Развитие мужской генеративной сферы Quercus Ilex L. (Fagaceae) в условиях Южного Берега Крыма

   Представлены результаты исследования генезиса пыльников Quercus ilex L. (Fagaceae) и качества его пыльцевых зерен в зависимости от высоты произрастания и формы цветения. Установлено, что дифференциация клеточных слоев пыльников Q. ilex начинается в III декаде июля года, предшествующего цветению. В начале октября формируются спорогенные клетки. В этом состоянии генеративные почки находятся в течение шести месяцев. Реактивация ростовых процессов и дифференцировка клеточных слоев микроспорангиев происходит в апреле. Переход пыльников Q. ilex ранней формы цветения к микроспорогенезу наблюдался во II декаде апреля, а у поздней формы мейоз был отмечен в III декаде апреля. Пыление у Q. ilex в зависимости от формы цветения наблюдалось в I – III декадах мая. Формирование слоев стенки микроспорангия Q. ilex происходит по центробежному типу. Тапетум секреторного типа. Стенка сформированного пыльника состоит из эпидермы, эндотеция, среднего слоя и тапетума. В зрелом состоянии она образована из эпидермальных клеток и эндотеция с фиброзными утолщениями. Микроспорогенез у Q. ilex идет по симультанному типу с образованием тетрад с тетраэдрическим расположением микроспор. Зрелые пыльцевые зерна у Q. ilex двухклеточные. При аномальном развитии пыльников не происходит апоптоз клеток тапетальной ткани, в результате чего развитие микроспор приостанавливается, что приводит к стерильности. Выявлено, что качество пыльцы Q. ilex зависит от высоты произрастания растения и характера цветения. Наибольшая доля морфологически нормальных пыльцевых зерен отмечалась у растений ранней формы цветения, расположенных на высоте 160 м. н. у. м. (85 − 90 %). У деревьев Q. ilex, растущих на высоте 30 м. н. у. м, преобладали аномальные и стерильные пыльцевые зерна.

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

2. Корсакова С.П., Корсаков П.Б. Изменение климатических норм на Южном Берегу Крыма за последние 90 лет // Plant Biology and Horticulture: theory, innovation. 2023. № 2 (167). С. 84−95. DOI: 10.25684/2712-7788-2023-2-167-84-95

3. Котеева Н.К., Миргородская O.E., Булышева М.М., Мирославов Е.А. Формирование пыльцы Ribes nigrum (Grossulariaceae) в связи с периодом пониженных температур // Ботанический журнал. 2015. Т. 100 (6). № 10. С. 1001–1014.

4. 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

5. Кузьмина Т.Н. Сезонная динамика роста и развития пыльников Jasminum fruticans L. (Oleaceae) в условиях Южного берега Крыма // Экосистемы. 2022. Вып. 32. C. 42–51.

6. Миргородская О.Е., Котеева Н.К. Сезонные особенности развития мужской генеративной сферы древесных покрытосеменных растений умеренной зоны // Материалаы XV Всероссийской палинологической конференции, посвященной памяти доктора геолого-минералогических наук B.C. Волковой и доктора геолого-минералогический наук М.В. Ощурковой. (г. Москва, 1–3 июня, 2022). Москва, 2022. С. 223–224. DOI: 10.54896/9785891188532_2022_46

7. Мирославов Е.А., Бармичева E.М., Миргородская О.Е. Значение пониженных температур осеннего и зимнего периода для развития растений умеренных широт // Растительные ресурсы. 2010. Т. 46. N. 3. С. 1−12.

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

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

10. Плугатарь Ю.В. Корсакова С.П., Ильницкий О.А. Экологический мониторинг Южного Берега Крыма. – Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2015. 164 с.

11. Плугатарь Ю.В., Корженевский В.В., Абраменков А.А. Шибляк или маквис? О внедрении Quercus ilex L. в фитоценозы Южнобережного Крыма // Plant Biology and Horticulture: theory, innovation. 2022. № 3 (164). С. 6−19. DOI: 10.36305/2712-7788-2022-3-164-6-19

12. Плугатарь Ю.В., Корсакова С.П., Ковалев М.С. Особенности цветения некоторых субтропических видов в условиях Южного Берега Крыма // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2022а. Вып. 145. С. 56–66. DOI: 10.36305/0513-1634-2022-145-56-66

13. Терёхин Э.С., Батыгина Т.Б., Шамров И.И. Классификация типов стенки микроспорангия у покрытосеменных. Терминология и концепции // Ботанический журнал. 1993. Т. 78 (6). C. 16–24.

