Ботанический журнал, 2020, T. 105, № 11, стр. 1093-1110

РАЗВИТИЕ И СТРОЕНИЕ ПЫЛЬНИКА SEDUM KAMTSCHATICUM И SEDUM PALMERI (CRASSULACEAE)

Г. М. Анисимова *

Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН
197376 Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 2, Россия

* E-mail: galina0353@mail.ru

Поступила в редакцию 23.03.2020
После доработки 18.05.2020
Принята к публикации 19.05.2020

Аннотация

Впервые изучены гистогенез тычинки и пыльника, микроспорогенез, развитие и строение стенки пыльника и пыльцевого зерна у Sedum kamtschaticum Fisch. и S. palmeri S. Watson. Подтверждается существующая точка зрения, согласно которой в субэпидермальном слое каждого микроспорангия развивающегося пыльника дифференцируется группа тяжей инициальных клеток (центральная и латеральные), которые образуют как слои стенки микроспорангия, так и сам археспорий, а затем париетальные и спорогенные клетки.

Исследование позволило выявить сходство и различия в развитии и строении пыльника у изученных видов. Черты сходства: двудольный тип формирование стенки микроспорангия, одинаковое число слоев в сформированной стенке (эпидерма, эндотеций, средний слой и тапетум), симультанный микроспорогенез, преимущественно тетраэдральные тетрады микроспор, 2-клеточные, 3-бороздно-оровые пыльцевые зерна. Аномальная пыльца, характеризующаяся меньшими размерами, деформацией, слабым формированием цитоплазмы и отсутствием ядра, обнаружена у обоих видов.

Полученные данные могут быть полезными для понимания эволюции структурных признаков пыльника рода Sedum и сем. Crassulaceae в целом. Изученные нами виды, вероятно, принадлежат к разным кладам полифилетического рода Sedum и им присущи некоторые черты различия. Хотя у обоих видов отмечено 2-слойное строение тапетума с латеральных и внутренней частей микроспорангия, у S. palmeri 2-слойный тапетум может быть и с наружной стороны. У S. kamtschaticum с дорсальной стороны, где слои стенки спорангия имеют париетальное происхождение, делятся не клетки тапетума, а клетки эндотеция и среднего слоя. Различия между видами касаются также особенностей строения эпидермы, эндотеция и тапетума. Полости эпидермальных клеток у S. kamtschaticum заполняются танинами, у S. palmeri танины выявляются в виде отдельных глобул. У S. kamtschaticum специализация клеток эндотеция становится заметной после стадии тетрад микроспор, тогда как у S. palmeri – лишь в период созревания пыльцевых зерен. Несмотря на то, что тапетум у обоих видов клеточный секреторный, особенности его реорганизации в постмейотический период различаются: у S. kamtschaticum происходит его реорганизация в амебоидный, а у S. palmeri тапетум развивается без реорганизации.

Ключевые слова: андроцей, пыльник, микроспорогенез, развитие и строение пыльцевого зерна, Crassulaceae, Sedum, Sedum kamtschaticum, S. palmeri

DOI: 10.31857/S0006813620090021

Список литературы

  1. [Anisimova] Анисимова Г.М. 2011. Репродуктивное состояние Kalanchoe tubiflora (Harv.) Hamet в коллекции БИН РАН. – Материалы V Международной научной конференции “Биологическое разнообразие. Интродукция растений”. 15–17 ноября 2011. СПб. С. 75–77.

  2. [Anisimova] Анисимова Г.М. 2012. Репродуктивное состояние Kalanchoe rosei (Crassulaceae) в условиях интродукции. – Материалы IV Международной школы для молодых ученых “Эмбриология, генетика и биотехнология”. 3–9 декабря 2012. Пермь. С. 5–7.

  3. [Anisimova] Анисимова Г.М. 2013. Репродуктивное состояние Kalanchoe laxiflora Baker (Crassulaceae) в условиях интродукции. – Труды XIII Съезда Русского ботанического общества. 16–22 сентября 2013. Т. 1. Тольятти. С. 7–8.

