The flower morphology in three Convallariaceae species with various attractive traits

Warianty tytułu

PL

Morfologia kwiatu u trzech gatunków Convallariaceae o różnych cechach powabni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The general morphology and micromorphology of the flower in Polygonatum multiflorum, Maianthemum bifolium, and Convallaria majalis were studied using light microscopy methods. Among the studied species, P. multiflorum and C. majalis have syntepalous and trimerous flowers, and in M. bifolium flowers are the most reduced: they are dimerous, pentacyclic, and with free tepals. Only in P. multiflorum stamens are considerably adnate to the floral tube. The gynoecium of P. multiflorum consists of synascidiate, hemisymplicate, and asymplicate zones. In the gynoecium of M. bifolium and C. majalis, synascidiate, symplicate, and asymplicate vertical zones were revealed. In P. multiflorum and M. bifolium, the style is composed of postgenitally connated carpels, while in C. majalis the style is formed by congenitally fused carpels (symplicate gynoecium zone). A common pattern of the venation of the floral parts was revealed in all the species. The external flower morphology and the gynoecium inner structure are different in all three species, providing adaptations for the pollination mode. Attractive elements observed in the flower of P. multiflorum are the long septal nectary in the ovary and epidermal trichomes on the inner perigonium surface and on the filaments. In M. bifolium, a rudimentary external septal nectary was observed for the first time. No nectaries or other morphologically distinct secretory structures were found in the C. majalis flower, allowing considering the C. majalis flowers as pollen flowers.

PL

W pracy opisano morfologię i mikromorfologię kwiatów Polygonatum multiflorum, Maianthemum bifolium i Convallaria majalis. W badaniach stosowano metody mikroskopii świetlnej. Wśród badanych gatunków M. bifolium posiada najbardziej zredukowane kwiaty o pięciookółkowym okwiecie 4-krotnym, z wolnymi członami okwiatu. Kwiaty P. multiflorum i C. majalis są zrosłoczłonowe i trzykrotne. Tylko u P. multiflorum pręciki są zrośnięte z rurkowatym okwiatem. Słupkowie u P. multiflorum składa się z trzech stref (ang. synascidiate, hemisymplicate, asymplicate). W słupkowiu M. bifolium i C. majalis wyróżniono w pionie także trzy strefy, jednak o odmiennych cechach (ang. synascidiate, symplicate, asymplicate). W kwiatach P. multiflorum i M. bifolium zalążnia jest złożona z owocolistków zrastających się po zapyleniu, natomiast w zalążni C. majalis owocolistki są połączone przed zapyleniem (symplicate strefa zalążni). U wszystkich badanych gatunków stwierdzono występowanie takiego samego wzoru nerwacji w poszczególnych częściach kwiatu. W pracy wykazano, że zewnętrzna morfologia kwiatu oraz struktura wewnętrzna słupka różni się u wszystkich trzech gatunków, zapewniając adaptacje dla zapylania. W zalążni P. multiflorum występuje jeden nektarnik przegrodowy z trzema podłużnymi szczelinami i trichomy epidermalne na wewnętrznej powierzchni perigonium i na nitkach pręcików. W przypadku M. bifolium po raz pierwszy opisano zewnętrzny nektarnik przegrodowy, mający szczątkową formę. Nektarniki nie występują w kwiecie C. majalis. Ogólna budowa kwiatu i struktura wewnętrzna zalążni potwierdzają pogląd, że kwiat P. multiflorum funkcjonuje jako obcopylny kwiat nektarowy i pyłkowy, podczas gdy u M. bifolium i C. majalis kwiaty są pyłkowe.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrobotanica
• Rocznik: 2017
• Tom: 70
• Numer: 1
• Opis fizyczny: Article 1705 [14p.], fig.,ref.