14. Шамров И.И., Анисимова Г.М., Бабро А.А. Формирование стенки микроспорангия пыльника и типизация тапетума покрытосеменных растений. Ботанический журнал. 2019. Т. 104, № 7. С. 1001–1032. DOI: 10.1134/S0006813619070093

15. Шевченко С.В., Кузьмина Т.Н., Плугатарь Ю.В., Корсакова С.П. Генезис пыльников и оценка качества мужского гаметофита Quercus pubescens Willd. (Fagaceae) // Бюллетень ГНБС. 2023. Вып. 149. С. 139−148. DOI: 10.25684/0513-1634-2023-149-139−148

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. 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. No. 1. P. 27–36.

18. Bogdziewicz M., Kelly D., Thomas P.A., Lageard J.G.A., Hacket-Pain A. Climate warming disrupts mast seeding and its fitness benefits in European beech // Nature Plants. 2020. Vol. 6. P. 88–94. DOI: 10.1038/s41477-020-0592-8

19. Bykova O., Limousin J.-M., Ourcival J.-M., Chuine I. Water deficit disrupts male gametophyte development in Quercus ilex // Plant Biology. 2018. Vol. 20(3). P. 450−455. doi: 10.1111/plb.12692.

20. Chawla M., Verma V., Kapoor M., Kapoor S. A novel application of periodic acid–Schiff (PAS) staining and fluorescence imaging for analyzing tapetum and microspore development // Histochem Cell Biol. 2017. Vol. 147. P. 103–110. DOI: 10.1007/s00418-016-1481-0.

21. Fadón E., Fernandez E., Behn H., Luedeling E.A Conceptual framework for winter dormancy in deciduous trees // Agronomy. 2020. Vol. 10. P. 241−261. DOI: 10.3390/agronomy10020241

22. Fadón E., Herrera S., Gheban T.I., Rodrigo J. Chilling requirements of apricot (Prunus armeniaca L.) cultivars using male meiosis as a dormancy biomarker // Plants. 2023. 12. P. 3025−3036. DOI: 10.3390/plants12173025

23. García-Mozo H., Gómez-Casero M.T., Domínguez E., Galán C. Influence of pollen emission and weather related factors on variations in holm oak (Quercus ilex subsp. ballota) acorn production // Environmental and Experimental Botany. 2007. Vol. 61. P. 35–40. DOI: 10.1016/j.envexpbot.2007.02.009

24. Julian C., Herrero M., Rodrigo J. Flower bud differentiation and development in fruiting and non-fruiting shoots in relation to fruit set in apricot (Prunus armeniaca L.) // Trees-Struct. Funct. 2010. 24 (5). P. 833–841. DOI: 10.1007/s00468-010-0453-6

25. Kawanabe T., Ariizumi T., Kawai-Yamada M., Uchimiya H., Toriyama K. Abolition of the tapetum suicide program ruins microsporogenesis // Plant Cell Physiol. 2026. Vol. 47. P. 784–787. DOI: 10.1093/pcp/pcj039

26. Le Roncé I., Gavinet J., Ourcival J.-M., Mouillot F., Chuine I., Limousin J.-M. Holm oak fecundity does not acclimate to a drier world // New Phytol. 2021. 231(2): 631−645. DOI: 10.1111/nph.17412

27. Oshino T., Abiko M., Saito R., Ishiishi E., Endo M., Kawagishi-Kobayashi M., Higashitani M. Premature progression of anther early developmental programs accompanied by comprehensive alteration on transcription during high-temperature injury in barley plants // Mol. Genet. Genomics. 2007. Vol. 278. P. 31–42. DOI: 10.1007/s00438-007-0229-x

28. Pacini E. Tapetum character states: analytical keys for tapetum types and activities // Canad. J. Bot. 1997. Vol. 75(9). P: 1448–1459.

29. Pérez-Ramos I.M., Rodriguez-Calcerrada J., Ourcival J.M., Rambal S. Quercus ilex recruitment in a drier world: a multi-stage demographic approach // Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics. 2013. Vol. 15. P. 106–117.

30. Shibata M., Masaki T., Yagihashi T., Shimada T., Saitoh T. Decadal changes in masting behaviour of oak trees with rising temperature // Journal of Ecology. 2020. Vol. 108. P. 1088–1100. DOI: 10.1111/1365-2745.13337

31. Spano D., Cesaracccio C, Duce P., Snyde R.L. Phenological stages of natural species and their use as climate indicators // International Journal of Biometeorology. 1999. V. 42. P. 124–133. DOI: 10.1007/s004840050095

32. 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 Reprod. 2001. Vol. 13. P: 293–299.

33. 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