booltБюллетень Государственного Никитского ботанического садаBulletin of the State Nikitsky Botanical Gardens0513-1634Federal State Funded Institution of Science “The Labour Red Banner Order Nikitsky Botanical Gardens – National scientific Center of the RAS”10.25684/0513-1634-2023-149-139-148boolt-791Research ArticleСТРУКТУРНАЯ БОТАНИКАSTRUCTURAL BOTANYГенезис пыльников и оценка качества мужского гаметофита Quercus pubescens Willd. (Fagaceae)Genesis of anthers and assessment of the quality of male gametophyte of Quercus pubescens Willd. (Fagaceae)ШевченкоС. В.ShevchenkoS. V.

Шевченко Светлана Васильевна.

298648, Республика Крым, Ялта, пгт Никита, спуск Никитский, 52

КузьминаТ. Н.KuzminaT. N.

Кузьмина Татьяна Николаевна.

298648, Республика Крым, Ялта, пгт Никита, спуск Никитский, 52

tnkuzmina@rambler.ruПлугатарьЮ. В.PlugatarYu. V.

Плугатарь Юрий Владимирович.

298648, Республика Крым, Ялта, пгт Никита, спуск Никитский, 52

КорсаковаС. П.KorsakovaS. P.

Корсакова Светлана Павловна.

298648, Республика Крым, Ялта, пгт Никита, спуск Никитский, 52

Никитский ботанический сад – Национальный научный центр РАНRussian Federation2023140220240149139148Copyright © Шевченко С.В., Кузьмина Т.Н., Плугатарь Ю.В., Корсакова С.П., 20242024Шевченко С.В., Кузьмина Т.Н., Плугатарь Ю.В., Корсакова С.П.Shevchenko S.V., Kuzmina T.N., Plugatar Y.V., Korsakova S.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://boolt.elpub.ru/jour/article/view/791

Представлены результаты анализа развития пыльников и мужского гаметофита тычиночных цветков Quercus pubescens Willd. (Fagaceae). Премейотический период генезиса пыльников Quercus pubescens Willd. (Fagaceae) происходит во внутрипочечном состоянии. В сформированном состоянии стенка микроспорангия образована эпидермисом, эндотецием, двумя рядами клеток среднего слоя и тапетумом. Тапетум – секреторного типа, его клетки двуядерные. Спорогенная ткань образована 3-4 рядами клеток. Между микроспороцитами были выявлены случаи цитомиксиса. Мейотический период развития пыльников отмечался в III декаде марта – I декаде апреля. Микроспорогенез у Quercus pubescens Willd. (Fagaceae) проходит по симультанный типу, с образованием тетрад микроспор, которые имеют различное пространственное расположение (тетраэдральное, изобилатеральное, крестообразное и линейное) микроспор. Переход к постмейотическому периоду, связанному с созреванием гаметофита, проходил, начиная со II декады апреля, и завершился созреванием зрелых пыльцевых зерен и пылением. Стенка зрелого микроспорангия образована эпидермисом, покрытым кутикулой, и эндотецием с фиброзными утолщениями клеточных стенок. Зрелые пыльцевые зерна двуклеточные, сферической формы, с тремя апертурами. В средних образцах пыльцы преобладают морфологически нормальные пыльцевые зерна, однако их доля варьирует в зависимости от высотного уровня произрастания и формы цветения. Установлено, что с увеличением высоты понижается доля морфологически нормальных пыльцевых зерен, при увеличении в процентном соотношении количества аномальной пыльцы. При этом доля стерильных пыльцевых зерен находится в пределах 3-6%. У поздней формы Quercus pubescens Willd. (Fagaceae), цветение которой происходило в конце I декады мая, отмечен более высокий потенциал фертильности пыльцевых зерен, по сравнению с ранней формой. В статье обсуждаются риски снижения репродуктивного потенциала мужской генеративной сферы.

The results of the analysis of the development of anthers and male gametophyte of staminate flowers of Quercus pubescens Willd. (Fagaceae) are presented. The premeiotic period of the genesis of Q. pubescens anthers occurs inside the bud state. The wall of formed microsporangium is formed the epidermis, endothecium, two rows of cells of the middle layer and tapetum. Tapetum is a secretory type. It cells are binucleated. The sporogenic tissue is formed by 3–4 rows of cells. Cases of cytomixis have been identified between microsporocytes. The meiotic period of anther development was observed in the III decade of March – I decade of April. Microsporogenesis in Q. pubescens proceeds according to a simultaneous type. Microspores in tetrads have different spatial arrangement (tetrahedral, isobilateral, cruciform and linear). The transition to the postmeiotic period associated with the maturation of the gametophyte took place starting from the second decade of April. The wall of a mature microsporangium is formed by epidermis covered with a cuticle and an endothecium. The cells of endothecium are with fibrous thickenings of the cell walls. Pollen grains of Q. pubescens are bicellular, spherical in shape with three apertures. Morphologically normal pollen grains predominate in the average pollen samples. Their proportion varies from the altitude level of growth and the form of flowering. It was found that increasing the height decreases the proportion of morphologically normal pollen grains, with an increase in the percentage of abnormal pollen. The proportion of sterile pollen grains is in the range of 3–6%. The late-flowering form оf Q. pubescens, which blooms at the end of the first decade of May, has a higher fertility potential of pollen grains compared to the early-flowering form. The article discusses the risks of reducing the generative potential of the male generative sphere.

