Характеристика генеративной сферы Danae racemosa (Asparagaceae) в условиях интродукции на Крымском полуострове

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

В статье представлены результаты анализа генезиса генеративных структур вечнозеленого кустарника, интродуцированного на Южный берег Крыма – Danae racemosa (L.) Moench (Asparagaceae). Естественный ареал вида охватывает территории Турции, Сирии, Закавказье и Иран. Соцветия содержат цветки трех типов: тычиночные, обоеполые и пестичные. Цитоэмбриологический анализ генезиса генеративных структур D. racemosa показал, что основными признаками мужской генеративной сферы являются центростремительный тип формирования стенки микроспорангия, секреторный тапетум; сукцессивный тип микроспорогенеза, изобилатеральное или тетраэдральное расположение микроспор в тетрадах. Стенка зрелого пыльника сформирована уплощенными клетками эпидермиса и эндотецием с фиброзными утолщениями. Пыльцевые зерна у D. racemosa трехклеточные. Женская генеративная сфера представлена анатропными, битегмальными, медионуцеллятными семязачатками. Мегаспорогенез проходит с образованием линейной тетрады мегаспор. Зародышевый мешок развивается по Polygonum-типу. У всех цветков D. racemosa, независимо от их типа, на ранних этапах формируются зачатки мужской и женской генеративных сфер. В обоеполых цветках развиваются фертильные пыльники и семязачатки. В пыльце таких цветков преобладают морфологически нормальные пыльцевые зерна (более 70%). В тычиночных цветках женская генеративная сфера подвергается редукции на стадии мегаспороцита. В пестичных цветка стерилизация пыльников происходит на стадии микроспороцитов, однако пыльники сохраняются, и в некоторых случаях в них образуется небольшое количество пыльцы.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. Н. Кузьмина

Никитский ботанический сад – Национальный научный центр РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: tnkuzmina@rambler.ru
Россия, г. Ялта, Республика Крым