Twórcy

Bibliografia

• 1. Conran JG, Tamura MN. Convallariaceae. In: Kubitzki K, editor. The families and genera of vascular plants. Flowering plants: Monocotyledons: Lilianae (except Orchidaceae; Vol. 3). Berlin: Springer; 1998. p. 186–198.
• 2. Stevens PF. Angiosperm Phylogeny Website. Version 12 [Internet]. 2012 [cited 2016 Oct 14]. Available from: http://www.mobot.org/MOBOT/research/APweb/
• 3. Angiosperm Phylogeny Group II (APG II). An update of the Angiosperm Phylogeny Group classification for the orders and families of flowering plants: APG II. Bot J Linn Soc. 2003;141:399–436. https://doi.org/10.1046/j.1095-8339.2003.t01-1-00158.x
• 4. Meng Y, Nie ZL, Deng T, Wen J, Yang YP. Phylogenetics and evolution of phyllotaxy in the Solomon’s seal genus Polygonatum (Asparagaceae: Polygonateae). Bot J Linn Soc. 2014;176:435–451. https://doi.org/10.1111/boj.12218
• 5. Rudall PJ, Conran JG, Chase MW. Systematics of Ruscaceae / Convallariaceae: a combined morphological and molecular investigation. Bot J Linn Soc. 2000;134:73–92. https://doi.org/10.1111/j.1095-8339.2000.tb02346.x
• 6. Kim JH, Kim DK, Forest F, Fay MF, Chase MW. Molecular phylogenetics of Ruscaceae sensu lato and related families (Asparagales) based on plastid and nuclear DNA sequences. Ann Bot. 2010;106(5):775–790. https://doi.org/10.1093/aob/mcq167
• 7. Mosyakin SL. Families and orders of angiosperms of the flora of Ukraine: a pragmatic classification and placement in the phylogenetic system. Ukrainian Botanical Journal. 2013;70(3):289–307. https://doi.org/10.15407/ukrbotj70.03.289
• 8. Mosyakin SL, Fedoronchuk MM. Vascular plants of Ukraine. A nomenclatural checklist. Kiev: M. G. Kholodny Institute of Botany, National Academy of Sciences of Ukraine; 1999.
• 9. Krylova IL. Convallaria majalis. In: Rabotnov TA, editor. Biological flora of the Moscow region. Pt 1. Moscow: Moscow University Press; 1974. p. 21–33.
• 10. Vakhrameeva MG, Maleva NV. Maianthemum bifolium. In: Vakhrameeva MG, editor. Biological flora of the Moscow region. Pt 8. Moscow: Moscow University Press. 1990. p. 91–101.
• 11. Bossuyt B, Hermy M, Deckers J. Migration of herbaceous plant species across ancient recent forest ecotones in central Belgium. J Ecol. 1999;87:628–638. https://doi.org/10.1046/j.1365-2745.1999.00379.x
• 12. Braune S, Lieske K, Frey W, Pfeiffer T. Vegetative multiplication and spatial genetic structure in patches of Convallaria majalis L. (Ruscaceae). Plant Divers Evol. 2011;129(1):7–26. https://doi.org/10.1127/1869-6155/2011/0129-0032
• 13. Vandepitte K, Meyer T, Jacquemyn H, Rolda’n-Ruiz I, Honnay O. The impact of extensive clonal growth on fine-scale mating patterns: a full paternity analysis of a lily-of-the-valley population (Convallaria majalis). Ann Bot. 2013;111:623–628. https://doi.org/10.1093/aob/mct024
• 14. Daumann E. Das Blütennektarium der Monocotyledonen unter besonderer Berücksichtigung seiner systematischen und phylogenetischen Bedentung. Feddes Repert. 1970;80(7–8):463–590.
• 15. Smets EF, Ronse de Craene LP, Caris P, Rudall PJ. Floral nectaries in monocotyledons: distribution and evolution. In: Wilson KL, Morrison DA, еditors. Monocots: systematics and evolution. Melbourne: CSIRO; 2000. p. 230–240.
• 16. Balandin SA, Balandina TP. Polygonatum odoratum. In: Vakhrameeva MG, Ulanova NG, editors. Biological flora of the Moscow region. Pt 11. Moscow: Moscow University Press and “Argus”; 1995. p. 108–116.
• 17. Corbet SA, Chapman H, Saville N. Vibratory pollen collection and flower form: bumblebees on Actinidia, Symphytum, Borago and Polygonatum. Funct Ecol. 1988;2(2):147–155. https://doi.org/10.2307/2389689
• 18. Barykina RP, Veselova TD, Deviatov AG, Djalilova HH, Iljina GM, Chubatova NV. Spravochnik po botanicheskoj mikrotekhnike. Osnovy i metody [Handbook of the botanical microtechniques]. Moscow: Moscow University Press; 2004.
• 19. Leinfellner W. Der Bauplan des synkarpen Gynözeums. Österreichische Botanische Zeitschrift. 1950;97:403–436. https://doi.org/10.1007/BF01763317
