The structure of individual variability of palynomorphological features of the genus Cestrum (Solanaceae). Typical form and deviations (morphoses)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The individual variability of morphological features of pollen of 55 species of the genus Cestrum (Solanaceae) was studied using light-optical and scanning electron microscopes. Typical pollen grains of the studied species are 3-colporate; the ora are equatorially elongated; in pollen of some species they form a continuous equatorial oral belt; the sculpture is psilate, striate, tuberculate, rugate. The scope and structure of variability of pollen morphological features (number and location of apertures and surface sculpture) in the studied samples of Cestrum species are described at the individual level and at the level of the genus as a whole. The variability of the studied pollen traits fits into continuous, regular, transitively ordered (taxon-nonspecific and rank-independent; over the boundaries of the relationship of taxa and homology of structures) geometric series. Pollen features are not informative enough to clarify the sectional division of the genus (all sections of the genus are palynomorphologically heterogeneous), although they can be used to diagnose individual species. The studied species cannot be divided into any distinct groups in accordance with the considered genus system — pollen signs overlap, their variability is parallel and transitive. The distinction of discrete features in a continuous variety is rather logical and requires a significant (from a theoretical point of view) reduction of the natural variety — the observed variability. Typical and atypical variability are combined into indivisible (continuous) and integral (ordered) series. Forms that may be typical in different taxa do not belong to different archetypes (body scheme) of different taxa, but together with atypical pollen forms are arranged in continuous and geometrically ordered transitive (parallel) morphological series. Indivisible (continuous) and holistic (ordered) series are combined typical and atypical variability in the forms of aperture arrangement. Different forms of apertures arrangement, which may be typical in different taxa, do not belong to different archetypes (the body scheme of different taxa), but, together with atypical forms of pollen, line up in continuous and geometrically ordered transitive (parallel) morphological series. The described properties of the structure of individual variability are considered from the perspective of a non-typological model of biological form (metamorphoses).

About the authors

A. E. Pozhidaev

Komarov Botanical Institute, RAS

Author for correspondence.
Email: pae62@mail.ru
Russian Federation, Prof. Popov St., 2, St. Petersburg, 197376

V. V. Grigorjeva

Komarov Botanical Institute, RAS

Email: grigorieva@binran.ru
Russian Federation, Prof. Popov St., 2, St. Petersburg, 197376

A. N. Semyonov

Komarov Botanical Institute, RAS

Email: grigorieva@binran.ru
Russian Federation, Prof. Popov St., 2, St. Petersburg, 197376

