Analysis of leaf surface and clustering of 10 tree species: a tool in the identification of Amazonian species

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i2.12961

Keywords:

Plant anatomy; Anatomical structures; Leaf identification; Epidermis.

Abstract

The objective was to describe and systematize the leaf epidermis of 10 Amazonian forest species, with tools to help the taxonomy, contributing with the technical-scientific knowledge. For this, the usual techniques in plant anatomy were performed, for observation, besides the stomata width, length and frequency and submitted to statistics, applying: Tukey test, ANOVA, Cluster Analysis and Principal Component Analysis. The adaxial and abaxial epidermis cells are heterodimensional, with varying shape and size, rounded and sinuous, in all species the stomata are anomocytic and only Spondias mombin is amphiestomatic, Dipteryx odorata and Virola surinamensis species can be easily Identified due to their guard cell ornamentation, the species Alexa grandiflora and Lecythis lurida have similar structures making identification difficult. The trichomes presented varied forms, being these the best parameter for identification and distinction. The Fabaceae are the ones that have greater structure diversity, making the grouping difficult, the stomatal frequency can be successfully used to group the studied species.

Author Biographies

Alisson Rodrigo Souza Reis, Universidade Federal do Pará

Possui graduação em Engenharia Florestal pela Universidade Federal Rural da Amazônia (2005), mestrado em ciências Biológicas (Botânica) pela Universidade Federal Rural da Amazônia e Museu Paraense Emílio Goeldi, (2008) e Doutorado em Ciências Agrárias pela Universidade Federal Rural da Amazônia. Foi pesquisador bolsista - Museu Paraense Emílio Goeldi, vice-diretor da Faculdade de Engenharia Florestal por 4 anos e diretor por um ano, coordenador do curso de especialização em Gestão de Recursos agroflorestais Amazônicos. Atualmente é Professor Adjunto da Universidade Federal do Pará, Faculdade de Engenharia Florestal, Membro da International Association of Wood Anatomists: IAWA e Associação Brasileira de Tecnologia de Sementes - ABRATES . Tem experiência na área de Recursos Florestais e Engenharia Florestal, com ênfase em Anatomia de Madeira, foliar, sementes, casca, atuando principalmente nos seguintes temas: Anatomia vegetal, Anatomia e Identificação de Produtos Florestais, Tecnologia de Produtos Florestais e Morfologia Vegetal.

Kerciane Pedro da Silva, Universidade Federal do Pará

Engenheira Florestal

Dihego Rosa das Chagas, Universidade Federal do Pará

Graduado em Engenharia Florestal

References

Alquini, Y., Bona, C., Boeger, M. R. T., Costa, C. G. da, & Barros, C. F. (2006). Epiderme. In B. Appezzato-da-Glória & S. M. Carmello-Guerreiro (Eds.), Anatomia vegetal (2a). Viçosa-MG.

Anjos, E. F. M. dos, Vieira Júnior, J. R., Fernandes, C. D. F., Rocha, R. B., Santos, C. F., Ramos, N. P., & Silva, G. R. da. (2019). Biofumigação de substratos com espécies amazônicas para produção de mudas de cafeeiro livres do nematoide-das-galhas. Revista Ibero-Americana de Ciências Ambientais, 10(2), 25–34. https://doi.org/10.6008/cbpc2179-6858.2019.002.0003.

Araújo, M. G. P. de, & Mendonça, M. S. de. (1998). Escleromorfismo foliar de Aldina heterophylla Spruce ex Benth. (Leguminosae: Papilionoideae) em três campinas da Amazônia Central. Acta Amazônica, 28(4), 353–371. Retrieved from https://doi.org/10.1590/1809-43921998284371.

Arroyo, S. C., & Cutler, D. F. (1984). Evolutionary and taxonomic aspects of the internal morphology in Amaryllidaceae from South America and Southern Africa. Kew Bulletin, 39(3), 467–498. Retrieved from https://doi.org/10.2307/4108592.

Barthlott, W., Neinhuis, C., Cutler, D., Ditsch, F., Meusel, I., Theisen, I., & Wilhelmi, H. (1998). Classification and terminology of plant epicuticular waxes. Botanical Journal of the Linnean Society, 126(3), 237–260. https://doi.org/10.1006/bojl.1997.0137.

Carpenter, K. J. (2006). Specialized structures in the leaf epidermis of basal angiosperms: Morphology, distribution, and homology. American Journal of Botany, 93(5), 665–681. https://doi.org/10.3732/ajb.93.5.665.