Список литературы

  1. WFO (World Flora Online). 2025. Asparagaceae Juss. http://www.worldfloraonline.org/taxon/wfo-7000000050 (доступ 29.11.2024)
  2. Bussmann R. W., Batsatsashvili K., Kikvidze Z., Paniagua-Zambrana N. Y., Khutsishvili M., Maisaia I., Sikharulidze Sh., Tchelidze D. 2020. Danae racemosa (L.) Moench, Ruscus hyrcanus Woron., Ruscus hypophyllum L. Asparagaceae. — In: Ethnobotany of the Mountain Regions of Far Eastern Europe. Springer Nature. https://doi.org/10.1007/978-3-319-77088-8_120-2
  3. Akhani H. 2006. Flora Iranica: Facts and figures and a list of publications by K. H. Rechinger on Iran and adjacent areas. — Rostaniha. 7(S2). 19–61. https://rostaniha.areeo.ac.ir/article_105943.html
  4. Masoudi M., Maivan H. Z., Mehrabian A. 2022. Abundance and occurrence of Danae racemosa growing in Hyrcanian forest understory in relation to static and dynamic environmental variables. — J. Wildlife Biodivers. 6(2): 1–21. https://wildlife-biodiversity.com/index.php/jwb/article/view/178
  5. Коба В. П., Герасимчук В. Н., Папельбу В. В., Сахно Т. М. 2018. Аннотированный каталог дендрологической коллекции Никитского ботанического сада. Симферополь. 304 с. https://www.elibrary.ru/mhoxkx
  6. Насудари А. А., Оганесян Э. Т., Коммпанцев В. А., Керимов Ю. Б. 1972. Полифенольные соединения Danae racemosa. — Химия природных соединений. 5: 647.
  7. Shahreari Sh., Khaki A., Ahmadi-Ashtiani H. R., Rezazadeh Sh., Hajiaghaei R. 2010. Effects of Danae racemosa on testostrone hormone in experimental diabetic rats. — J. Med. Plant. 9(35): 114–119. https://jmp.ir/article-1-275-en.html
  8. Fathiazad F., Hamedeyazdan S. 2015. Phytochemical analysis of Danae racemosa L. Moench leaves. — Pharm. Sci. 20(4): 135–140. https://ps.tbzmed.ac.ir/Article/PHARM_667_20140628085701
  9. Тарховский Ю. С., Ким Ю. А., Абдрасилов Б. С., Музафаров Е. Н. 2013. Флавоноиды: биохимия, биофизика, медицина. 2013. Пущино. 310 с.
  10. Maleki-Dizaji N., Fatemeh F., Garjani A. 2008. Antinociceрtive properties of extracts and two flavonoids isotated from leaves of Danae racemosa. — Arch. Pharm. Res. 30(12): 1536–1542. https://doi.org/10.1007/BF02977322
  11. Шевченко С. В., Плугатарь Ю. В. 2019. Исследования репродуктивной биологии семенных растений в Никитском ботаническом саду. — Сборник научных трудов ГНБС. 149: 177–198. https://doi.org/10.36305/0201-7997-2019-149-177-198
  12. Плугатарь Ю. В., Коба В. П., Герасимчук В. Н., Папельбу В. В. 2015. Дендрологическая коллекция арборетума Никитского ботанического сада – состояние и перспективы развития. — Достижения науки и техники АПК. 29(12): 50–54. http://www.agroapk.ru/70-archive/12-2015/1192-2015-12-15-ru
  13. Кордюм Е. Л., Глущенко Г. И. 1976. Цитоэмбриологические аспекты проблемы пола покрытосеменных. Киев. 199 с.
  14. Сравнительная эмбриология цветковых растений. Однодольные. Butomaceae–Lemnaceae. 1990. Ленинград. 332 c.
  15. Rudall P. J., Campbell G. 1999. Flower and pollen structure of Ruscaceae in relation to Aspidistreae and other Convallariaceae. — Flora. 194(2): 201–214. https://doi.org/10.1016/S0367-2530(17)30908-8
  16. Камелина О. П. 2011. Систематическая эмбриология цветковых растений. Однодольные. Барнаул. 192 с.
  17. Жинкина Н. А., Воронова О. Н. 2000. К методике окраски эмбриологических препаратов. — Бот. журн. 85(6): 168–171.
  18. Терехин Э. С., Батыгина Т. Б., Шамров И. И. 1993. Классификация типов стенки микроспорангия у покрытосеменных растений. Терминология и концепции. — Бот. журн. 78(6): 16–24.
  19. Шамров И. И. 1999. Семязачаток как основа воспроизведения цветковых растений: классификация структур. — Бот. журн. 84(10): 3–35.
  20. Шамров И. И. 2017. Морфологические типы семязачатков цветковых растений. — Бот. журн. 102(2): 129–146. https://doi.org/10.1134/S0006813617020016
  21. 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
  22. Круглова Н. Н. 2023. Системный подход к морфогенезу пыльника цветковых растений. — Plant Biology and Horticulture: theory, innovation (Биология растений и садоводство: теория, инновации). 1(166): 7–15. https://elibrary.ru/gzukqp
  23. Шевченко С. В., Ругузов И. А., Ефремова Л. М. 1986. Методика окраски постоянных препаратов метиловым зеленым и пиронином. — Бюллетень ГНБС. 60: 99–101.
  24. The confidence interval of a proportion. http://vassarstats.net/prop1.html (доступ 29.11.2024)
  25. Галушко Р. В. 1988. Ритм внутрипочечного развития средиземноморских древесных растений. — Сборник научных трудов Государственного Никитского ботанического сада. 106: 46–54.
