Генезис пыльников и оценка качества мужского гаметофита Quercus pubescens Willd. (Fagaceae)

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.

1. Методические аспекты палинологии / под ред. И.И. Нестерова – М.: Недра, 1987. – 223 с. – [Электронный ресурс]. – URL: https://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-metodicheskieosnovypalinologii.pdf

2. Камелина О.П. Систематическая эмбриология цветковых растений. Двудольные. – Барнаул: Изд-во «АRTИКА», 2009. – 501 с.

3. 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.

4. Кочкин М.А. Леса Крыма. – Симферополь: Крымиздат, 1952. – 99 с.

5. Кравец Е.А. Цитомиксис и его роль в регуляции фертильности растений // Онтогенез. – 2013. – Т. 44, № 3. – С. 147-165.

6. Круглова Н.Н. Оценка качества пыльцевых зерен цветковых растений (обзор) // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. – 2020. – Вып. 135. – С. 50-56. DOI: 10.36305/0513-1634-2020-135-50-56

7. Круглова Н.Н. Системный подход к морфогенезу пыльника цветковых растений // Plant Biology and Horticulture: theory, innovation. – 2023. – № 1 (166). – С.7-15. DOI: 10.36305/2712-7788-2023-1-166-7-15

8. 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.

9. Нарышкина Н.Н. Морфология пыльцы восточноазиатских представителей рода Quercus (Fagaceae) // Ботанический журнал. – 2015. – Т. 100, № 9. – С. 873-885.

10. Наумова Т.Н. Семейство Fagaceae // Сравнительная эмбриология цветковых растений. Winteraceae – Juglandaceae. – Ленинград: Наука, 1981. – 197-201.

11. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. – М.: Колос, 1990. – 283 с.

12. Плугатарь Ю.В. Леса Крыма – Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2015. – 385 с.

13. Шамров И.И. Факторы снижения семенной продуктивности у цветковых растений // Растительные ресурсы. – 2020. – Т. 56, вып. 1. – С. 4-15. DOI:10.31857/S0033994620010057

14. 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.

15. 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: 10.36305/2019-3-152-15-25

16. 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.

17. 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: 10.21178/2079–6080.2019.3.62

18. 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.

19. 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.v32i0.7033

20. Gothandam 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/BF03030674

21. Iwata-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.20.14.12.2774

22. Oshino 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-x

23. Pasta 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: 10.2788/038466

24. Rajo 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.x

25. Suzuki 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/s004970100071

26. Varela M.C, Valdiviesso T. Phenological phases of Quercus suber L. flowering // January Forest Genetics. – 1996. – Vol. 3 (2). – P. 93-102.

27. 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: 10.23910/1.2021.2480

28. Zhang 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