Chen, J. H., Sun, H., & Yang, Y. P. (2008). Comparative morphology of leaf epidermis of Salix (Salicaceae) with special emphasis on sections Lindleyanae and Retusae. Botanical Journal of the Linnean Society, 157(2), 311–322. https://doi.org/10.1111/j.1095-8339.2008.00809.x.

Corrêa, P. G., Pimentel, R. M. de M., Cortez, J. S. de A., & Xavier, H. S. (2008). Herbivoria e anatomia foliar em plantas tropicais brasileiras. Ciênc. Cult. (Säo Paulo), 60(3), 54–57.

Cysneiros, V. C., Mendonça Júnior, J. O., Lanza, T. R., Moraes, J. C. R., & Samor, O. J. M. (2018). Espécies madeireiras da Amazônia: riqueza, nomes populares e suas peculiaridades. Pesquisa Florestal Brasileira, 38. https://doi.org/10.4336/2018.pfb.38e201801567.

Dardengo, Juliana de Freitas Encinas; Rossi, Ana Aparecida Bandini; Silva, Ivone Vieira da; Pessoa, Marcos José Gomes; Silva, C. J. da S. (2017). Análise da inlfuência luminosa nos aspectos anatômicos de folhas de Theobroma speciosum WILLD EX SPRENG. (Malvaceae). Ciência Florestal, 27(3), 843–851. Retrieved from https://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1980-50982017000300843.

Deng, M., Hipp, A., Song, Y. G., Li, Q. S., Coombes, A., & Cotton, A. (2014). Leaf epidermal features of Quercus subgenus Cyclobalanopsis (Fagaceae) and their systematic significance. Botanical Journal of the Linnean Society, 176(2), 224–259. https://doi.org/10.1111/boj.12207.

Duarte, M. R., Dranka, E. R. K., & Yano, M. (2011). Análise Microscópica Foliar De Mutamba (Guazuma ulmifolia LAM., MALVACEAE). Visão Acadêmica, 12(2), 7–17. Retrieved from https://revistas.ufpr.br/academica/article/view/27252/18154.

Ergen AkçIn, Ö., Şenel, G., & AkçIn, Y. (2013). Leaf epidermis morphology of some Onosma (Boraginaceae) species from Turkey. Turkish Journal of Botany, 37(1), 55–64. https://doi.org/10.3906/bot-1202-33.

Ferreira, C. S., do Carmo, W. S., Graciano-Ribeiro, D., de Oliveira, J. M. F., de Melo, R. B., & Franco, A. C. (2015). Anatomia da lâmina foliar de onze Espécies lenhosas dominantes nas savanas de Roraima. Acta Amazonica, 45(4), 337–346. https://doi.org/10.1590/1809-4392201500363.

Gul, S., Ahmad, M., Zafar, M., Bahadur, S., Celep, F., Sultana, S., … Ayaz, A. (2019a). Taxonomic significance of foliar epidermal morphology in Lamiaceae from Pakistan. Microscopy Research and Technique, 82(9), 1507–1528. https://doi.org/10.1002/jemt.23316.

Gul, S., Ahmad, M., Zafar, M., Bahadur, S., Sultana, S., Ashfaq, S., & Siddiq, Z. (2019b). Foliar epidermal anatomy of Lamiaceae with special emphasis on their trichomes diversity using scanning electron microscopy. Microscopy Research and Technique, 82(3), 206–223. https://doi.org/10.1002/jemt.23157.

Johnson, H. B. (1975). Plant pubescence: An Ecological Perspective. The Botanical Review, 41(3), 233–258. Retrieved from https://link.springer.com/article/10.1007/BF02860838.

Junqueira, C. U. (1990). O uso de cortes finos de tecido na medicina e biologia. Meios & Métodos, 66, 10–11.

Klimko, M., Nowińska, R., Wilkin, P., & Wiland-Szymańska, J. (2018). Comparative leaf micromorphology and anatomy of the dragon tree group of Dracaena (Asparagaceae) and their taxonomic implications. Plant Systematics and Evolution, 304(8), 1041–1055. https://doi.org/10.1007/s00606-018-1530-3.

Kong, H. Z. (2001). Comparative morphology of leaf epidermis in the Chloranthaceae. Botanical Journal of the Linnean Society, 136(3), 279–294. https://doi.org/10.1006/bojl.2001.0442.

Kraus, J. E., & Arduin, M. (1997). Manual básico de métodos em morfologia vegetal. Seropédica.