мужская генеративная сферапыльникгенезисмикроспорогенезпыльцевое зернодуб пушистыйgenerative sphereanthergenesismicrosporogenesispollen grainQuercus pubescensReferencesМетодические аспекты палинологии / под ред. И.И. Нестерова – М.: Недра, 1987. – 223 с. – [Электронный ресурс]. – URL: https://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-metodicheskieosnovypalinologii.pdfМетодические аспекты палинологии / под ред. И.И. Нестерова – М.: Недра, 1987. – 223 с. – [Электронный ресурс]. – URL: https://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-metodicheskieosnovypalinologii.pdfКамелина О.П. Систематическая эмбриология цветковых растений. Двудольные. – Барнаул: Изд-во «АRTИКА», 2009. – 501 с.Камелина О.П. Систематическая эмбриология цветковых растений. Двудольные. – Барнаул: Изд-во «АRTИКА», 2009. – 501 с.Корсакова С. П. Фенологическая реакция Quercus pubescens Willd. на климатические изменения в условиях сухих субтропиков // Труды Карадагской научной станции им. Т.И. Вяземского – Природного заповедника РАН. – 2018, № 2 (6). – С. 30-46.Корсакова С. П. Фенологическая реакция Quercus pubescens Willd. на климатические изменения в условиях сухих субтропиков // Труды Карадагской научной станции им. Т.И. Вяземского – Природного заповедника РАН. – 2018, № 2 (6). – С. 30-46.Кочкин М.А. Леса Крыма. – Симферополь: Крымиздат, 1952. – 99 с.Кочкин М.А. Леса Крыма. – Симферополь: Крымиздат, 1952. – 99 с.Кравец Е.А. Цитомиксис и его роль в регуляции фертильности растений // Онтогенез. – 2013. – Т. 44, № 3. – С. 147-165.Кравец Е.А. Цитомиксис и его роль в регуляции фертильности растений // Онтогенез. – 2013. – Т. 44, № 3. – С. 147-165.Круглова Н.Н. Оценка качества пыльцевых зерен цветковых растений (обзор) // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. – 2020. – Вып. 135. – С. 50-56. DOI: 10.36305/0513-1634-2020-135-50-56Круглова Н.Н. Оценка качества пыльцевых зерен цветковых растений (обзор) // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. – 2020. – Вып. 135. – С. 50-56. DOI: 10.36305/0513-1634-2020-135-50-56Круглова Н.Н. Системный подход к морфогенезу пыльника цветковых растений // Plant Biology and Horticulture: theory, innovation. – 2023. – № 1 (166). – С.7-15. DOI: 10.36305/2712-7788-2023-1-166-7-15Круглова Н.Н. Системный подход к морфогенезу пыльника цветковых растений // Plant Biology and Horticulture: theory, innovation. – 2023. – № 1 (166). – С.7-15. DOI: 10.36305/2712-7788-2023-1-166-7-15Кузьмина Т.Н. Сезонная динамика роста и развития пыльников Jasminum fruticans L. (Oleaceae) в условиях Южного берега Крыма // Экосистемы. – 2022. – Т. 32. – С. 42-52.Кузьмина Т.Н. Сезонная динамика роста и развития пыльников Jasminum fruticans L. (Oleaceae) в условиях Южного берега Крыма // Экосистемы. – 2022. – Т. 32. – С. 42-52.Нарышкина Н.Н. Морфология пыльцы восточноазиатских представителей рода Quercus (Fagaceae) // Ботанический журнал. – 2015. – Т. 100, № 9. – С. 873-885.Нарышкина Н.Н. Морфология пыльцы восточноазиатских представителей рода Quercus (Fagaceae) // Ботанический журнал. – 2015. – Т. 100, № 9. – С. 873-885.Наумова Т.Н. Семейство Fagaceae // Сравнительная эмбриология цветковых растений. Winteraceae – Juglandaceae. – Ленинград: Наука, 1981. – 197-201.Наумова Т.Н. Семейство Fagaceae // Сравнительная эмбриология цветковых растений. Winteraceae – Juglandaceae. – Ленинград: Наука, 1981. – 197-201.Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. – М.: Колос, 1990. – 283 с.Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. – М.: Колос, 1990. – 283 с.Плугатарь Ю.В. Леса Крыма – Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2015. – 385 с.Плугатарь Ю.В. Леса Крыма – Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2015. – 385 с.Шамров И.И. Факторы снижения семенной продуктивности у цветковых растений // Растительные ресурсы. – 2020. – Т. 56, вып. 1. – С. 4-15. DOI:10.31857/S0033994620010057Шамров И.