POLLEN GRAIN STRUCTURE AND POLLINATION IN THE RIBES (GROSSULARIACEAE) REPRESENTATIVES

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Currant is an important small-fruit crop that has long been used for medicinal purposes. The systematic position of the genus Ribes in the kingdom Plantae is perceived by researchers unambiguously. However, the internal taxonomy of the genus Ribes and the systematic position of some species in the genus remains a matter of debate.The study of the morphology, fertility and viability of pollen grains is also an important indicator in determining phylogenetic relationships in the genus Ribes. Comparative poral-colpus analysis of pollen makes it possible to determine the similarities and differences in different species and the degree of genetic relatedness of the compared forms. The processes of pollination and germination of pollen in the pistil style in the Grossulariaceae are poorly covered in the cited literature.

These problems became the ground for the study, the purpose of which was to determine the characteristics of pollen grains, pollination and germination of pollen on both the pistil stigma and artificial nutrient medium in Ribes species in order to identify species characterized by pollen of maximum viability, suitable for breeding work in the conditions of St. Petersburg.

The objects of the study were plants of the Ribes species from the open ground collection of the Komarov Botanical Institute RAS (R. sachalinense, R. sanguineum, R. rubrum, R. mandschuricum, R. spicatum, R. saxatile, R. aureum, R. alpinum, R. nigrum), as well as the species growing in nursery of the N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources: R. dikuscha, R. hudsonianum, R. nigrum subsp. europeum, R. nigrum subsp. sibiricum, R. pauciflorum, R. ussuriense. Pollen was examined using a Zeiss EVO-40 scanning electron microscope at the Center for Collective Use of Atomic Force and Electron Microscopy, Herzen University.

It was revealed that the studied Ribes plants have normally developed pollen grains of a spherical or elliptical shape, with concave lateral planes, the pollen is porate-colpate. Currant pollen is characterized by wide polymorphism both between different species and within the same species. In all studied species, there are deviations in morphological structure of pollen grains; such pollen does not germinate on an artificial nutrient medium. The most deformed pollen was observed in Ribes mandshuricum, R. ussuriense, R. alpinum, R. dikusha, and R. pauciflorum (12.7–6.7%). The pollen of medium size (21–49 μm) is the most suitable for fertilization. The largest share of the medium-sized pollen is found in Ribes sanguineum, R. ussuriense, R. saxatile and R. aureum (91.8–94.6%). The studied plants have a high percentage of morphologically formed (fertile) pollen (the share of stained pollen is 80.3–96.4%). At the same time, the pollen has a rather low viability when germinated on an artificial nutrient medium, with the pollen of Ribes sanguineum, R. spicatum, R. nigrum, R. ussuriense, R. aureum germinates germinating better than the others (45–29%). Often, the pollen grains germinate with disturbances, which is reflected in the direction of their growth. In some species of Ribes, pollen is able to germinate while still inside the anther. The percentage of pollen germination inside the anther is unequal in the flowers taken from different parts of the inflorescence; the best germination is found in the pollen from the flowers of the central zone of the inflorescence.

The pollinators of the Ribes flowers in St. Petersburg are representatives of genera Apis, Bombus and a lacewing Chrysopa oculata. There are 2 peaks of pollinators’ activity: in the morning (10–11 a.m.) and in the evening (5–6 p.m.).

The germination of pollen grains on the pistil stigma in the studied plants is active. At a relatively high air temperature, the passage of the pollen tube to the ovule takes 3–5 days. In the ovules on the first day of flowering, mature embryo sacs ready for fertilization are observed. On the walls of the ovary, 4 hemi-orthotropic ovules develop, arranged in 6–10 “levels”. The pollen enters the stigma in a two-celled state. The division of the generative cell into two spermia occurs in the pollen tube during the growth of the latter. The germination of the pollen tube in the canal of the pistil style often occurs with disturbances.

The conducted studies allow to recommend the species Ribes sanguineum, R. spicatum, R. nigrum, R. aureum for use in Ribes breeding in the conditions of St. Petersburg.

作者简介

L. Yandovka

The Herzen State Pedagogical University of Russia

编辑信件的主要联系方式.
Email: yandovkaTGU@mail.ru
Russia, 191186, St. Petersburg, Moika Emb., 48

