Сравнительное изучение развития пыльника и пыльцевого зерна у ряда видов Dioscorea секции Stenophora (Dioscoreaceae)

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Сравнительный анализ развития пыльника и пыльцевого зерна у шести видов рода Dioscorea L. из секции Stenophora Uline (D. villosa, D. tokoro, D. nipponica, D. deltoidea, D. caucasica, D. balcanica) выявил общие и индивидуальные признаки у видов. Показано, что видам характерно наличие симультанного типа микроспорогенеза, тетраэдрального типа тетрад. У D. villosa, D. nipponica и D. deltoidea обнаружен также изобилатеральный тип тетрады. Строение сформированной и зрелой стенок пыльника сходно у видов. По совокупности индивидуальных особенностей строения и продолжительности функционирования тапетума, срокам появления запасных веществ в пыльцевом зерне изученные виды подразделяются на две группы: 1) D. caucasica, D. balcanica с более ранним (до мейоза микроспороцитов) началом развития крупных 3–4-ядерных клеток тапетума и более коротким периодом их функционирования (до стадии сильно вакуолизированной микроспоры), а также с более ранними сроками начала накопления запасных веществ в пыльцевом зерне – на момент завершения митотического деления ядра; 2) D. villosa, D. tokoro, D. nipponica, D. deltoidea с 2-ядерными клетками тапетума, коротким (D. villosa, D. tokoro) и длинным (D. nipponica, D. deltoidea) периодом его функционирования и с более поздним началом накопления запасных веществ в пыльцевом зерне – на момент перемещения генеративной клетки внутри вегетативной. Пыльцевые зерна у всех видов однобороздные, 2-клеточные, с хорошо развитой экзиной и 2-слойной интиной в области открытой апертуры.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Торшилова

Ботанический институт им. В. Л. Комарова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: altorsh62@mail.ru
Россия, ул. Проф. Попова, 2, Санкт-Петербург, 197022

