Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation Preprint Article first published online: 23 NOV 2017 | DOI: 10.17581/bp.2017.06202
Anther morphology and pollen development in Trollius ledebourii Rchb. (Ranunculaceae)
Liubov V. Buglova & Olga Y. Vasiljeva
Central Siberian Botanical Garden, SB RAS, Novosibirsk 630090 Russia
The paper focuses on anther structure, pollen mother cells meiosis, tapetum, post-meiotic pollen development and development abnormalities of all its
structures in Trollius ledebourii Rchb. (Ranunculaceae). Microsporangium layers were established to develop centripetally; meiosis is synchronous within one locules,
but considerably prolonged within one flower. Cell walls developed simultaneously. Type and frequency of abnormalities were determined to depend on stamen
location in receptacle spiral. Abnormalities of meiotic spindle functioning as forming tetrads with various chromosome set or even apoptosis were registered
only in the first anther row. They may result in 100 % pollen sterility. Fertility and vitality of rape pollen were estimated. The procedure of pollen loss evaluation
has been proposed. We pioneered to reveal in Ranunculaceae irregular shift of some part of archesporial cells to sterile development with appearing tapetal-like
cells, but larger and shorter-living. They are defined as trabeculas and may serve additional nutrition for meiocytes.
Буглова Л.В., Васильева О.Ю. Структура пыльника и развитие пыльцы у Trollius ledebourii Rchb. (Ranunculaceae).
Ranunculaceae). В статье описаны структуры пыльников и тапетума, мейоз материнских клеток пыльцы, постмейотическое развитие пыльцы и ее аномалии у Trollius ledebourii Rchb.
(Ranunculaceae). Клеточные слои развиваются центростремительно; мейоз синхронен в пределах микроспорангия, но значительно растянут в пределах одного цветка. Развитие клеточной стенки симультанное. Было установлено,
что тип и частота аномалий зависят от положения тычинок на спирали цветоложа. Аномалии функционирования веретена деления, приводящие к формированию тетрад с различным набором хромосом, а так же
апоптоз регистрировались только в первом ряду пыльников. Эти явления могут привести к 100 % стерильности пыльцы. Выполнен учет фертильности и жизнеспособности пыльцы, предложена процедура оценки потерь
пыльцы. Мы впервые обнаружили в семействе Ranunculaceae сдвиг некоторой части археспориальных клеток к стерильному развитию с образованием клеток похожих на тапетум, но более крупных и с меньшим периодом
существования. Они идентифицированы как трабекулы и могут служить дополнительным питанием для мейоцитов.
Batygina, T.B. (ed.) 1994. Embryology of Flowering Plants. Terminology and concepts. Generative organs of flower. Vol. 1. Mir i Sem’ya, St-Peterburg, 518 pp. (in Russian) [Эмбриология цветковых растений. Терминололгия и концепции. Генеративные органы цветка. / под ред. Т.Б. Батыгиной. С-Петербург: Мир и семья. Т. 1. 518 с.].
Bhandari, N.N. 1971. Embryology of the Magnoliales and comments on their relationships. Journal of the Arnold Arboretum 52(2):285–304.
Bhandari, N.N. 1984. The microsporangium. In: Embryology of angiosperms (B.M. Johry, ed.), pp. 53–121, University of Delhi, Delhi.
Buglova, L.V. 2011a. Rhythm of flowering of some Trollius L. species in Novosibirsk region. Vestnik Irkutskoi gosudarstvennoi sel’skohozyaistvennoi akademii 44(3):35–41 (in Russian). [Буглова Л.В. 2011. Ритмы цветения некоторых видов Trollius L. в условиях Новосибирска // Вестник ИрГСХА. Вып. 44, № 3. С. 35–41].
Buglova, L.V. 2011b. Histochemical study of ovules of two species of Trollius (Ranunculaceae). Rastitel’nyi mir Asiatskoi Rossii 2(8):100–103 (in Russian). [Буглова Л.В. 2011. Гистохимическое исследование семязачатка двух видов Trollius (Ranunculaceae) // Растительный мир азиатской России. № 2(8). С. 100–103].
Buglova, L.V., O.V. Kuznetsova & Y.G. Nekrashevich 2011. Biological peculiarities of seeds in some special of Trollius L. and Paeonia L. Uchenye Zapiski Zabaikal’skogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta. Seriya Estestvennye nauki 1(36):151–157 (in Russian). [Буглова Л.В., Кузнецова О.В., Некрашевич Я.Г. Биологические особенности семян некоторых видов Trollius L. и Paeonia L. // Ученые записки ЗабГПУ, сер. Естественные науки. 2011. № 1(36). С. 151–157].
Buglova, L.V. 2015. The study pollen grain fertility, viability and its preservation period at the genus Trollius (Ranunculaceae). Botanichskii Zhurnal 100(3):270–277 (in Russian). [Буглова Л.В. 2015. Фертильность, жизнеспособность и оптимальные сроки хранения пыльцы представителей рода Trollius (Ranunculaceae) // Ботанический журнал. Т. 100, №3. С. 270–277].