I. Barabanov

The Herzen State Pedagogical University of Russia

Email: yandovkaTGU@mail.ru
Russia, 191186, St. Petersburg, Moika Emb., 48

参考

  1. Afanas’eva А.S. 1964. Rol’ dopolnitel’nogo opyleniya v protsesse oplodotvoreniya [The role of additional pollination in the process of fertilization]. – Trudy instituta genetiki AN SSSR. 31: 34–42 (In Russ.).
  2. Burmenko Yu.V., Sorokopudov V.N., Kolesnikov D.A., Maslov N.N. 2009. Dopolnenie k morfologii pyl’tsy sem. Grossulariaceae Dumort [Addition to the pollen morphology of the fam. Grossulariaceae Dumort]. – Vestnik KrasGAU. 1: 25–31 (In Russ.).
  3. Erdtman G. 1952. Pollen morphology and plant taxonomy: Angiosperms. Stockholm. 539 p.
  4. Firsov G.A., Yandovka L.F. 2018. Smorodiny (Ribes L., Grossulariaceae) Botanicheskogo sada Petra Velikogo [Currants of Botanical Garden of Peter the Great]. – Trudy po prikladnoi botanike, genetike i selektsii. 179 (2): 31–43 (In Russ.). https://doi.org/10.30901/2227-8834-2018-2-31-43
  5. Gavrilova O.A., Tikhonova O.A. 2013. Raznoobraziye form pyl’tsevyh zeren i ikh raspredeleniye u nekotoryh vidov i gibridov kryzhovnikovykh. [Variety of forms of pollen grains and their distribution in some gooseberry species and hybrids] – Trudy Kar NC. Ser. Eksperimental’naya biologiya. 3: 82–92 (In Russ.).
  6. Gavrilova O.A., Tikhonova O.A. 2016. Kachestvo pyl’tsy vidov i otdalyonnyh gibridov v semeistve Grossulariaceae DC. [Pollen quality of species and distant hybrids in the family of Grossulariaceae DC.] – Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya. 12: 68–73 (In Russ.).
  7. URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36263. (accessed: 09.10.2022)
  8. Hesse M., Halbritter H., Zetter R. et al. 2009. Pollen terminology. An illustrated handbook. New York. 261 p.
  9. Huang Puhwa and Ye Wanhui. 1989. Pollen morphology of Ribes L. and its taxonomic significance. – Acta Phytotaxonomica Sinica. 27 (5): 378–385.
  10. Kobasnidze E.Y. 1983. Embriologiya predstavitelej sem. Grossulariaceae v usloviyah vysokogor’ya Gruzii [Embryology in the family of Grossulariaceae in the conditions of the highlands of Georgia]: Diss. … Kand. Sci. Tbilisi. 201 p. (In Russ.).
  11. Kupriyanova L.A., Aleshina L.A. 1972. Pyl’tsa i spory rasteniy flory Evropeyskoy chasti SSSR [Pollen and spores of plants of the European part of the USSR]. Leningrad. 171 p. (In Russ.).
  12. Mandrik V.Yu., Andrusyak M.A. 1969a. Study of pollen, pollen tubes and spermiogenesis in the gooseberry Grossularia reclinata Mill. and currant Ribes alpinum L. – Bot. Zhurn. 54 (7): 1112–1117 (In Russ.).
  13. Mandrik V.Yu., Andrusyak M.A. 1969b. Makrosporogenez i razvitie zhenskogo gametofita u kryzhovnika (Grossularia reclinata Mill.) i al’piyskoy smorodiny (Ribes alpinum L.) [Macrosporogenesis and development of female gametophyte in gooseberry (Grossularia reclinata Mill.) and alpine currant (Ribes alpinum L.)]. – Byulleten’ MOIP. Otd. biol. 74 (5): 101–108 (In Russ.).
  14. Melekhina A.A., Yakobson L.I. 1971. Hod protsessov opyleniya i oplodotvoreniya pri skreshchivanii Ribes nigrum L. × R. aureum Pursh. v svyazi s ikh nesovmestimost’yu [The course of pollination and fertilization processes when crossing Ribes nigrum L. × R. aureum Pursh. due to their incompatibility]. – Izvestiya Akademii Nauk Latviyskoy SSR. 6 (287): 23–28 (In Russ.).
  15. Popova A.F. 1965. The laying and development of generative organs in black currant Ribes nigrum L. – Ukr. Bot. Zhurn. 22 (6): 83–89 (In Russ.).
  16. Punt W., Hoen P.P., Blackmore S. et al. 2007. Glossary of pollen and spore terminology. – Rev. Palaeobot. Palynol. 143 (1–2): 1–81.
  17. Radionenko A.Ya. 1970. The process of fertilization in Ribes nigrum L. – Bot. Zhurn. 55 (5): 807–813 (In Russ.).
  18. Romanova N.P., Shelabotin G.P., Leonchenko V.G., Khanina N.P. 1988. Metodicheskiye rekomendatsii po primeneniyu tsitologicheskikh metodov v plodovodstve [Guidelines for the use of cytological methods in fruit growing]. Мoscow. 52 p. (In Russ.).
  19. Shmarov I.I. 2017. Morphological types of ovules of flowering plants. – Bot. Zhurn. 102 (2): 129–146 (In Russ.). https://doi.org/10.1134/S0006813617020016
  20. Verbeek-Reuvers A.A.M.L. 1977. The Northwest European Pollen Flora, 12. Grossulariaceae. – Rew. Palaeobot. Palynol. 24 (3): 107–116.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2.

下载 (2MB)
3.

下载 (3MB)
4.

下载 (3MB)
5.

下载 (4MB)
6.

下载 (5MB)

版权所有 © Л.Ф. Яндовка, И.В. Барабанов, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».