• 20. Schmid R. Functional interpretations of the morphology and anatomy of septal nectaries. Acta Botanica Neerlandica. 1985;34(1):125–128. https://doi.org/10.1111/j.1438-8677.1985.tb01862.x
• 21. Odintsova А. Two principal models of monocots’ septal nectaries. Visnyk of the Lviv University. Series Biology. 2013;61:41–50.
• 22. Odintsova А, Fishchuk O, Sulborska A. The gynoecium structure in Dracaena fragrans (L.) Ker Gawl., Sansevieria parva N. E. Brown and Sansevieria trifasciata Prain (Asparagaceae s. l.) with special emphasis on the structure of the septal nectary. Acta Agrobot. 2013;66(4):55–64. https://doi.org/10.5586/aa.2013.051
• 23. Faegri K, van der Pijl L. The principles of pollination ecology. Oxford: Pergamon Press; 1971.
• 24. Leins P, Erbar C. Flower and fruit: morphology, ontogeny, phylogeny, function and ecology. Stuttgart: Schweizerbart; 2010.
• 25. Ronse de Craene LP. Floral diagrams. An aid to understanding flower morphology and evolution. Cambridge: Cambridge University Press; 2010.
• 26. Remizova MV, Sokoloff DD, Rudall PJ. Evolutionary history of the monocot flower. Ann Mo Bot Gard. 2010;97:617–645. https://doi.org/10.3417/2009142
• 27. Chupov VS. Nekotorye taksonomicheski i filogeneticheski vazhnye priznaki stroenija tychinok [Some taxonomically and phylogenetically important characters of the stamen structure]. Botanicheskij Zhurnal. 1990;75(7):965–973.
• 28. Weryszko-Chmielewska E, Chwil M, Sawidis T. Micromorphology and histochemical traits of staminal osmophores in Asphodelus aestivus Brot. flower. Acta Agrobot. 2007;60(1):13–23. https://doi.org/10.5586/aa.2007.002
• 29. Weryszko-Chmielewska E, Chwil M. Ecological adaptations of the floral structures of Galanthus nivalis L. Acta Agrobot. 2010;63(2):41–49. https://doi.org/10.5586/aa.2010.031
• 30. Weryszko-Chmielewska E, Chwil M. Structure of the floral parts of Crocus vernus (L.) Hill. Acta Agrobot. 2011;64(4):35–46. https://doi.org/10.5586/aa.2011.044
• 31. Żuraw B, Weryszko-Chmielewska E, Laskowska H, Pogroszewska E. The structure of septal nectaries and nectar presentation in the flowers of Allium aflatunense B. Fedtsch. Acta Agrobot. 2009;62(2):31–41. https://doi.org/10.5586/aa.2009.024
• 32. Żuraw B, Weryszko-Chmielewska E, Laskowska H, Pogroszewska E. The location of nectaries and nectar secretion in the flowers of Allium giganteum Regel. Acta Agrobot. 2010;63(2):33–40. https://doi.org/10.5586/aa.2010.030
• 33. Żuraw B, Weryszko-Chmielewska E, Laskowska H, Pogroszewska E. The structure of the ovary epidermis emitting odorous compounds in Allium karataviense Regel. Acta Agrobot. 2013;66(4):15–24. https://doi.org/10.5586/aa.2013.047
• 34. Weryszko-Chmielewska E, Chwil M. Nutritive for insects attractants in Asphodelus albus Miller flowers. Acta Agrobot. 2006;59(1):155–164. https://doi.org/10.5586/aa.2006.016
• 35. Buchmann SL. Bees use vibration to aid pollen collection from non-poricidal flowers. J Kans Entomol Soc. 1985;58(3):517–525.
• 36. Falcão BF, Schlindwein C, Stehmann JR. Pollen release mechanisms and androecium structure in Solanum (Solanaceae): does anther morphology predict pollination strategy? Flora. 2016;224:211–217. https://doi.org/10.1016/j.flora.2016.08.001
• 37. Bożek M, Strzałkowska-Abramek M, Denisow B. Nectar and pollen production and insect visitation on ornamentals from the genus Hosta Tratt. (Asparagaceae). Journal of Apicultural Science. 2015;59(2):115–125. https://doi.org/10.1515/jas-2015-0021
• 38. Fishchuk O, Odintsova A. Morphology and vascular anatomy of the flower in Dracaena surculosa Lindl. and Sansevieria aethіopica Thunb. (Asparagaceae Juss.). Visnyk of the Lviv University. Series Biology. 2014; 64:113–123.
• 39. Komar GA. Asparagaceae. In: Takhtajan A, editor. Liliopsida seu Monocotyledones. Leninopoli: Nauka; 1985. p. 99–103. (Anatomia Seminum Comparativa; vol 1).
• 40. Satarova TN. Asparagaceae. In: Batygina TB, Yakovlev MS, editors. Monocotyledones. Butomaceae-Lemnaceae. Leningrad: Nauka; 1990. p. 114–124. (Comparative Embryology of Flowering Plants; vol 5).

Identyfikatory

DOI

10.5586/aa.1705