И. Факторы снижения семенной продуктивности у цветковых растений // Растительные ресурсы. – 2020. – Т. 56, вып. 1. – С. 4-15. DOI:10.31857/S0033994620010057Шамров И.И., Анисимова Г.М. Нарушения в морфогенезе семязачатка семени и возможные причины, приводящие к гетероспермии // Биологическое разнообразие. Интродукция растений: IV Международная. научная конференция (Санкт-Петербург, 5-8 июня 2007 г.): материалы конференции. – СПб., 2007. – С. 637-639.Шамров И.И., Анисимова Г.М. Нарушения в морфогенезе семязачатка семени и возможные причины, приводящие к гетероспермии // Биологическое разнообразие. Интродукция растений: IV Международная. научная конференция (Санкт-Петербург, 5-8 июня 2007 г.): материалы конференции. – СПб., 2007. – С. 637-639.Шевченко С.В., Плугатарь Ю.В. Репродуктивная биология цветковых растений и задачи рационального природопользования // Plant Biology and Horticulture: theory, innovation. – 2019. – №3 (152). – С. 15-25. DOI: 10.36305/2019-3-152-15-25Шевченко С.В., Плугатарь Ю.В. Репродуктивная биология цветковых растений и задачи рационального природопользования // Plant Biology and Horticulture: theory, innovation. – 2019. – №3 (152). – С. 15-25. DOI: 10.36305/2019-3-152-15-25Шевченко С.В., Ругузов И.А., Ефремова Л.М. Методика окраски постоянных препаратов метиловым зеленым и пиронином // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. – 1986. – Вып. 60. – C. 99-101.Шевченко С.В., Ругузов И.А., Ефремова Л.М. Методика окраски постоянных препаратов метиловым зеленым и пиронином // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. – 1986. – Вып. 60. – C. 99-101.Ярыш В.Л., Ярыш Г.Е. Анализ естественного возобновления в насаждениях дуба пушистого и дуба скального в Судакском лесоохотничьем хозяйстве // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. – 2019. – № 3. – С. 62-71. DOI: 10.21178/2079–6080.2019.3.62Ярыш В.Л., Ярыш Г.Е. Анализ естественного возобновления в насаждениях дуба пушистого и дуба скального в Судакском лесоохотничьем хозяйстве // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. – 2019. – № 3. – С. 62-71. DOI: 10.21178/2079–6080.2019.3.62Batygina T.B., Vasilyeva V.E. Periodization in the development of flowering plant reproductive structures: critical periods // Acta Biologica Cracoviensia. Series Botanica. – 2003. – Vol. 45, №1. – P. 27-36.Batygina T.B., Vasilyeva V.E. Periodization in the development of flowering plant reproductive structures: critical periods // Acta Biologica Cracoviensia. Series Botanica. – 2003. – Vol. 45, №1. – P. 27-36.Gómez Casero M.T., Dominguez-Vilches E., Galán C. Flowering phenology of Mediterranean "Quercus" species in different locations (Córdoba, SW Iberian Peninsula) // Acta Botanica Malacitana. – 2007. – Vol.32. – P. 127-146. DOI:10.24310/abm.v32i0.7033Gómez Casero M.T., Dominguez-Vilches E., Galán C. Flowering phenology of Mediterranean "Quercus" species in different locations (Córdoba, SW Iberian Peninsula) // Acta Botanica Malacitana. – 2007. – Vol.32. – P. 127-146. DOI:10.24310/abm.v32i0.7033Gothandam K.M., Kim E.S., Chung Y.Y. Ultrastructural study of rice tapetum under low-temperature stress // Journal of Plant Biology. – 2007. – Vol. 50 (4). – P. 396-402. DOI:10.1007/BF03030674Gothandam K.M., Kim E.S., Chung Y.Y. Ultrastructural study of rice tapetum under low-temperature stress // Journal of Plant Biology. – 2007. – Vol. 50 (4). – P. 396-402. DOI:10.1007/BF03030674Iwata-Higuchi M., Sakagami J.-I. Maruyama S. Effect of soil moisture stress at booting and flowering stages on pollen development, pollination and fertilization in upland NERICA cultivars // Australian Journal of Crop Science. – 2020. – Vol. 14 (12). – P. 1935-1941. DOI: 10.21475/ajcs.20.14.12.2774Iwata-Higuchi M., Sakagami J.