Что можно узнать о регуляции развития цветка, изучая его спонтанную изменчивость

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Закономерности развития цветка могут быть изучены при анализе его спонтанной изменчивости, наблюдаемой не только на внутривидовом уровне, но и в пределах одного растительного организма. При круговом расположении органов их число в круге (мерность) может быть нестабильным из-за колебаний размеров флоральной меристемы или варьирования в скорости ее пролиферации. К источникам меристических флуктуаций относится архитектура соцветия: цветки различного строения могут встречаться на осях разного порядка, меньшая стабильность характерна для истинно верхушечного цветка. Неодинакова устойчивость абаксиального и адаксиального доменов цветка. Например, в зигоморфном венчике бобовых наиболее стабилен адаксиальный лепесток, что хорошо согласуется с его эволюционной консервативностью в этом семействе. Более высокая по сравнению с другими кругами цветка изменчивость андроцея предположительно подчиняется общебиологической закономерности – повышению вариабельности структур, формирующихся в развитии позже. Корреляции между числами органов в разных кругах цветка могут быть использованы для определения характера его разметки. В одних таксонах каждый круг размечается под влиянием более проксимального круга (акропетальная разметка). В цветках других групп положение тычинок связано с гинецеем (базипетальная разметка андроцея). Также возможна разметка внутреннего круга андроцея под влиянием гинецея, а наружного под действием околоцветника. При спонтанных колебаниях строения цветка между мерностями кругов, связанных в ходе разметки, наблюдается более высокая корреляция.

Об авторах

А. А. Синюшин

Институт полеводства и овощного хозяйста

Автор, ответственный за переписку.
Email: sinjushinandrey@gmail.com
Максима Горког, 30, Нови Сад, 21101 Сербия

