Формирование пыльника у Monanthes anagensis и M. muralis (Crassulaceae)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На основании исследования развития и строения пыльника у Monanthes anagensis и M. muralis выявлены черты сходства и различия между ними. Черты сходства: 4-гнездный изобилатеральный (на поперечном срезе) пыльник с 4-лучевым связником; в базальной части он не срастается с тычиночной нитью и связник выявляется только в средней части, а в верхней и нижней частях пыльника микроспорангии каждой теки срастаются боковыми поверхностями; стенка микроспорангия с дистальной стороны формируется по центробежному типу; симультанный микроспорогенез, тетраэдральные тетрады микроспор, 2-клеточные пыльцевые зерна; в клетках эпидермы с дистальной стороны стенки микроспорангия накапливаются танины; тапетум париетальный (вариация – амебоидный тапетум). Черты различия: протяженность зон пыльника; начальные стадии формирования микроспорангия; строение сформированной стенки микроспорангия: из четырех (M. anagensis) или пяти (M. muralis) слоев клеток, при этом виды различаются числом средних слоев; процесс специализации клеток эндотеция – клетки увеличиваются в радиальном направлении после стадии профазы I мейоза у M. muralis, тогда как у M. anagensis – после стадии тетрад микроспор; разрушение клеточных стенок в тапетуме – на стадии тетрад микроспор у M. anagensis и одиночных микроспор у M. muralis.

По комплексу признаков строения и развития пыльника изученные виды рода Monanthes проявляют наибольшее сходство с представителями родов Aeonium и Sedum. Полученные данные не противоречат кладистическим построениям. Изученные виды Aeonium balsamiferum и A. ciliatum, Monanthes anagensis и M. muralis входят в одну кладу Aeonium, занимая промежуточное положение между кладами Telephium (Sedum kamtschaticum) и Acre (S. palmeri).

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Г. М. Анисимова

Ботанический институт им. В. Л. Комарова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: galina0353@mail.ru
Россия, ул. Проф. Попова, 2, Санкт-Петербург, 197022