  26. Кузьмина Т. Н. 2024. Морфология цветков и половой статус Danae racemosa (L.) Moench (Asparagaceae). — Субтропическое и декоративное садоводство. 54–65. https://elibrary.ru/iklhbn
  27. Song Y.-Y., Zhao Y.-Y., Liu J. X. 2018. Embryology of Polygonatum (Asparagaceae) and its systematic significance. — Phytotaxa. 350(3): 235–246. https://doi.org/10.11646/phytotaxa.350.3.3
  28. Ahmad N. M., Martin P. M., Vella J. M. 2008. Embryology of the dioecious Australian endemic Lomandra longifolia (Lomandraceae). — Aust. J. Bot. 56(8): 651–665. https://doi.org/10.1071/BT07222
  29. Rudall P. J. 1999. Flower Anatomy and Systematics of Comospermum (Asparagales). — Syst. Geogr. Pl. 68(1/2): 195–202. https://doi.org/10.2307/3668600
  30. Комар Г. А. 1983. Морфология семяпочек семейства Лилейных. — Бот. журн. 68(4): 417–427.
  31. Caporali E., Testolin R., Pierce S., Spada A. 2019. Sex change in kiwifruit (Actinidia chinensis Planch.): a developmental framework for the bisexual to unisexual floral transition. — Plant Reprod. 32(3): 323–330. https://doi.org/10.1007/s00497-019-00373-w
  32. Caporali E., Carboni A., Galli M. G., Rossi G., Spada A., Marziani Longo G. P. 1994. Development of male and female flower in Asparagus officinalis. Search for point of transition from hermaphroditic to unisexual developmental pathway. — Sex. Plant Reprod. 7(4): 239–249. https://doi.org/10.1007/BF00232743
  33. Ide M., Masuda K., Tsugama D., Fujino K. 2019. Death of female flower microsporocytes progresses independently of meiosis-like process and can be accelerated by specific transcripts in Asparagus officinalis. — Sci. Rep. 9: 2703. https://doi.org/10.1038/s41598-019-39125-1
  34. Резникова C. А. 1984. Цитология и физиология развивающегося пыльника. М. 272 с.
  35. Chawla M., Verma V., Kapoor M., Kapoor S. 2017. A novel application of periodic acid–Schiff (PAS) staining and fluorescence imaging for analysing tapetum and microspore development. — Histochem. Cell Biol. 147(1): 103–110. https://doi.org/10.1007/s00418-016-1481-0
  36. Suzuki K., Takeda H., Tsukaguchi T., Egawa Y. 2001. Ultrastructural study on degeneration of tapetum in anther of snap bean (Phaseolus vulgaris L.) under heat stress. — Sex. Plant Reprod. 13(6): 293–299. https://doi.org/10.1007/s004970100071
  37. Oshino T., Abiko M., Saito R., Ichiishi E., Endo M., Kawagishi-Kobayashi M., Higashitani A. 2007. Premature progression of anther early developmental programs accompanied by comprehensive alterations in transcription during high-temperature injury in barley plants. — Molecular Genetics and Genomics. 278(1): 31–42. https://doi.org/10.1007/s00438-007-0229-x
  38. Экспериментальная цитоэмбриология растений. 1971. Кишинев. 145 с.
  39. Nugent J. M., Byrne T., McCormack G., Quiwa M., Stafford E. 2019. Progressive programmed cell death inwards across the anther wall in male sterile flowers of the gynodioecious plant Plantago lanceolata. — Planta. 249(3): 913–923. https://doi.org/10.1007/s00425-018-3055-y
  40. Yang X., Liang W., Chen M., Zhang D., Zhao X., Shi J. 2017. Rice fatty acyl-CoA synthetase OsACOS12 is required for tapetum programmed cell death and male fertility. — Planta 246(1): 105–122. https://doi.org/10.1007/s00425-017-2691-y
  41. Gothandam K. M., Kim E. S., Chung Y. Y. 2007. Ultrastructural study of rice tapetum under low-temperature stress. — J. Plant Biol. 50(4): 396–402. https://doi.org/10.1007/BF03030674
  42. Vijayaraghavan M. R., Ratnaparkhi Sh. 1979. Histological dynamics of anther tapetum in Heuchera micrantha. — Proc. Indian Acad. Sci. 88B-II(4): 309–316. https://www.ias.ac.in/public/Volumes/plnt/088/04/0309-0316.pdf
  43. Du K., Xiao Y., Liu Q., Wu X., Jiang J., Wu J., Fang Y., Xiang Y., Wang Y. 2019. Abnormal tapetum development and energy metabolism associated with sterility in SaNa-1A CMS of Brassica napus L. — Plant Cell Rep. 38(5): 545–558. https://doi.org/10.1007/s00299-019-02385-2
  44. Avalos A. A., Zini L. M., Ferrucci M. S., Lattar E. C. 2019. Anther and gynoecium structure and development of male and female gametophytes of Koelreuteria elegans subsp. formosana (Sapindaceae): Phylogenetic implications. — Flora. 255: 98–109. https://doi.org/10.1016/j.flora.2019.04.003
  45. Орел Л. И., Казачковская Е. Б. 1991. Эмбриологическая гетерогенность как причина снижения семенной продуктивности Medicado sativa (Fabaceae). — Бот. журн. 76(2): 161–172.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Цветки Danae racemosa (продольный срез): 1 – тычиночный цветок; 2 – обоеполый (среднестолбчатый) цветок; 3 – пестичный (длинностолбчатый) цветок (an – пыльники; st – рыльце пестика; ov – завязь). Масштабная линейка – 1 мм.