-I. Maruyama S. Effect of soil moisture stress at booting and flowering stages on pollen development, pollination and fertilization in upland NERICA cultivars // Australian Journal of Crop Science. – 2020. – Vol. 14 (12). – P. 1935-1941. DOI: 10.21475/ajcs.20.14.12.2774Oshino T., Abiko M., Saito R., Ichiishi E., Endo M., Kawagishi-Kobayashi M., Higashitani A. Premature progression of anther early developmental programs accompanied by comprehensive alterations in transcription during high-temperature injury in barley plants // Molecular Genetics and Genomics. – 2007. – Vol. 278. – P. 31-42. DOI: 10.1007/s00438-007-0229-xOshino T., Abiko M., Saito R., Ichiishi E., Endo M., Kawagishi-Kobayashi M., Higashitani A. Premature progression of anther early developmental programs accompanied by comprehensive alterations in transcription during high-temperature injury in barley plants // Molecular Genetics and Genomics. – 2007. – Vol. 278. – P. 31-42. DOI: 10.1007/s00438-007-0229-xPasta S., de Rigo D., Caudullo G. Quercus pubescens in Europe: distribution, habitat, usage and threats // European Atlas of Forest Tree. – Luxembourg: Species Publisher: Publication Office of the European Union. – 2016. – P. 156-157. DOI: 10.2788/038466Pasta S., de Rigo D., Caudullo G. Quercus pubescens in Europe: distribution, habitat, usage and threats // European Atlas of Forest Tree. – Luxembourg: Species Publisher: Publication Office of the European Union. – 2016. – P. 156-157. DOI: 10.2788/038466Rajo F. J. R., Mendez J., Jato V. Factors affecting pollination ecology of Quercus anemophilous species in north-west Spain // Botanical Journal of the Linnean Society. – 2005. – Vol. 149 (3). – P.283-297. DOI:10.1111/j.1095-8339.2005.00460.xRajo F. J. R., Mendez J., Jato V. Factors affecting pollination ecology of Quercus anemophilous species in north-west Spain // Botanical Journal of the Linnean Society. – 2005. – Vol. 149 (3). – P.283-297. DOI:10.1111/j.1095-8339.2005.00460.xSuzuki K., Takeda H., Tsukaguchi T., Egawa Y. Ultrastructural study on degeneration of tapetum in anther of snap bean (Phaseolus vulgaris L.) under heat stress.// Sex Plant Reproduction. – 2001. – Vol.13. – P. 293-299. DOI: 10.1007/s004970100071Suzuki K., Takeda H., Tsukaguchi T., Egawa Y. Ultrastructural study on degeneration of tapetum in anther of snap bean (Phaseolus vulgaris L.) under heat stress.// Sex Plant Reproduction. – 2001. – Vol.13. – P. 293-299. DOI: 10.1007/s004970100071Varela M.C, Valdiviesso T. Phenological phases of Quercus suber L. flowering // January Forest Genetics. – 1996. – Vol. 3 (2). – P. 93-102.Varela M.C, Valdiviesso T. Phenological phases of Quercus suber L. flowering // January Forest Genetics. – 1996. – Vol. 3 (2). – P. 93-102.Yadav D. K., Meena Yogendra K., Bairwa L.N., Singh U., Bairwa S.K., Choudhary M.R., Singh A. Morphological, Physiologicalя and Biochemical Response to Low Temperature Stress in Tomato (Solanum lycopersicum L.) // A Review. International Journal of Bio-resource and Stress Management – 2021. – Vol.12 (6). – P. 706-712. DOI: 10.23910/1.2021.2480Yadav D. K., Meena Yogendra K., Bairwa L.N., Singh U., Bairwa S.K., Choudhary M.R., Singh A. Morphological, Physiologicalя and Biochemical Response to Low Temperature Stress in Tomato (Solanum lycopersicum L.) // A Review. International Journal of Bio-resource and Stress Management – 2021. – Vol.12 (6). – P. 706-712. DOI: 10.23910/1.2021.2480Zhang Z., Hu M., Xu W., Wang Y., Huang K, Zhang Ch., Wen J. Understanding the molecular mechanism of anther development under abiotic stresses // Plant Molecular Biology. – 2021. – Vol. 105. – P. 1-10. DOI: 10.1007/s11103-020-01074-zZhang Z., Hu M., Xu W., Wang Y., Huang K, Zhang Ch., Wen J. Understanding the molecular mechanism of anther development under abiotic stresses // Plant Molecular Biology. – 2021. – Vol. 105. – P. 1-10. DOI: 10.1007/s11103-020-01074-z

The authors declare that there are no conflicts of interest present.