И. И. Шамров

Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена

Email: shamrov52@mail.ru
Россия, наб. р. Мойки, 48, Санкт-Петербург, 191186

Список литературы

  1. [Adonina] Адонина Н.П. 2000. Архитектоника жизненных форм растений семейства Crassulaceae DC. – Тр. Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. СПб. С. 139–150.
  2. [Anisimova] Анисимова Г.М. 2016. Строение пыльника, микроспорогенез и пыльцевое зерно у Kalanchoe nyikae (Crassulaceae). – Бот. журн. 101(12): 1378–1389.
  3. [Anisimova] Анисимова Г.М. 2020. Развитие и строение пыльника Sedum kamtschaticum и Sedum palmeri (Crassulaceae). – Бот. журн. 105(11): 1093–1110. https://doi.org/10.31857/S0006813620090021
  4. [Anisimova, Shamrov] Анисимова Г.М., Шамров И.И. 2018. Морфогенез гинецея и семязачатка у Kalanchoe laxiflora и K. tubiflora (Crassulaceae). – Бот. журн. 103(6): 675–694. https://doi.org/10.1134/S0006813618060017
  5. [Anisimova, Shamrov] Анисимова Г.М., Шамров И.И. 2021a. Строение гинецея и семязачатка у Sedum kamtschaticum и Sedum palmeri (Crassulaceae). – Бот. журн. 106(4): 50–68. https://doi.org/10.31857/S000681362104002
  6. [Anisimova, Shamrov] Анисимова Г.М., Шамров И.И. 2021b. Сравнительный анализ строения гинецея и семязачатка у некоторых видов Sedum и Kalanchoe (Crassulaceae). – Бюл. Главн. бот. сада. 4: 31–39. https://doi.org/10.25791/BBGRAN.04.2021.1097
  7. [Anisimova, Shamrov] Анисимова Г.М., Шамров И.И. 2022a. Формирование стенки пыльника у Aeonium balsamiferum и A. ciliatum (Crassulaceae). – Бот. журн. 107(6): 42–62. https://doi.org/10.31857/S0006813622060035
  8. Anisimova G.M., Shamrov I.I. 2022b. Anther wall formation in Aeonium balsamiferum and A. ciliatum (Crassulaceae). – Doklady Biological Sciences. 506(1): 160–171. https://doi.org/10.1134/S0012496622050027
  9. [Anisimova, Shamrov] Анисимова Г.М., Шамров И.И. 2023. Строение пыльника у Crassula ericoides, C. intermedia и C. multicava (Crassulaceae). – Бот. журн. 108(4): 22–36. EDN: OZEEKB. https://doi.org/10.31857/S0006813623040026
  10. Davis G.L. 1966. Systematic embryology of angiosperms. New York etc. 528 p.
  11. [Goncharova] Гончарова С.Б. 2006. Очитковые (Sedoideae, Crassulaceae) флоры Российского Дальнего Востока. Владивосток. 222 с.
  12. [Goncharova, Goncharov] Гончарова С.Б., Гончаров А.А. 2009. Молекулярная филогения и систематика цветковых растений семейства Толстянковых (Crassulaceae DC.). – Молекулярная биология. 43(5): 856–865.
  13. [Grigorieva, Britski] Григорьева В.В., Брицкий Д.А. 2001. Морфология пыльцы представителей подсемейства Sedoideae (Crassulaceae) – В кн.: Проблемы современной палинологии. Материалы XIII Российской палинологической конференции. Т. 1. Сыктывкар. С. 22–25.
  14. Ham R.C.H.J. van, t’Hart H. 1998. Phylogenetic relationships in the Crassulaceae inferred from chloroplast DNA restriction-site variation. – Amer. J. Bot. 85: 123–134.
  15. Han S., De Bi, Yi R., Ding H., Wu L., Kan X. 2022. Plastome evolution of Aeonium and Monanthes (Crassulaceae): insights into the variation of plastomic tRNAs, and the patterns of codon usage and aversion. – Planta. 256(2): 35. https://doi.org/10.1007/s00425-022-03950-y
  16. Hart H. 1974. The pollen morphology of 24 species of the genus Sedum L. – Pollen and Spores. 16(4): 373–387.
  17. [Kamelina] Камелина О.П. 2009. Систематическая эмбриология цветковых растений. Двудольные. Барнаул. 501 c.
  18. Mes T.H.M., van Brederode J., ‘t Hart H. 1996. Origin of the woody Macaronesian Sempervivoideae and the phylogenetic position of the East African species of Aeonium. – Bot. Acta. 109: 477–491.
  19. Mes T.H.M., Wijers G.-J., 't Hart H. 1997. Phylogenetic relationships in Monanthes (Crassulaceae) based on morphological, chloroplast and nuclear DNA variation. – J. Evol. Biol. 10: 193–216. https://doi.org/10.1046/j.1420-9101.1997.10020193.x
  20. Mes T.H.M., Wijers G.-J., 't Hart H. 2002. Phylogenetic relationships in Monanthes (Crassulaceae) based on morphological, chloroplast and nuclear DNA variation. – J. Evol. Biol. 10: 193–216. https://doi.org/10.1046/j.1420-9101.1997.10020193.x
  21. Mort M.E., Soltis D.E., Soltis P.S., Francisco-Ortega J., Santos-Guerra A. 2001. Phylogenetic relationships and evolution of Crassulaceae inferred from matK sequence data. – Amer. J. Bot. 88: 76–91.
  22. Mort M.E., Soltis D.E., Soltis P.S., Francisco-Ortega J., Santos-Guerra A. 2004. Phylogenetics and evolution of the Macaronesian clade of Crassulaceae inferred from nuclear and chloroplast sequence data. – Syst. Bot. 27(2): 272–288. https://doi.org/10.1943/0363-6445-27.2.271
  23. Mort M.E., O’Leary T.R., Carrillo-Reyes P., Nowell T., Archibald J.K, Randle Ch.P. 2010. Phylogeny and evolution of Crassulaceae: past, present, and future. – Schumannia 6. Biodiversity and Ecology. 3: 69–86.
  24. [Nikulin] Никулин В.Ю. 2017. Филогенетические отношения в роде Sedum L. (Crassulaceae J. St.-Hil.) и близких ему родах на основании сравнения нуклеотидных последовательностей ядерной и хлоропластной ДНК. Дисс… канд. биол. наук. Владивосток. 114 с.
  25. [Nikulin, Goncharov] Никулин В.Ю., Гончаров A.A. 2017. Молекулярно-филогенетическая характеристика Sedum (Crassulaceae) и близких ему родов на основании сравнения нуклеотидных последовательностей гена matK хлоропластной ДНК и его региона рибосомной ДНК. – Бот. журн. 102(3): 309–328.
  26. [Nikiticheva] Никитичева З.И. 1985. Семейство Crassulaceae – В кн.: Сравнительная эмбриология цветковых растений. Brunneliaceae–Tremandraceae. Л. С. 29–34.
  27. Nyffeler R. 1992. A taxonomic revision of the genus Monanthes Haworth (Crassulaceae). – Bradleya. 10: 49–82. https://doi.org/10.25223/brad.n10.1992.a5
  28. [Pausheva] Паушева З.П. 1974. Практикум по цитологии растений. М. 288 с.
  29. Sachs J. 1882. Text-book of botany morphological and physiological. Oxford. 980 p.
  30. [Shamrov] Шамров И.И. 2008a. Семязачаток цветковых растений: строение, функции, происхождение. М. 356 с.
  31. [Shamrov] Шамров И.И. 2008b. Формирование спорангиев высших растений. – Бот. журн. 93(12): 1817–1845.
  32. [Shamrov et al.] Шамров И.И., Анисимова Г.М., Бабро А.А. 2019. Формирование стенки микроспорангия пыльника и типизация тапетума покрытосеменных растений. – Бот. журн. 104(7): 1001–1032. https://doi.org/10.1134/S0006813619070093
  33. Shamrov I.I., Anisimova G.M., Babro A.A. 2020. Early stages of anther development in flowering plants. – Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation. 9(2): 1–10. https://doi.org/10.17581/bp.2020.09202
  34. Shamrov I.I., Anisimova G.M., Babro A.A. 2021. Tapetum types and forms in angiosperms. – Proceedings of the Latvian Academy of Sciences, Section B. – 75(3): 167–179. https://doi.org/10.2478/prolas-2021-0026
  35. Sin J.-H., Yoo Y.-G., Park K.-R. 2002. A palynotaxonomic studies of Korean Crassulaceae. – Korean J. Electron Microscopy. 32(4): 345–360.
  36. Smith G.M. 1938. Cryptogamic botany. New York; London. Vol. 2. 380 p.
  37. Teryokhin E.S., Batygina T.B., Shamrov I.I. 2002. New approach to classifying modes of microsporangium wall formation. – In: Embryology of flowering plants. Terminology and concepts. Enfield (NH), USA – Plymouth, UK. Vol. 1. P. 32–39.
  38. [Zhinkina et al.] Жинкина Н.А., Евдокимова Е.Е., Шамров И.И. 2022. Особенности строения пыльника у Codonopsis clematidea (Campanulaceae). – Бот. журн. 107(3): 287–301. https://doi.org/10.31857/S0006813621120115