Buglova, L.V. & A.A. Krasnikov 2015. Abnormalities in meiosis and pollen development in Trollius ledebourii (Ranunculaceae). Botanichskii Zhurnal 100(12):1269–1276 (in Russian). [Буглова Л.В., Красников А.А. Нарушения в ходе микроспорогенеза и микрогаметогенеза у Trollius ledebourii (Ranunculaceae) // Ботанический журнал. Т. 100, № 12. С. 1269–1276].
Buglova, L.V. 2016. Microsporangium wall structure in Trollius ledebourii (Ranunculaceae). Rastitel’nyi mir Asiatskoi Rossii 1(21):65–69 (in Russian) [Л.В. Буглова. 2016. Строение стенки микроспорангия у Trollius ledebourii (Ranunculaceae) // Растительный мир азиатской России. № 1(21). С. 65–69].
Doroszewska, A. 1967. Chromosomes of some Trollius species. Acta Societatis Botanicorum Poloniae 36:567–577. CrossRef
Doroszewska, A. 1974. The genus Trollius L. A taxonomical study (Monographiae botanica, vol. 41), Polskie Towarzystwo Botaniczne, Warszawa, 167 pp.
Feyberg, T.E. 1987. Verbenaceae family. Bignoniaceae family. In: Comparative embryology of flowering plants. Davidiaceae–Asteraceae (M.C. Jakovlev, ed.), pp. 219–225, 259–264. Nauka, Leningrad (in Russian). [Фейберг Т.Е. 1987. Семейство Verbenaceae. Семейство Bignoniaceae // Сравнительная эмбриология цветковых растений. Davidiaceae–Asteraceae / под ред. М.С. Яковлева. Л.: Наука. С. 219–225, 259–264].
Friesen, N.V. 2003. Trollius L. In: Flora of Siberia. Vol. 6. (L.I. Malyschev & G.A. Peschkova, eds.), pp. 98–103. Enfield, United States.
Jang, M.Y. & K. Heo 2005. Reproductive morphology of Megaleranthis saniculifolia Ohwi (Ranunculaceae) and its systematic implications. Journal of Plant Biology 48(1):128–135. CrossRef
Kadota, Y. 1987. Genus Trollius L. (Ranunculaceae) in Japan. Bulletin of the National Science Museum. Series B: Botany 13(3):107–121.
Kamelina, O.P., & A.K. Dzevaltovsky 1987. Family Lamiaceae. In: Comparative embryology of flowering plants. Davidiaceae–Asteraceae (M.C. Jakovlev, ed.), pp. 225–236. Nauka, Leningrad (in Russian). [Камелина О.П., Дзевалтовский А.К. 1987. Семейство Lamiaceae. Сравнительная эмбриология цветковых растений. Davidiaceae–Asteraceaе. Л.: Наука. С. 225–236].
Kamelina, O.P. 2009. The systematic embryology of flowering plants. Dicots. Izdatelstvo Arktika, Barnaul, 501 pp. (in Russian). [Камелина О.П. 2009. Систематическая эмбриология цветковых растений. Двудольные. Барнаул: Изд-во “Арктика”. 501 с.].
Kerr, J.F. 1971. Shrinkage necrosis: a distinct mode of cellular death. Journal of Pathology 105(1):13–20. CrossRef
Kim, M.Y. & S.T. Lee 1987. Palynotaxonomic relationship of Megaleranthis saniculifolia Ohwi to the relative species (Ranunculaceae). Korean Journal of Plant Taxonomy 17(1):13–20.
Lee, S.T. 1990. On the taxonomic position of Trollius chosenensis Ohwi (Ranunculaceae). Korean Journal of Plant Taxonomy 20(1):1–8.
Li, L.Q. & M. Tamura 2001. Trollius L. In: Flora of China. (Caryophyllaceae through Lardizabalaceae). Vol. 6. (Wu, Z.Y., P.H. Raven & D.Y. Hong, eds.), pp. 137–142, Science Press & Missouri Botanical Garden Press, St. Louis, Beijing.
Luferov, A.N. 1995. Globeflower – Trollius L. In: Vascular plants of the Soviet Far East, Vol. 7 (S.S. Charkevicz, ed.), рр. 15–21. Nauka, St.–Petersburg (in Rusian) [Луферов А.Н. 1995. Купальница – Trollius L. // Сосудистые растения советского Дальнего востока. СПб.: Наука. Т. 7. С. 15–21].
Malyshev, L.I. 2012. Ranunculaceae family. In: Conspectus florae Rossiae asiaticae: plantae vasculares (K.S. Baikov, ed.), pp. 20–35, Izdatel’stvo Sibirskogo otdelenia RAN, Novosibirsk (in Russian). [Малышев Л.И. 2012. Семейство Ranunculaceae. Конспект флоры Азиатской России: сосудистые растения Новосибирск: Изд-во СО РАН. С. 20–35].