Список литературы

  1. [Anisimova] Анисимова Г.М. 2019. Строение и развитие пыльника некоторых видов подрода Esula рода Euphorbia (Euphorbiaceae). – Бот. журн. 104(2): 3–22. https://doi.org/10.1134/S0006813619020017
  2. Asiedu R., Sartie A. 2010. Crops that feed the World 1. Yams. – Food Security. 2: 305–315. https://doi.org/10.1007/s12571-010-0085-0
  3. Burkill I.H. 1960. The organography and the evolution of the Dioscoreaceae, the family of the yams. – Bot. J. Linn. Soc. 56: 319–412. https://doi.org/10.1111/j.1095-8339.1960.tb02508.x
  4. Caddick L.R., Furness C.A., Stobart K.L., Rudall P.J. 1998. Microsporogenesis and pollen morphology in Dioscorealces and allied taxa. – Grana. 37: 321–336.
  5. Chung D.H., Chung G.Y. 2015. A taxonomic study of the genus Dioscorea L. (Dioscoreaceae) in Korea based on morphological characters. Korean J. Pl. – Taxon 45: 380–390. https://doi.org/10.11110/kjpt.2015.45.4.380
  6. Couto R.S., Martins A.C., Bolson M., Lopes R.C., Smidt E.C., Braga J.M.A. 2018. Time calibrated tree of Dioscorea (Dioscoreaceae) indicates four origins of yams in the Neotropics since the Eocene. – Bot. J. Linn. Soc. 188: 144–160. https://doi.org/10.1093/botlinnean/ boy052
  7. Firon N., Nepi M., Pacini E. 2012. Water status and associated processes mark critical stages in pollen development and functioning. – Annals of Botany. 109: 1201–1213. https://doi.org/10.1093/aob/mcs070
  8. Hsu K.M., Tsai J.L., Chen M.Y., Ku H.M., Liu S.C. 2013. Molecular phylogeny of Dioscorea (Dioscoreaceae in East and Southeast Asia. – Blumea. 58: 21–27. https://doi.org/10.3767/000651913X669022
  9. Govaerts R., Wilkin P., Saunders R.M.K. 2007. World checklist of Dioscoreales, yams and their allies. Royal Botanic Gardens, Kew, UK.
  10. [Kamelina] Камелина О.П. 1994. Новый подход к классификации типов тапетума. Эмбриология цветковых растений. Терминология и концепции. Т. 1. Генеративные органы цветка. СПб. С. 56–60.
  11. [Kamelina] Камелина О.П. 2000. Эмбриологические признаки в филогенетической систематике цветковых растений. – Бот. журн. 85(7): 22–33.
  12. [Kamelina] Камелина О.П. 2009. Систематическая эмбриология цветковых растений Т. 1. Двудольные. Барнаул. 501 с.
  13. Kawabe A., Myiashita N.T., Terauchi R. l997. Phylogenetic relationship among the section Stenophora in the genus Dioscorea based on the analysis of nucleotid sequence variation in the phosphoglucose izomeraie (Pgi) locus. – Genes genet syst. 72: 253–262.
  14. [Krasnaya…] Красная книга Российской Федерации (растения и грибы). 2008. М. 885 с.
  15. Liu X.T., Wang Z.Z., Xiao W., Zhao H.W., Hu J., Yu B. 2008. Cholestane and spirostane glycosides from the rhizomes of Dioscorea septemloba. – Phytochemistry. 69: 1411–1418. https://doi.org/10.1016/j.phyto chem.2007.12.014
  16. Mignouna H.D., Abang M.M., Asiedu R. 2007. Yams. – In: Kole C(ed) Genome mapping and molecular breeding in plants. Vol. 3. Pulses, sugar and tuber crops. Springer, Heidelberg. P. 271–296.
  17. [Pausheva] Паушева З.П. 1980. Практикум по цитологии растений. М. 255 с.
  18. [Petrova, Safina] Петрова Л.Р., Сафина Л.К. 1985. Семейство Dioscoreaceae. Сравнительная анатомия семян. Т. 1. Однодольные. Л. С. 133–135.
  19. [Poddubnaya-Arnoldi] Поддубная-Арнольди В.А. 1982. Характеристика семейств покрытосеменных растений по цитоэмбриологическим признакам. М. С. 352.
  20. Prain D., Burkill I.H. 1936. An account of the genus Dioscorea in the East. Part 1: The species which twine to the left. – Ann Roy Bot Gard. Calcutta. 14: 1–210.
  21. Price E.J., Wilkin P., Sarasan V., Fraser P.D. 2016. Metabolite profiling of Dioscorea (yam) species reveals underutilized biodiversity and renewable sources for high-value compounds. – Sci. Rep. 6: 29136. https://doi.org/10.1038/srep29136
  22. Rao A.W. 1953. Embryology of Dioscorea oppositifolia L. – Phytomorphology. 3(1, 2): 121–126.
  23. Schols P., Furness C.A., Wilkin P., Smets E., Cielen V., Huysmans S. 2003. Pollen morphology of Dioscorea (Dioscoreaceae) and its relation to systematics. – Bot. J. Linn. Soc. 43: 375–390. https://doi.org/10.1111/j.1095-8339.2003.00227.x
  24. Schols P., Wilkin P., Furness C.A., Huysmans S., Smets E. 2005. Pollen evolution in yams (Dioscorea: Dioscoreaceae). – Syst. Bot. 30: 750–758.
  25. Shah H.J., Lele S.S. 2012. In vitro propagation of Dioscorea alata var. purpurae. – Appl. Biochem. Biotechnol. 167: 1811–1817. https://doi.org/10.1007/ s12010-012-9658-z
  26. [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
  27. [Titova, Torshilova] Титова Г.Е., Торшилова А.А. 2015. К вопросу об эволюции морфологического типа семени у видов секции Stenophora рода Dioscorea (Dioscoreaceae). – Бот. журн. 100: 761–786. https://doi.org/10.1134/s0006 813615080013
  28. [Torshilova, Batygina] Торшилова А.А., Батыгина Т.Б. 2005. Развитие стенки пыльника тычиночного цветка Dioscorea nipponica (Dioscoreaceae). – Бот. журн. 90(8): 1208–1215.
  29. Vinogradova G., Torshilova A., Machs E. 2022. Flower morphology and phylogenetic analysis of some Dioscorea species of the section Stenophora (Dioscoreaceae). – Plant. Syst. Evol. 308: 42. https://doi.org/10.1007/s00606-022-01834-y
  30. Wilkin P., Schols P., Chase M.W., Chayamarit K., Furness C.A., Huysmans S., Rakotonasolo F., Smets E., Thapyai C. 2005. A plastid gene phylogeny of the Yam genus, Dioscorea: roots, fruits and Madagascar. – Systematic Botany. 30(4): 736–749.
  31. [Yurtsev, Yurtseva] Юрцев В.Н., Юрцева Н.С. 1973. Цитоэмбриологическое изучение диоскореи кавказской (Dioscorea caucasica Lipsky). – Доклады ТСХА. 195: 187–195.
  32. [Yurtsev, Yurtseva] Юрцев В.Н., Юрцева Н.С. 1982. Цитоэмбриологические особенности диоскореи балканской. – Биология, селекция и семеноводство лекарственных культур. С. 31–33.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Строение гнезд пыльников у видов Dioscorea на стадиях микроспороцитов и мейоза: 1 – фрагмент соцветия D. nipponica на начальных стадиях бутонизации; 2–7 – фрагменты гнезд на стадии микроспороцитов, сформированная стенка пыльника; 8–12 – фрагменты гнезд на стадии мейоза I. 2, 8 – D. villosa; 3 – D. tokoro; 4, 9 – D. nipponica;5, 10 – D. deltoidea; 6, 11 – D. caucasica; 7, 12 – D. balcanica; e – эпидермис; en – эндотеций; ml – средний слой; ms – микроспороцит; t – тапетум. Масштабная линейка: 1 – 1 мм; 2–4, 6–8, 11, 12 – 20 мкм; 5, 9, 10 – 10 мкм.