Скачать (108KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Поперечные срезы микроспорангиев Danae racemosa на ранних стадиях развития: 1 – примордий пыльника на стадии археспориальных клеток; 2–6 – дифференциация клеточных слоев стенки микроспорангия; 7 – сформированный пыльник; 8 – дегенерации пыльников у пестичного (длинностолбчатого) цветка (ac – археспориальная клетка; e – эпидерма; en – эндотеций; ml – средний слой; ppc – первичные париетальные клетки; sc – спорогенные клетки; spc – вторичный париетальный слой; t – тапетум). Масштабная линейка: 1–7 – 10 мкм; 8 – 20 мкм.

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Поперечные срезы микроспорангиев Danae racemosa в ходе мейотического (1, 2) и постмейотического периодов развития (3–7) и зрелые пыльцевые зерна (8): 1–3 – микроспорогенез; 4 – молодые микроспоры; 5 – вакуолизированные микроспоры; 6 – формирование двухклеточных пыльцевых зерен; 7 – стенка зрелого микроспорангия и трехклеточные пыльцевые зерна (8) (e – эпидерма; en – эндотеций; m – микроспоры; ml – средний слой; msc – микроспороциты; pg – пыльцевые зерна; t – тапетум; tm ― тетрады микроспор). Масштабная линейка – 10 мкм.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Семязачатки Danae racemosa на ранних стадиях развития: 1–3 – примордий семязачатка на стадии археспориальной клетки; 4 – дегенерация семязачатка; 5, 6 семязачаток на стадии мегаспороцита и дифференциации интегументов (ac – археспориальная клетка; ii – внутренний интегумент; iii – инициаль внутреннего интегумета; ioi – инициаль наружного интегумента; ms – мегаспороцит, n – нуцеллус; o i – наружный интегумент). Масштабная линейка – 10 мкм.

Скачать (815KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Семязачатки Danae racemosa в период мегаспорогенеза (1, 2), зрелого зародышевого мешка (3–5) и продольный срез дегенерированной завязи тычиночного цветка (6) (ap – антиподы, ch – халаза, cln – клетки латеральной зоны нуцеллуса, ea – яйцевой аппарат, es – зародышевый мешок, f – фуникулус, ii – внутренний интегумент, oi – наружный интегумент, mgs – мегаспора, n – нуцеллус, pn – полярное ядро). Масштабная линейка: 1 – 4 – 10 мкм; 5 – 20 мкм; 6 – 50 мкм.

Скачать (839KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025