Mele, G., & Gargiulo, L. (2020). Automatic cell identification and counting of leaf epidermis for plant phenotyping. MethodsX, 7. https://doi.org/10.1016/j.mex.2020.100860.

Metcalfe, C. R., & Chalk, L. (1950). Anatomy of the dicotyledons (Oxford, Ed.).

Metcalfe, C. R., & Chalk, L. (1979). Anatomy of the dicotyledons (Oxford, Ed.).

Morel, J., Moguédec, G. LE, & Munzinger, J. (2021). Multivariate morphometric analysis supported by an anatomical approach to assess species delimitation in Xyris (Xyridaceae) in New Caledonia. Botanical Journal of the Linnean Society, 195(XX–XX), 1–14. https://doi.org/10.1093/botlinnean/boaa108.

Nazish, M., Ahmad, M., Ullah, R., Shahat, A. A., Potter, D., Zafar, M., & Sultana, S. (2020). Taxonomic implications of leaf epidermis in halophytes of Amaranthaceae from Salt Range of Punjab, Pakistan. Plant Biosystems. https://doi.org/10.1080/11263504.2020.1837277.

Oliveira, F. M. C. de, Souza, A. M. de, Corrêa, B. B. R., Maeda, T. M., & Melo-de-Pinna, G. F. (2016). Anatomia floral de Aechmea distichantha Lem. e Canistropsis billbergioides (Schult. & Schult.f) Leme (Bromeliaceae). Hoehnea, 43(2), 183–193. https://doi.org/10.1590/2236-8906-78/2015.

Parkhurst, D. F. (1978). The Adaptive Significance of Stomatal Occurrence on One or Both Surfaces of Leaves. The Journal of Ecology, 66(2), 367. https://doi.org/10.2307/2259142.

Rashid, N., Zafar, M., Ahmad, M., Khan, M. A., Malik, K., Sultana, S., & Shah, S. N. (2019). Taxonomic significance of leaf epidermis in tribe Trifolieae L. (Leguminosae; Papilionoideae) in Pakistan. Plant Biosystems, Vol. 153, pp. 406–416. https://doi.org/10.1080/11263504.2018.1492995.

Rêgo, L. J. S., Silva, M. L., Silva, L. F., Gama, J. R. V., & Reis, L. P. (2016). Comercialização da amêndoa de cumarunos municípios de Santarém e Alenquer, leste da Amazônia. Revista de Administração e Negócios da Amazônia, 8(3), 338–361. https://doi.org/10.18361/2176-8366/rara.v8n3p338-361.

Rocha, L. A., Rocha, A. M., Pacheco, A. C. L., & Abreu, M. C. de. (2015). Diferenças foliares morfoanatômicas de quatro espécies da família Anacardiaceae. Caderno de Pesquisa. Série Biologia, 27(2), 35–48. Retrieved from http://dx.doi.org/10.17058/cp.v27i2.6798%0A.

Shaheen, S., Fateh, R., Younis, S., Harun, N., Jaffer, M., Hussain, K., & Khan, F. (2020). Light and scanning electron microscopic characterization of thirty endemic Fabaceae species of district Lahore, Pakistan. Microscopy Research and Technique, 83(12), 1507–1529. https://doi.org/10.1002/jemt.23545.

Silva, N. R. da, Oliveira, M. W. da S., Almeida Filho, H. A. de, Pinheiro, L. F. S., Rossatto, D. R., Kolb, R. M., & Bruno, O. M. (2016). Leaf epidermis images for robust identification of plants. Scientific Reports, 6, 1–10. https://doi.org/10.1038/srep25994.

Sousa, L. B. (2018). Análise de cluster para avaliação da divergência genética em variedades de mangaba. Universidade Federal de Uberlânsia.

Tomaszewski, D., Byalt, A., & Gawlak, M. (2019). Leaf and stem epicuticular wax structures in Lonicera species (Caprifoliaceae). Nordic Journal of Botany, 37(5), 1–9. https://doi.org/10.1111/njb.02210.

Vicini, L. (2005). Análise multivariada da teoria à prática. UFSM. 215p.

Published

28/02/2021

How to Cite

REIS, A. R. S.; SILVA, K. P. da; CHAGAS, D. R. das. Analysis of leaf surface and clustering of 10 tree species: a tool in the identification of Amazonian species. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 2, p. e58810212961, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i2.12961. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/12961. Acesso em: 19 apr. 2024.

Issue

Section

Agrarian and Biological Sciences