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Строение цветка, тычинки и пыльника у Monanthes muralis (1–3, 5, 7) и M. anagensis (2, 6, 8): 1–3 – 6-членный (1), 7-членный (2) и 5-членный (3) цветки, видны железистые волоски на чашелистиках и лепестках; 4 – положение тычинок на цветоложе, внутренние тычинки имеют более длинные тычиночные нити; 5, 6 – строение тычинки (СЭМ), видны теки пыльника (3) и вертикальный шов в результате срастания микроспорангиев в верхней части пыльника (6); 7, 8 – строение пыльника в нижней (7) и средней (8) частях; an – пыльник, cn – связник, g – гинецей, p – лепесток, s – чашелистик, sg – рыльце, st – тычинка, st f – тычиночная нить, v b – проводящий пучок. Масштабная линейка, мкм: 1, 4 – 50; 2, 3, 7 – 20; 5, 6 – 100; 8 – 5.

Скачать (817KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Строение пыльника у Monanthes anagensis (поперечные срезы): 1–3 – строение пыльника: перед вскрыванием в средней области, сросшейся с тычиночной нитью (1), во вскрывшемся пыльнике – в свободной от тычиночной нити базальной части (2), в средней (3) и верхней (4) частях; в эндотеции и большинстве клеток пыльника формируются фиброзные утолщения, в клетках эпидермы и вокруг проводящего пучка выявляются танины; an – танины, cn – связник, p g – пыльцевое зерно, st f – тычиночная нить, tn – танины, v b – проводящий пучок. Масштабная линейка, мкм: 10.

Скачать (296KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Ранние стадии развития пыльника у Monanthes anagensis (поперечные срезы): 1, 2 – бугорок пыльника, деления инициалей микроспорангия, формирование клеток внутреннего тапетума, археспория и инициалей латеральных частей стенки; 3 – в результате деления археспориальной клетки образуются спорогенная (внутрь) и париетальная (наружу) клетки и затем благодаря формирующим делениям происходит увеличение их числа; 4 – образование слоя наружного тапетума и деления клеток наружного париетального слоя на эндотеций и средний слой, в клетках эпидермы выявляются танины; a c – археспориальная клетка, c i mc – центральная инициаль микроспорангия, e – эпидерма, en – эндотеций, i t – внутренний тапетум, l i w mc – инициали латеральной части стенки микроспорангия, l t – латеральный тапетум, m l – средний слой, o p l – наружный париетальный слой, o t – наружный тапетум, p c – париетальная клетка, s c – спорогенная клетка, s t – спорогенная ткань, tn – танины. Масштабная линейка, мкм: 10.