Prosina, M.N. 1960. Botanical microtechnique. Nauka, Moscow, 199 pp. (in Russian). [Прозина М.Н. 1960. Ботаническая микротехника. М.: Наука. 199 с.].
Sha W., L.-H. Wang, X.-J. Yang, X.-L. Qi, G.-H. Ma & D.-Y. Zhao 1995. Chromosome numbers of 20 species from northeast China. Journal of Wuhan Botanical Research 32(2): 180–182.
Shamina, N.V., N.M. Kovaleva, O.A. Shatskaya & E.D. Gavrilova 2004. Consolidation of cytoskeleton during plant spindle formation. I. Abnormalities of spindle integrity in meiosis. Tsitologiya 46(7):585–591 (in Russian) [Шамина Н.В., Ковалева Н.М., Шацкая О.А., Гаврилова Е.Д. 2004. Консолидация цитоскелета при формировании веретена деления в растительной клетке. I. Аномалии, затрагивающие целостность веретена в мейозе // Цитология. Т. 46, № 7. С. 587–591].
Shamina, N.V. & N.V. Dorogova 2006. Dynamics of microtubular cytoskeleton in higher plant meiosis. VII. Mechanisms of the simultaneous cytokinesis. Tsitologiya 48: 127–132 (in Rusian). [Шамина Н.В. Дорогова Н.В. 2006. Динамика микротрубочкового цитоскелета в мейозе у высших растений. VII. Процессы одновременного (симультанного) цитокинеза // Цитология. Т. 48, № 2. C. 127–132].
Shamina, N.V., O.A., Shatskaya, V.N. Solovjeva & E.A. Blinova 2006. Polyarchal spindles in higher plant meiosis. Tsitologiya 48:114–119 (in Russian). [Шамина Н.В., Шацкая О.А., Соловьева Н.В., Блинова Е.А. 2006. Многополюсные веретена в мейозе у высших растений // Цитология. Т. 48, № 2. С. 114–119].
Shamrov, I.I. 1986. Аnther development in Gentiana lutea (Gentianaceae). Botanichskii Zhurnal 71(6): 733–739 (in Russian). [Шамров И.И. 1986. Развитие пыльника у Gentiana lutea (Gentianaceae). Ботанический журнал. T. 71, № 6. С. 733–739].
Shamrov, I.I. 1987. Family Gentianaceae. In: Comparative embryology of flowering plants. Davidiaceae–Asteraceae. (M.C. Jakovlev, ed.), рр. 137–145. Nauka, Leningrad (in Russian). [Шамров И.И. 1987. Семейство Gentianaceae. Сравнительная эмбриология цветковых растений. Davidiaceae–Asteraceaе. Л.: Наука. С. 137–145].
Shamrov, I.I. 1988. Structure of septate anthers in some flowering plants. Annales scientifiques de l’Université de Reims et de l’ARERS 23:68–70.
Sokolovskaya, T.B. 1981. Family Ranunculaceae. In: Comparative embryology of flowering plants. Winteraceae–Juglandaceae. (M.C. Jakovlev, ed.), pp. 130–138. Nauka, Lvov (in Russian) [Соколовская Т.Б. 1981. Cемейство Ranunculaceae. Сравнительная эмбриология цветковых растений. Winteraceae–Juglandaceae. Львов: Наука. С. 130–138].
Ter-Avanesyan, D.V. 1957. The pollination and genetic variation. Sovetskaya nauka, Moskov, 284 pp. (in Rusian) [Тер-Аванесян Д.В. 1957. Опыление и наследственная изменчивость. М.: Советская наука. 284 с.].
Wang, S., Q. Tian & F. An 2016. Growth inhibition and apoptotic effects of total flavonoids from Trollius chinensis on human breast cancer MCF-7 cells. Oncology Letters 12(3):1705–1710. CrossRef
Wu, L.Z., H.F. Wu, X.D. Xu & J.S. Yang 2011. Two new flavone C-glycosides from Trollius ledebourii. Chemical & Pharmaceutical Bulletin (Tokyo) 59(11):1393–1398. CrossRef
Zhou, X., J. Peng, G. Fan & Y. Wu 2005. Isolation and purification of flavonoid glycosides from Trollius ledebourii using high-speed counter-current chromatography by stepwise increasing the flow-rate of the mobile phase. Journal of Chromatography A 1092(2):216–237. CrossRef
Zou, J.H., J.S. Yang & L. Zhou 2004. Acylated flavone Cglycosides from Trollius ledebourii. Journal of Natural Products 67(4):664–667. CrossRef
Zou, J.H., J.S. Yang, Y.S. Dong, L. Zhou & G. Lin 2005. Flavone C-glycosides from flowers of Trollius ledebourii. Phytochemistry 66(10):1121–1126. CrossRef