta os valores médiosdas 13 características morfológicas quantitati-vas para cada uma das quatro espécies estu-dadas, que foram empregados na análise

estatística multivariada. Na Tabela 3 estãoapresentados os coeficientes de correlação en-tre as 13 características quantitativas e os doisprimeiros componentes principais (Y1 e Y2). Aintensidade da contribuição dessas caracte-rísticas para a discriminação das espécies estádiretamente relacionada com os maiores valo-res absolutos dos componentes Y1 e Y2. A infor-mação retida no conjunto dessas 13 caracte-rísticas referentes ao primeiro componente foide 62,63%. As oito características que maiscontribuíram para a discriminação das espé-cies de Commelina foram: comprimento dos es-tames laterais, da sépala, do estame central,dos estaminódios, da terceira folha, da espata,da pétala, e largura da sépala.

A informaçãoretida para o segundocompo-nente foi de 33,64%, e os valores indicam ou-tra ordem das variáveis que mais contribuírampara a dist inção das quatro espécies deCommelina: número de inflorescência por es-pata, número de flores por inflorescência, com-primento do pedúnculo, largura da pétala elargura da terceira folha (Tabela 3). No conjun-to, os componentes Y1 e Y2 revelaram confiabi-lidade de 96,27%, possibilitando realizar a se-leção das características com maior valortaxonômico (Tabela 3).

Trabalhos que empregaram essas análisesestatísticas para separar grupos intra ou

Tabela 2 - Valores médios das características morfológicas quantitativas para diferenciação de quatro espécies de Commelina.Botucatu-SP, 2001

COMBE: C. benghalensis ; COMVI: C. villosa; COMDI: C. diffusa; COMER: C. erecta.

Figura 2 - Dendrograma resultante da análise de agrupamentodas 12 caracter ís ticas morfológicas descri tivas deCommelina benghalensis (COMBE), C. villosa (COMVI),C. diffusa (COMDI) e C. erecta (COMER), utilizando-seo coeficiente de similaridade “simple matching”. Botucatu-SP, 2001.

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interespecíf icos não obtiveram índice deconfiabilidade tão alto quanto este obtido nopresente trabalho. Melo Filho et al. (2000) cons-tataram 89,12% de informação acumulada pa-ra os dois componentes principais, avaliando14 descritores de 11 acessos de cará. Rodellaet al. (2006) ver ificaram confiabil idade de83,94% para os dois primeiros componentesprincipais, a partir da análise de apenas setecaracterísticas anatômicas foliares de oitoacessos de duas espécies de Egeria. Costaet al. (2006) também obtiveram 81,98% de in-formação acumuladapelos dois primeiros com-ponentes principais, analisando 19 caracterís-ticas anatômicas quantitativas de folhas paradistinguir sete espécies de diferentes gênerosde plantas daninhas aquáticas.

Para as quatro espécies de Commelina es-tudadas, a análise de agrupamento e a análisede componentes principais das característicasquantitativas revelaram a formação de trêsgrupos (Figuras 3 e 4). No entanto, a formaçãodesses grupos difere daquela mostrada pelodendrograma resultante da análise das carac-terísticas descritivas. O primeiro grupo forma-do pela análise das características quantitati-

vas foi consti tuído por C. benghalensis eC. diffusa, enquanto o segundo e o terceirogrupo são monoespecíficos formados porC. villosa e C. erecta, respectivamente. Estasduas últimas espécies apresentam o maior graude dissimilaridade.

Os dados estatíst icos reve laram queC. benghalensis e C. diffusa apresentaram osmenores valores para o tamanho dos estameslaterais, do estame central, dos estaminódios,da sépala, da pétala e da terceira folha; paraC. villosa e C. erecta, os maiores valores foramconstatados para o comprimento dos estameslaterais e da terceira folha. Isso indica que asflores de C. villosa e C. erecta são de tamanhomaior que as de C. benghalensis e C. diffusa.

Ressalta-se ainda que C. benghalensis,C. diffusa e C. villosa apresentaram os maio-res valores de número de inflorescência porespata e comprimento do pedúnculo, o que ascolocam distantes de C. erecta (Figuras 3 e 4).

Dessa forma, uma segunda chave de iden-tificação para as quatro espécies de Commelinafoi também elaborada, considerando apenas ascaracterísticas morfológicas quantitativas.

Tabela 3 - Correlações entre as 13 características morfológicas quantitativas das quatro espécies de Commelina e os dois primeiroscomponentes principais (Y1 e Y2). Porcentagem de informação retida e acumulada em Y1 e Y2 e ordenação das característicasquanto ao seu poder discriminatório - indicada entre parênteses. Botucatu-SP, 2001



Figura 3 - Dispersão gráfica de Commelina benghalensis(COMBE), C. villosa (COMVI), C. diffusa (COMDI) eC. erecta (COMER), ut il izando os do is pr imei roscomponentes principais (Y1 e Y2) para o conjunto das 13características morfológicas quantitativas. Botucatu-SP,2001.

Figura 4 - Dendrograma resultante da análise de agrupamentodas 13 características morfológicas quantitat ivas deCommelina benghalensis (COMBE), C. villosa (COMVI),C. diffusa (COMDI) e C. erecta (COMER), utilizando-sea distância euclidiana média. Botucatu-SP, 2001.

Chave de identificação para as espécies deCommelina, utilizando-se das característicasmorfológicas quantitativas:

1. Comprimento médio da terceira folha maiorque 8,0 cm; comprimento médio do estamecentral maior que 0,6 cm; mais de oito florespor inflorescência ..............................C. villosa

1. Comprimento médio da terceira folha menorque 8,0 cm; comprimento médio do estamecentral menor que 0,6 cm; menos de cinco flo-res por inflorescência.

2. Comprimento médio da terceira folhaaproximadamente 6,2 cm; comprimento médioda sépala maior que 0,5 cm; largura média dasépala maior que 0,4 cm; comprimento médioda pétala maior que 0,9 cm; largura média dapétala maiorque1,2 cm .....................C. erecta

2. Comprimento médio da sépala menorque 0,4 cm; largura média da sépala menorque 0,3 cm; comprimento médio da pétala me-nor que 0,6 cm; largura média da pétala menorque 0,7 cm.

3. Comprimento médio da terceira folhaaproximadamente 4,2 cm; média de 3,1 florespor inflorescência; média de 2,0 inflorescên-ciaspor espata ........................C. benghalensis

3. Comprimento médio da terceira folhaaproximadamente 3,2 cm; média de 3,9 florespor inflorescência; média de 2,5 inflorescên-ciasporespata ...................................C. diffusa

O uso da chave de identificação tem a pra-ticidade de comparar as plantas, enquanto osmanuais de identificação de plantas daninhasapresentam apenas as descrições resumidasdas espécies, como se observa nos trabalhosde Kissmann (1997) e Lorenzi (2000), dois ma-nuais ilustrados muito utilizados para identifi-cações de plantas daninhas.

Santos et al. (2000) ressaltam a importân-cia do uso desta técnica como ferramenta paraidentificação criteriosa de populações intra-específicas, contribuindo para o conhecimentodos diferentes genótipos de amendoim.

As análises estatísticas multivariadas uti-lizadas comprovaram o valor taxonômico dascaracterísticas morfológicas avaliadas, permi-tindo a elaboração de duas chaves de identifi-cação para as quatro espécies de Commelinaestudadas. A apresentaçãodessascaracterísticasna forma de chave de identificação poderáfacilitar o reconhecimento dessas espécies.

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