Список литературы

  1. Берг Р.Л. Стандартизирующий отбор в эволюции цветка //Бот. журн. 1956. Т. 41. № 3.С. 318–334.
  2. Непомнящая О.А. Строение цветкови направления их эволюции у видов рода Adoxa (Adoxaceae)// Бот. журн. 1984. Т. 69. № 8. С. 1030–1039.
  3. Ремизова М.В. Шаг вверх, два шага вниз: порядок заложения органов цветка// Онтогенез. 2019. Т. 50. № .6. С. 407–423. https://doi.org/10.1134/S0475145019060089
  4. Синюшин А.А. Эволюционная история цветка бобовых// Успехи современной биологии. 2021. Т. 141. № 1. С. 50–65. https://doi.org/ 10.31857/S0042132421010221
  5. Скобеева В.А. Изменчивость количественно-морфологическихпризнаков гаструляции амфибий и ее морфогенетическое значение. Дисс. … канд.биол. наук. М.: МГУ, 2011. 203 с.
  6. Тимонин А.К. Почему в эволюционно-морфологических построениях мы склонны замечать преимущественно редукции? // Журн. общ.биол. 1993. Т. 54. № 1. С. 104–114.
  7. Тиходеев О.Н. Классификацияизменчивости по факторам, определяющим фенотип: традиционные взгляды и их современнаяревизия // Экологическая генетика. 2013. Т. 11. № 3. С. 79–92.
  8. Хохряков А.П. Закономерности эволюции растений. Новосибирск: Наука, 1975. 202 с.
  9. Черданцев В.Г. Морфогенез и эволюция. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2003.360 с.
  10. Черданцева Е.М., Черданцев В.Г. Организация изменчивости сериально гомологичных структури ее связь с темпами роста (на примере ротового дискаличинок бурых лягушек) // Зоол. журн. 1995. Т. 74. № 4. С. 92–107.
  11. Чуб В.В. Роль позиционной информации в регуляции развитияорганов цветка и листовых серий побегов. М.: Бином. Лаборатория знаний,2010. 264 с.
  12. Чуб В.В.,Пенин А.А. Структура цветкаArabidopsis thaliana(L.) Heynh.: разметка положения органов // Онтогенез. 2004. Т. 35. № 4.С. 280–284.
  13. Чуб В.В., Юрцева О.В. Математическое моделирование формирования цветка у представителей семействаPolygonaceae// Бот. журн. 2007. Т. 92. № 1. С. 114–134.
  14. Abley K., Locke J.C.W., Ottoline Leyser H.M. Developmentalmechanisms underlying variable, invariant andplastic phenotypes // Ann. Bot.V. 117. № 5. P. 733–748. https://doi.org/10.1093/aob/mcw016
  15. Arber A. Theinterpretation of the flower: A study of some aspects ofmorphological thought // Biol. Rev. 1937. V. 12. № 2.P. 157–184. https://doi.org/10.1111/j.1469-185X.1937.tb01227.x
  16. Arnold V.I. Catastrophe theory. Heidelberg: Springer, 2003. 150p.
  17. Bateman R.M., Rudall P.J. The good, the bad, theugly: using naturally occurring terata to distinguish the possible fromthe impossible in orchid floral evolution // Aliso. 2006. V.22. № . 1. P. 481–496. https://doi.org/10.5642/aliso.20062201.38
  18. Batenburg L.H., Moeliono B.M. Oligomery andvasculature in the androecium ofMollugo nudicaulisLam. (Molluginaceae) //Acta Bot. Neerl. 1982. V. 31. № 3. P. 215–220. https://doi.org/10.1111/j.1438-8677.1982.tb01615.x
  19. Beer S.S., Beer A.S., Sokoloff D.D. Flower and inflorescence developmentinSalicornia(Chenopodiaceae) // Feddes Repert. 2010. V. 121. № 7–8. P. 229–247. https://doi.org/10.1002/fedr.201000024
  20. Bowman J.L., Moyroud E. Reflections onthe ABC model of flower development // Plant Cell. 2024.V. 36. P. 1334–1357. https://doi.org/10.1093/plcell/koae044
  21. Bradley D., Carpenter R., Copsey L.et al. Control of inflorescence architecture inAntirrhinum// Nature.1996. V. 379. № 6568. P. 791–797. https://doi.org/10.1038/379791a0
  22. Bull-Hereñu K.,Claßen-Bockhoff R. Open and closed inflorescences: more than simple opposites// J. Exp. Bot. 2011. V. 62. № 1. P. 79–88. https://doi.org/10.1093/jxb/erq262
  23. Bull-Hereñu K., dosSantos P., Toni J.F.G. et al. Mechanical forces in floraldevelopment // Plants. 2022. V. 11. № 5. P. 661. https://doi.org/10.3390/plants11050661
  24. Burkill I.H. On some variations in the number of stamensand carpels // Bot. J. Linn. Soc. 1895. V. 31.№ 214. P. 216–245. https://doi.org/10.1111/j.1095-8339.1895.tb00805.x
  25. Clark S.E., Running M.P., Meyerowitz E.M.CLAVATA3is a specific regulator of shoot and floralmeristem development affecting the same processes asCLAVATA1 //Development.1995. V. 121. P. 2057–2067. https://doi.org/10.1242/dev.121.7.2057
  26. Degtjareva G.V., Sokoloff D.D. Inflorescencemorphology and flower development inPinguicula alpinaandP. vulgaris(Lentibulariaceae: Lamiales): monosymmetric flowers are always lateral and occurrenceof early sympetaly // Org. Divers. Evol. 2012. V. 12.P. 99–111. https://doi.org/10.1007/s13127-012-0074-6
  27. Endress P.K. Floral phyllotaxis and floral evolution //Bot. Jahrb. Syst. 1987. V. 108. № 2–3. P. 417–438.