  4. [Anisimova] Анисимова Г.М. 2014. Развитие и строение пыльника у Kalanchoe laxiflora и K. tubiflora (Crassulaceae) в условиях интродукции. – Труды международной научной конференции “Ботаника: история, теория, практика (к 300-летию основания Ботанического института им. В.Л. Комарова Российской академии наук)”. СПб. С. 8–12.

  5. [Anisimova] Анисимова Г.М. 2016. Строение пыльника, микроспорогенез и пыльцевое зерно у Kalanchoe nyikae (Crassulaceae). – Бот. журн. 101 (12): 1378–1389.

  6. [Babro, Voronova] Бабро А.А., Воронова О.Н. 2018. Развитие мужских репродуктивных структур у Helianthus ciliaris и H. tuberosus (Asteraceae). – Бот. журн. 103 (9): 1093–1108. https://doi.org/10.7868/S0006813618090028

  7. [Batygina et al.] Батыгина Т.Б., Терехин Э.С., Алимова Г.К., Яковлев М.С. 1963. Генезис мужских спорангиев Gramineae и Ericaceae. – Бот. журн. 48 (8): 1108–1120.

  8. Bhandari N.N. 1968. Studies in the family Ranunculaceae. X. Embryology of Anemone L. – Phytomorphology. 18: 487–497.

  9. Bhandari N.N., Khosla R. 1982. Development and histochemistry of anther in Triticale cv. Tri-1. I. Some new aspects in early ontogeny. – Phytomorphology. 32 (1): 18–27.

  10. Budell B. 1964. Untersuchungen der Antherenentwicklung einiger Blȕtenpflanzen. – Zeitschr. Bot. 52 (1): 1–28.

  11. [Byalt] Бялт В.В. 2018. Биоразнообразие, систематика и география толстянковых (Crassulaceae) в Евразии. – Труды XIV Съезда Русского ботанического общества. Махачкала, 18–23 июня 2018. Т. 1. С. 20–23.

  12. Calie P.J. 1981. Systematic studies in Sedum section Ternata (Crassulaceae). – Brittonia. 33 (4): 498–507.

  13. Carniel K. 1961. Das Antherentapetum von Zea mays. – Ősterr. Bot. Zeit. 108 (1): 89–96.

  14. Claussen P. 1927. Űber das Verhalten des Antherentapetum bei einiger Monokotylen und Ranales. – Bot. Archiv Kőnigsberg. 18 (1–3): 1–27.

  15. Davis G.L. 1966. Systematic embryology of angiosperms. New York. 528 p.

  16. Echlin P. 1971. The role of the tapetum in microsporogenesis of angiosperms. – In: Pollen development and physiology. London. P. 41–62.

  17. Goebel K. 1905. Organography of plants. London. Vol. 2. 707 p.

  18. [Gontcharova] Гончарова С.Б. 2000. О таксономии представителей подсемейства Sedoideae (Crassulaceae) российского Дальнего Востока. 1. Роды Hylotelephium и Aizopsis. – Бот. журн. 85 (5): 121–128.

  19. [Gontcharova] Гончарова С.Б. 2006. Очитковые (Sedoideae, Crassulaceae) флоры Российского Дальнего Востока. Владивосток. 222 с.

  20. [Gontcharova, Gontcharov] Гончарова С.Б., Гончаров А.А. 2009. Молекулярная филогения и систематика цветковых растений семейства Толстянковых (Crassulaceae DC.). – Молекулярная биология. 43 (5): 856–865.

  21. [Grigorieva, Britski] Григорьева В.В., Брицкий Д.А. 2001. Морфология пыльцы представителей подсемейства Sedoideae (Crassulaceae). – Проблемы современной палинологии. Материалы XIII Российской палинологической конференции. Т. 1. Сыктывкар. С. 22–25.

  22. Ham R.C.H.J. van. 1995. Phylogenetic relationships in the Crassulaceae inferred from chloroplast DNA variation. – In: Evolution and systematics of the Crassulaceae. Leiden. P. 16–29.