Скачать (110KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Строение гнезд пыльников у видов Dioscorea на стадиях тетрад и слабо вакуолизированных микроспор: 1 – фрагмент соцветия D. nipponica на стадии бутонов; 2–7 – фрагменты гнезд на стадии тетрад; 8–13 – фрагменты гнезд на стадии слабо вакуолизированных микроспор. 2, 8 – D. villosa; 3, 9 – D. tokoro; 4, 10 – D. nipponica; 5, 11 – D. deltoidea; 6, 12 – D. caucasica; 7, 13 – D. balcanica; e – эпидермис, en – эндотеций, m – микроспора, ml – средний слой, t – тапетум, tet – тетрада. Масштабная линейка: 1 – 1 мм; 2, 4, 6 – 20 мкм; 3, 7, 9, 10, 12 – 10 мкм.

Скачать (95KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Строение гнезд пыльников у видов Dioscorea на стадии сильно вакуолизированных микроспор. Последовательные стадии развития микроспоры и пыльцевого зерна: 1 – фрагмент соцветия D. nipponica на стадии раскрытия бутонов; 2–7 – фрагменты гнезд на стадии сильно вакуолизированных микроспор; 8–14 – последовательные стадии развития микроспоры (8 – невакуолизированная микроспора сразу после распада тетрад; 9, 10 – слабо вакуолизированная микроспора; 11–14 – сильно вакуолизированная микроспора); 15, 16 – стадии развития 2-клеточного пыльцевого зерна; 17 – гнездо зрелого пыльника с пыльцевыми зернами, демонстрирующее расположение пыльцевых зерен. 2, 15 – D. villosa; 3, 13 – D. tokoro; 4, 16, 17 – D. nipponica; 5, 9, 11, 12 – D. deltoidea; 6, 8, 14 – D. caucasica; 7, 10 – D. balcanica; e – эпидермис, en – эндотеций, ex – экзина, i – интина, m – микроспора, t – тапетум, v – вакуоль. Масштабная линейка: 1 – 1 мм; 2, 5–7; 17 – 20 мкм; 8 – 5 мкм; 9–16 – 10 мкм.

Скачать (90KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Строение гнезд зрелых пыльников у видов Dioscorea с пыльцевыми зернами: 1 – цветок D. nipponica; 2–7 – фрагменты гнезд зрелого пыльника. 2 – D. villosa; 3 – D. tokoro; 4 – D. nipponica; 5 – D. deltoidea; 6 – D. caucasica; 7 – D. balcanica; e – эпидермис, en – эндотеций, p g – пыльцевое зерно, st – тычинка. Масштабная линейка: 1 – 1 мм; 2, 6 – 25 мкм; 3 – 10 мкм; 4, 5, 7 – 20 мкм.

Скачать (54KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024