  28. Endress P.K. Symmetry in flowers: diversity and evolution // Int.J. Plant. Sci. 1999. V. 160. № S6. P. S3–S23. https://doi.org/10.1086/314211
  29. Haskell G. Variation in the number of stamens in thecommon chickweed // J. Genet. 1949. V. 49. P. 291–301. https://doi.org/10.1007/BF02986082
  30. Hsu H.C., Chen C.Y., Lee T.K. et al. Quantitativeanalysis of floral symmetry and tube dilation in an F2cross ofSinningia speciosa// Sci. Hort. 2015. V. 188.P. 71–77. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.03.019
  31. Landrein B., AbleyK., Formosa-Jordan P. et al. Plasticity and invariance of Arabidopsisinflorescence and floral shoot apical meristems in response to mineralnutrients // bioRxiv 2025.01.31.635844. https://doi.org/10.1101/2025.01.31.635844
  32. Luo D., Carpenter R., CopseyL. et al. Control of organ asymmetry in flowers ofAntirrhinum// Cell. 1999.V. 99. № 4. P. 367–376. https://doi.org/10.1016/s0092-8674(00)81523-8
  33. Martín-Trillo M., Cubas P. TCP genes: a family snapshot tenyear later // Tr. Plant Sci. 2010. V. 15. № 1. P. 31–39. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2009.11.003
  34. Matzke E.B. A morphologic study ofthe variations inStellaria aquaticawith special reference to symmetryand sterility // Bull. Torrey Bot. Club. 1929. V. 56.№ 9. P. 471–534. https://doi.org/10.2307/2485344
  35. Matzke E.B. Flower variations and symmetrypatterns inStellaria media, and their underlying significance // Am.J. Bot. 1932. V. 19. № 6. P. 477–507. https://doi.org/10.2307/2436072
  36. McKim S.M., Routier-Kierzkowska A.L., MonniauxM. et al. Seasonal regulation of petal number// Plant Physiol. 2017. V. 175. № 2. P. 886–903. https://doi.org/10.1104/pp.17.00563
  37. Meyen S.V. Plant morphology in its nomothetical aspects //Bot. Rev. 1973. V. 39. № 3.P. 205–260. https://doi.org/10.1007/BF02860118
  38. Notov A.A., Andreeva E.A. Monopodial rosette-forming Rosaceae – a model for teratological research// Int. J. Pl. Reprod. Biol. 2016. V. 8. P. 34–45.
  39. Reinhardt D., Pesce E.R.,Stieger P. et al. Regulationof phyllotaxis by polar auxin transport // Nature. 2003. V. 426. P. 255–260. https://doi.org/10.1038/nature02081
  40. Rozhnov S.V., Mirantsev G.V. Structural aberrations inthe cup in cladid crinoids from the Carboniferous of theMoscow Region // Paleontol. J. 2014. V. 48. № 12.P. 1243–1257. https://doi.org/10.1134/S0031030114120090
  41. Rudall P.J., Bateman R.M. Evolutionary change inflowers and inflorescences: evidence from naturally occurring terata // TrendsPlant Sci. 2003. V. 8. № 2.P. 76–82. https://doi.org/10.1016/s1360-1385(02)00026-2
  42. Schoute J.C. On pleiomery and meiomery in the flower. In:Recueil des Travaux Botaniques Néerlandais; Société Botanique Néerlandaise: Nimègue,The Netherlands, 1932. V. 29. P. 164–226.
  43. Sinjushin A.A., Karasyova T.A. Stability of floral structure in legumes (Leguminosae) with flag vs.non-flag blossom // Wulfenia. 2017. V. 24. P. 1–10.
  44. Sinjushin A.A., Ploshinskaya M.E. Flower development inLythrum salicariaL.,CupheaigneaA. DC. andC. hyssopifoliaKunth (Lythraceae): the makingof monosymmetry in hexamerous flowers // Wulfenia. 2020. V. 27.P. 303–320.
  45. Sinjushin A. Unequal stability of different parts in theflag blossom (Leguminosae) with notes on factors affecting variability ofpentamerous pentacyclic angiosperm flowers // Plant Syst. Evol. 2023. V.309. № 1. 1. https://doi.org/10.1007/s00606-022-01837-9
  46. Sinjushin A. How carpels affectstamens: evidence from stochastic meristic changes // SSRN. 2025. https://dx.doi.org/10.2139/ssrn.5194314
  47. Soule M.E. Allomeric variation. 1. The theory and some consequences //Am. Nat. 1982. V. 120. № 6. P. 751–764. https://doi.org/10.1086/284028
  48. Tian X.H., Zhao L., Ren Y., Zhang X.H. Number of floral organsinCircaeaster agrestis(Circaeasteraceae) andpossible homeosis among floral organs// Plant Syst. Evol. 2007. V. 265.P. 259–265. https://doi.org/10.1007/s00606-007-0524-3
  49. Tikhodeev O.N., Tikhodeeva M.Yu. Variability of the flower structure inEuropean starflower (Trientalis europaea L.) in natural populations // Russ.J. Ecol. V. 32. № 3. P. 225–230. https://doi.org/10.1023/A:1011370429718
  50. WangZ., Luo Y., Li X. et al. Genetic control offloral zygomorphy in pea (Pisum sativumL.) // Proc. Natl.Acad. Sci. USA. 2008. V. 105. № 30. P. 10414–10419. https://doi.org/10.1073/pnas.0803291105
  51. Wolfe L.M., Krstolic J.L. Floral symmetry and its influenceon variance in flower size // Am. Nat. 1999. V.154. № 4. P. 484–488. https://doi.org/10.1086/303249
  52. Worsdell W.C. The principles ofplant-teratology. V. 2. London: The Ray Society, 1916. 296 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025