References

  1. Берг Л.С., 1922. Номогенез или эволюция на основе закономерностей. Петроград: Гос. изд-во. 306 с.
  2. Гете И.В., 2014. Научные сочинения. Т. 1. Образование и преобразование органических существ (морфология). М.: КМК. 696 с.
  3. Григорьева В.В., Пожидаев А.Е., Семенов А.Н., Брицкий Д.А., 2019. Морфологическая изменчивость пыльцы представителей рода Nicotiana (Solanaceae) // Бот. журн. Т. 104. № 6. С. 900—917. https://doi.org/10.1134/S0006813619060061
  4. Куприянов А.В., 2005. Предыстория биологической систематики: “народная таксономия” и развитие представлений о методе в естественной истории конца XVI — начала XVIII вв. СПб.: Изд-во ЕУСПб. 60 с.
  5. Линней К., 1989. Философия ботаники. М.: Наука. 456 с.
  6. Любарский Г.Ю., 2018. Происхождение иерархии: история таксономического ранга. М.: КМК. 659 с.
  7. Мейен С.В., 1978. Основные аспекты типологии организмов // Журн. общ. биологии. Т. 39. № 4. С. 495—508.
  8. Мирзоян Э.Н., 2013. Эволюция, эмбриология и генетика: Очерк истории проблемы соотношения онтогенеза и филогенеза. М.: Книжный дом “ЛИБРОКОМ”. 312 с.
  9. Оскольский А.А., 2001. О феноменологии биологического сходства // Гомологии в ботанике: опыт и рефлексия. Труды IX школы по теоретической морфологии растений “Типы сходства и принципы гомологизации в морфологии растений” (Санкт-Петербург, 31 января – 3 февраля 2001 г.) / Ред. Оскольский А.А., Соколов Д.Д., Тимонин А.К. СПб.: Санкт-Петербургский союз ученых. С. 100—118.
  10. Оскольский А.А., 2007. Таксон как онтологическая проблема // Линнеевский сборник. М.: Изд-во МГУ. C. 213—269.
  11. Павлинов И.Я., 2018. Основания биологической систематики: история и теория. Сборник трудов Зоологического музея МГУ. Т. 55. М.: Т-во науч. изд. КМК. 786 с.
  12. Пожидаев А.Е., 2015. Рефренная структура биологического многообразия и теория филогенеза // Палеоботанический временник. Приложение к журналу “Lethaea rossica. Российский палеоботанический журнал”. Вып. 2. М.: ГЕОС. С. 115—127.
  13. Пожидаев А.Е., Петрова Н.В., 2022. Структура изменчивости палиноморфологических признаков внутри рода Galeopsis L. Hjl. (Lamiaceae) и за его пределами в связи с идеей дивергентной морфологической эволюции // Журн. общ. биологии. Т. 83. № 3. С. 151—169.
  14. Пожидаев А.Е., Григорьева В.В., Семенов А.Н., 2023. Структура естественной изменчивости палиноморфологических признаков на примере некоторых видов Nierembergia и Bouchetia (сем. Solanaceae) и естественная система биомногообразия // Журн. общ. биологии. Т. 84. № 4. С. 279–295.
  15. Поздняков А.А., 2015. Философские основания классической биологии: Механизм в эволюционистике и систематике. М.: ЛЕНАНД. 304 с.
  16. Раутиан А.С., 2001. Апология сравнительного метода: о природе типологического знания // Гомологии в ботанике: опыт и рефлексия. Труды IX школы по теоретической морфологии растений “Типы сходства и принципы гомологизации в морфологии растений” (Санкт-Петербург, 31 января — 3 февраля 2001 г.) / Ред. Оскольский А.А., Соколов Д.Д., Тимонин А.К. СПб.: Санкт-Петербургский союз ученых. C. 73—80.
  17. Чайковский Ю.В., 2004. О природе случайности. М.: Центр системных исследований. 280 с.
  18. Чайковский Ю.В., 2018. Автопоэз. Опыт пособия тем, кто хочет понять эволюцию живого. М.: Т-во науч. изд. КМК. 560 с.
  19. Чупов В.С., 1972. О географической изменчивости числа лепестков у Anemone nemarosa L. и A. ranunculoides L. // Бот. журн. Т. 57. № 4. С. 950—954.
  20. Шелудякова М.Б., Григорьева В.В., Пожидаев А.Е., 2017. Морфология пыльцевых зерен представителей рода Scrophularia (Scrophulariaceae) // Бот. журн. Т. 102. № 3. С. 361—379.
  21. D’Arcy W.G., 1979. The classification of the Solanaceae // The Biology and Taxonomy of the Solanaceae / Eds Hawkes J.G., Lester R.N., Skelding A.D. L.: Academic Press. P. 3—48.
  22. D’Arcy W.G., 1991. The Solanaceae since 1976, with a review of its biogeography // Solanaceae III: Taxonomy, Chemistry, Evolution / Eds Hawkes J.G., Lester R.N., Nee M., Estrada N. Kew: Royal Botanic Gardens. P. 75—138.
  23. Barth O.M., Duarte S.G., 2008. Morfologia polínica de espécies arbóreas de Solanaceae do Estado de Santa Catarina, Brasil // Hoehnea. V. 35. № 3. P. 379—386.