  23. Hart H. 1974. The pollen morphology of 24 species of the genus Sedum L. – Pollen et Spores. 16 (4): 373–387.

  24. [Kamelina] Камелина О.П. 1981. Пыльник. – В кн.: Сравнительная эмбриология цветковых растений. Winteraceae-Juglandaceae. Л. С. 18–21.

  25. [Kamelina] Камелина О.П. 1994. Новый подход к классификации типов тапетума. – В кн.: Эмбриология цветковых растений. Терминология и концепции. СПб. Т. 1. С. 56–60.

  26. Kamelina O.P. 2002. New approach to the classification of tapetum types. – In: Embryology of flowering plants. Terminology and concepts. Enfield (NH), USA, Plymouth, UK. Vol. 1. P. 28–32.

  27. [Kamelina] Камелина О.П. 2009. Систематическая эмбриология цветковых растений. Двудольные. Барнаул. 501 с.

  28. [Koldaeva, Gontcharova] Колдаева М.Н., Гончарова С.Б. 2005. Морфолого-анатомическая характеристика семян некоторых представителей Sedoideae Berger (Crassulaceae DC.) флоры Российского Дальнего Востока. – Бот. журн. 90 (11): 1733–1744.

  29. Mayuzumi S., Ohba H. 2004. The phylogenetic position of Eastern Asian Sedoideae (Crassulaceae) as inferred from chloroplast and nuclear DNA sequences. – Syst. Bot. 29 (3): 587.

  30. Mort M.E., O’Leary T.R., Carillo-Reyes P., Nowell T., Archibald J.K., Randle C.P. 2010. Phylogeny and evolution of Crassulaceae: past, present, and future. – Biodiversity and Ecology. 3: 69–86.

  31. [Nikiticheva] Никитичева З.И. 1985. Семейство Crassulaceae. – В кн.: Сравнительная эмбриология цветковых растений. Brunneliaceae-Tremandraceae. Л. С. 29–34.

  32. [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: Дис. … канд. биол. наук Владивосток. 114 с.

  33. Pacini E. 2010. Relationships between tapetum, loculus, and pollen during development. – Int. J. Plant Sci. 171 (1): 1–11.

  34. [Pausheva] Паушева З.П. 1974. Практикум по цитологии растений. М. 288 с.

  35. Periasamy K., Swamy B.G.L. 1966. Morphology of anther tapetum in angiosperms. – Curr. Sci. 35 (17): 427–431.

  36. [Prokopiev] Прокопьев А.С. 2008. Биологические особенности видов рода Sedum в природе и в условиях интродукции в лесной зоне западной Сибири: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Томск. 22 с.

  37. Scott R.J., Spielman M., Dickinson H.G. 2004. Stamen structure and function. – Plant Cell. 16 (Suppl.): S46–S60.

  38. [Shamrov] Шамров И.И. 2008. Семязачаток цветковых растений: строение, функции, происхождение. М. 356 с.

  39. [Shamrov] Шамров И.И. 2015. Эмбриология и воспроизведение растений. СПб. 200 с.

  40. [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

  41. Sin J.-H., Yoo Y.-G., Park K.-R. 2002. A palynotaxonomic studies of Korean Crassulaceae. – Korean J. Electron Microscopy. 32 (4): 345–360.

  42. Subramanyam K. 1962. Embryology in relation to systematic botany, with particular reference to the Crassulaceae. – Plant Embryology. A Symposium. SCIR. New Delhi. P. 94–112.

  43. Subramanyam K. 1967. Some aspects of the embryology of Sedum chrysanthemum (Boissier) Raymond–Hamlet with a discussion on its systematic. – Phytomorphology. 17 (1–4): 240–247.

  44. 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.

  45. Tischler G. 1915. Die Periplasmodenbildung in den Antheren der Commelinaceen und Ausblicke aus das Verhalten der Tapetenzellen bei den übrigen Monocotylen. – Jarb. Wiss. Bot. 55 (1): 52–90.

  46. [Torshilova, Batygina] Торшилова А.А., Батыгина Т.Б. 2005. Развитие стенки пыльника тычиночного цветка Dioscorea nipponica (Dioscoreaceae). – Бот. журн. 90 (8): 1208–1215.

Дополнительные материалы отсутствуют.