Скачать (288KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Начальные стадии развития пыльника у Monanthes muralis (поперечные срезы): 1–3 – бугорок пыльника, деления инициалей микроспорангия, формирование клеток внутреннего тапетума, археспория и инициалей латеральных частей стенки; 4 –периклинальные деления археспориальных клеток на спорогенные (внутрь) и париетальные (наружу) клетки; 5 – образование слоя тапетума с внутренней и латеральной сторон и начало делений клеток париетального слоя на наружный и внутренний слои, начало отложения танинов в эпидерме; a c – археспориальная клетка, c i mc – центральная инициаль микроспорангия, e – эпидерма, i p l – внутренний париетальный слой, i t – внутренний тапетум, l i w mc – инициали латеральной части стенки микроспорангия, l t – латеральный тапетум, o p l – наружный париетальный слой, o t – наружный тапетум, p c – париетальная клетка, s c – спорогенная клетка, tn – танины. Масштабная линейка, мкм: 5.

Скачать (286KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Строение стенки микроспорангия во время микроспорогенеза у Monanthes muralis (поперечные срезы): 1 – стенка микроспорангия перед мейозом; 2 – стенка микроспорангия во время профазы I мейоза, образование двух средних слоев; 3, 4 – стенка микроспорангия на стадии образования диад ядер (3) и схема пыльника в средней части (4), в клетках эпидермы накапливаются танины; e – эпидерма, en – эндотеций, m – микроспороцит, mc –микроспорангий, m l – средний слой, t – тапетум, tn – танины, v b – проводящий пучок. Масштабная линейка, мкм: 1–3 – 5; 4 – 100.

Скачать (447KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Строение стенки микроспорангия во время формирования тетрад микроспор и пыльцевого зерна у Monanthes anagensis (поперечные срезы): 1 – стенка микроспорангия во время формирования тетрад микроспор, начало дегенерации клеток среднего слоя, произошло разрушение стенок между клетками тапетума, на внутренней тапетальной мембране видны орбикулы; 2 – стенка микроспорангия на стадии одиночных микроспор, клетки среднего слоя почти разрушились, радиальные стенки клеток эндотеция утолщены, в тапетуме увеличиваются размеры протопластов, а сами клетки становятся сильно вакуолизированными; 3, 4 – стенка микроспорангия в месте стомиума, в области вскрывания клетки плотно сомкнуты, отложение танинов в клетках эпидермы (3) и схема пыльника в средней части (4); e – эпидерма, en – эндотеций, m l – средний слой, ms – микроспора, p g – пыльцевое зерно, t – тапетум, t ms – тетрада микроспор, tn – танины. Масштабная линейка, мкм: 1–3 – 10; 4 – 20.

Скачать (364KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Строение стенки микроспорангия во время формирования тетрад микроспор и пыльцевого зерна у Monanthes muralis (поперечные срезы): 1 – стенка микроспорангия во время формирования тетрад микроспор, начало дегенерации клеток наружного среднего слоя, произошло разрушение стенок между клетками тапетума, на внутренней тапетальной мембране видны орбикулы; 2 – стенка микроспорангия на стадии ранних одиночных микроспор, клетки внутреннего среднего слоя начинают разрушаться, радиальные стенки клеток эндотеция утолщены, в тапетуме увеличиваются размеры протопластов, а сами клетки становятся сильно вакуолизированными; 3 – стенка микроспорангия на стадии поздних одиночных микроспор, видны остатки клеток тапетума, произошло разрушение септ в теках, в области стомиума клетки плотно сомкнуты; 4 – стенка микроспорангия перед вскрыванием пыльника, происходят деления в микроспорах и образуются 2-клеточные пыльцевые зерна; 5 – схема вскрывшегося пыльника в средней части. На всех стадиях развития наблюдается отложение танинов в клетках эпидермы; e – эпидерма, en – эндотеций, m l – средний слой, ms – микроспора, p g – пыльцевое зерно, t – тапетум, t ms – тетрада микроспор, tn – танины. Масштабная линейка, мкм: 1–3 – 10; 4 – 20; 5 – 100.

Скачать (315KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Строение 3-бороздно-оровых пыльцевых зерен у Monanthes muralis (1–3) и M. anagensis (4–6): 1, 4 – вид пыльцевого зерна с экватора; 2, 5, 6 – общий вид пыльцевых зерен, видны апертуры; 3 – поверхность пыльцевого зерна. Масштабная линейка, мкм: 1 – 10; 2, 4–6 – 5; 3 – 1.

Скачать (721KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024