  24. Benítez de Rojas M.C., D’Arcy W.G., 1998. The genera Cestrum and Sessea (Solanaceae: Cestreae) karyotypes of cestreae in Venezuela // Ann. Missouri Bot. Gard. V. 85. № 2. P. 273—351.
  25. Benítez de Rojas M., Laportte C., 2005. Morfología polínica de Sessea Ruiz y Pavón (Solanaceae: Cestreae) // Mem. Fund. La Salle de Cien. Nat. V. 64. № 161—162. P. 125—135.
  26. Clarke G.C.S., 1975. Irregular pollen grains in some Hypericum species // Grana. V. 15. № 1—3. P. 117—125. https://doi.org/10.1080/00173134.1975.11864626
  27. Erdtman G., 1952. Pollen Morphology and Taxonomy. Angiosperms. Stockholm: Almquist and Wiksell. 539 p.
  28. Francey P., 1935. Monographie du genre Cestrum L. // Candollea. V. 6. P. 46—398.
  29. Francey P., 1936. Monographie du genre Cestrum L. // Candollea. V. 7. P. 1—132.
  30. Gavrilova O., Britski D., Grigorieva V., Tarasevich V., Pozhidaev A., Leunova V., 2018. Pollen morphology of the genus Euonymus (Celastraceae) // Turczaninowia. V. 21. № 4. P. 188—206. https://doi.org/10.14258/turczaninowia.21.4.20
  31. Gentry J., Jr., 1986. Pollen studies in the Cestreae (Solanaceae) // Solanaceae: Biology and Systematics / Ed. D’Arcy W.G. N.-Y.: Columbia Univ. Press. P. 138—158.
  32. Hunziker A.T., 2001. Genera Solanacearum: The Genera of Solanaceae Illustrated, Arranged According to a New System. Ruggell: A.R.G. Gantner, Koeltz Scientific Books. 500 p.
  33. In Memoriam. С.В. Мейен: палеоботаник, эволюционист, мыслитель, 2007. М.: ГЕОС. 348 с.
  34. Nee M., 2001. An overview of Cestrum // Solanaceae V: Advances in Taxonomy and Utilization / Eds Berg R.G., van de, Barendse G.W.M., Weerden G.M., van der, Marinni C. Nijmegen: Nijmegen Univ. Press. P. 109—136.
  35. Olmstead R.G., Bohs L., Migid H.A., Santiago-Valentin E., Garcia V.F., Collier S.M., 2008. A molecular phylogeny of the Solanaceae // Taxon. V. 57. № 4. Р. 1159—1181.
  36. Pozhidaev A.E., 1993. Polymorphism of pollen in the genus Acer (Aceraceae). Isomorphism of deviant forms of angiosperm pollen // Grana. V. 32. № 1. P. 79—85. https://doi.org/10.1080/00173139509429028
  37. Pozhidaev A.E., 1995. Pollen morphology of the genus Aesculus (Hippocastanaceae). Patterns in the variety of morphological characteristics // Grana. V. 34. № 1. P. 10—20. https://doi.org/10.1080/00173139509429028
  38. Pozhidaev A.E., 1998. Hypothetical way of pollen aperture patterning. 1. Formation of 3-colpate patterns and endoaperture geometry // Rev. Palaeobot. Palynol. V. 104. № 1. P. 67—83.
  39. Pozhidaev A.E., 2000a. Hypothetical way of pollen aperture patterning. 2. Formation of polycolpate patterns and pseudoaperture geometry // Rev. Palaeobot. Palynol. V. 109. P. 235—254.
  40. Pozhidaev A.E., 2000b. Pollen variety and aperture patterning // Pollen and Spores: Morphology and Biology / Eds Harley M.M., Morton C.M., Blackmore S. Kew: Royal Botanic Gardens. P. 205—225.
  41. Pozhidaev A.E., 2002. Hypothetical way of pollen aperture patterning. 3. A family-based study of Krameriaceae // Rev. Palaeobot. Palynol. V. 127. № 1—2. P. 1—23. https://doi.org/10.1016/S0034-6667(02)00251-8
  42. Shishova M., Puzanskiy R., Gavrilova O., Kurbanniazov S., Demchenko K., et al., 2019. Metabolic alterations in male-sterile potato as compared to male-fertile // Metabolites. V. 9. № 2. Art. 24. https://doi.org/10.3390/metabo9020024
  43. Silva S.N., Carvalho A.M.V., de, Santos F.A.R., dos, 2003. Morphologia polinica de doze espécies de Cestrum L. (Solanaceae) da mata higrófila na Bahia, Brasil // Maringá. V. 25. P. 439—443.
  44. Stafford P., Knapp S., 2006. Pollen morphology and systematics of the zygomorphic-flowered nightshades (Solanaceae; Salpiglossideae sensu D’Arcy, 1978 and Cestroideae sensu D’Arcy, 1991, pro parte): A review // Syst. Biodivers. V. 4. № 2. P. 173—201. https://doi.org/10.1017/S1477200005001787
  45. Tellería M.C., Daners G., 2007. Intraspecific variation in the pollen exine sculpture of Jaborosa runcinata Lam. (Solanaceae) // Grana. V. 46. № 4. P. 268—273.
  46. Vignoli-Silva M., Batista-Franklim C.P.R., Menezes C.D.S., Mentz L.A., Mendonça C.B.F., Gonçalves-Esteves V., 2015. Pollen diversity in Cestrum L. (Solanaceae) from extra-Amazonian Brazil // Palynology. V. 39. № 1. P. 76—90. https://doi.org/10.1080/01916122.2014.936982

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences