Embryological processes during the seed formation in two triploid species of Taraxacum

• Autorzy: Janas A. , Musial K. , Koscinska-Pajak M.

Warianty tytułu

PL

Procesy embriologiczne związane z formowaniem nasion u dwóch triploidalnych gatunków Taraxacum

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The present paper reports on our observations on embryological processes occurring in the ovules of triploids: Taraxacum belorussicum (sect. Palustria) and T. atricapillum (sect. Borea). The reproduction of these dandelions comprises meiotic diplospory, parthenogenesis and autonomous endosperm development. Mature seeds contain viable embryos that provide regular seedlings. At present the importance of cytological and embryological studies of apomicts is specially emphasized because Taraxacum is one of the model genus for investigations of apomixis. It forms a polyploid complex within which there is a close relationship between the mode of reproduction and the ploidy level: diploids reproduce sexually, whereas polyploids are apomicts. Apomixis is of a great interest in plant breeding because it allows clonal seed production but asexual seeds formation by apomixis is not found in any crop plants. Unfortunately, to date any attempts at introducing of apomixis into crop species have failed. It is worth mentioning that dandelions are valuable honey plants and numerous species of Taraxacum are also used in modern herbal medicine.

PL

Praca dotyczy obserwacji procesów embriologicznych w zalążkach triploidalnych mniszków: Taraxacum belorussicum (sect. Palustria) and T. atricapillum (sect. Borea). Rozwój nasion u tych taksonów obejmuje mejotyczną diplosporię, partenogenezę i autonomiczny rozwój endospermy. Z dojrzałych nasion, zawierających żywotne zarodki, rozwijają się prawidłowo wykształcone siewki. Badania cytologiczne i embriologiczne tego poliploidalnego kompleksu mają istotne znaczenie, bowiem Taraxacum jest jednym z modelowych rodzajów wykorzystywanych w genetycznych i molekularnych badaniach procesów apomiktycznych. W obrębie Taraxcaum istnieje ścisła zależność pomiędzy stopniem ploidalności a sposobem rozmnażania. Diploidy rozmnażają się seksualnie, podczas gdy poliploidy są apomiktami. Ze względu na to, że apomiktyczne potomstwo powiela genotyp rośliny matecznej, od wielu lat apomiksja pozostaje w centrum zainteresowania hodowców roślin. Jednak u roślin uprawnych nie stwierdzono apomiktycznego formowania nasion, a dotychczasowe próby wprowadzenia apomiksji do szlaku rozwojowego ważnych gospodarczo roślin nie powiodły się. Należy także zaznaczyć, że mniszki są wartościowymi roślinami miododajnymi, a ponadto liczne gatunki Taraxacum znajdują zastosowanie w farmacji.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Agricultura
• Rocznik: 2015
• Tom: 14
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.29-36,fig.,ref.

Twórcy

autor

Janas A.

• Jagiellonian University in Krakow, Krakow, Poland

autor

Musial K.

• Department of Plant Cytology and Embryology, Jagiellonian University in Krakow, Gronostajowa 9, 30-387 Krakow, Poland

autor

Koscinska-Pajak M.

• Jagiellonian University in Krakow, Krakow, Poland

Bibliografia

• Anderberg, A.A., Baldwin, B.G., Bayer, R.G. et al. (2007). Compositae. [In:] K. Kubitzki (ed), The Families and Genera of Vascular Plants. Vol. 8. Flowering Plants: Eudicots – Asterales, J.W. Kadereit and C. Jeffrey (vol. eds), Springer Berlin Heidelberg, 61-588.
• Asker, S.E., Jerling, L. (1992). Apomixis in Plants. CRC Press, Boca Raton, FL. Barcaccia, G., Albertini, E., (2013). Apomixis in plant reproduction: a novel perspective on an old dilemma. Plant Reprod. 26(3), 159-179.
• Choi, J.H., Shin, K.M., Kim, N.Y., Hong, J.P., Lee, Y.S., Kim, H.J., Park, H.J., Lee, K.T. (2002). Taraxinic acid, a hydrolysate of sesquiterpene lactone glycoside from the Taraxacum coreanum NAKAI, induces the differentiation of human acute promyelocytic leukemia HL-60 cells. Biol. Pharm. Bull., 25(11), 1446-1450.
• Herr, J.M. Jr. (2000). Clearing techniques for unusual studies in seed plant embryology. Botanical Guidebooks, 24, 25-39.
• Hu, C., Kitts, D.D. (2003). Antioxidant, proxidant, and cytotoxic activities of solvent fractioned dandelion (Taraxacum officinale) flower extracts in vitro. J. Agric. Food. Chem., 51(1), 301-310.
• Janas, A., Musiał, K., Kościńska-Pająk, M. (2014). Study of megasporogenesis and female gametophyte formation in Taraxacum belorussicum Val. N. Tikhom. (sect. Palustria) using Nomarski DIC optics. Abstracts of the XXXI Conference on Embryology – Plants, Animals, Humans, Acta Biol. Cracov., Ser. Bot., 56, suppl. 1, 63.
• Johri, B.M., Ambegaokar K.B., Srivastava P.S. (1992). Comparative Embryology of Angiosperms. Springer-Verlag Berlin.
• Kirschner, J., Štěpánek, J., Mes, T.H.M., den Nijs, J.C.M., Oosterveld, P., Štorchová, H., Kuperus, P. (2003). Principal features of the cpDNA evolution in Taraxacum (Asteraceae, Lactuceae): a conflict with taxonomy. Plant Syst. Evol., 239(3-4), 231-255.
• Kirschner, J., Záveská Drábková, L., Štěpánek, J., Uhlemann, I. (2014). Towards a better understanding of the Taraxacum evolution (Compositae-Cichorieae) on the basis of nrDNA of sexually reproducing species. Plant Syst. Evol., 07, doi: 10.1007/s00606-014-1139-0.
• Kościńska-Pająk, M. (2006). Biologia rozmnażania apomiktycznych gatunków Chondrilla juncea L., Chondrilla brevirostris L. i Taraxacum alatum Lindb. z uwzględnieniem badań ultrastrukturalnych i immunocytochemicznych. Wyd. KonTekst Kraków.
• Kościńska-Pająk, M., Bednara, J. 2006. Unusual microtubular cytoskeleton of apomictic embryo sac of Chondrilla juncea L. Protoplasma, 227(2-4), 87-93.
• Li, D.X., Lin, M.Z., Wang, Y.Y., Tian, H.Q. (2009). Synergid: a key link in fertilization of angiosperms. Biol. Plant., 53(3), 401-407.
• Mahesh, A., Jeyachandran, R., Cindrella, L., Thangadurai, D., Veerapur, V.P., Muralidhara Rao, D. (2010). Hepatocurative potential of sesquiterpene lactones of Taraxacum officinale on carbon tetrachloride induced liver toxicity in mice. Acta Biol. Hung., 61(2), 175-190.
• Marciniuk, J. (2012). Taraxacum sect. Palustria w Polsce. Wyd. UPH Siedlce.
• Marciniuk, J., Marciniuk, P., Grużewska, T., Głowacki, Z. (2010a). Rodzaj Taraxacum w Polsce. Wiadomości ogólne. Zbiór i oznaczanie. Wyd. UPH Siedlce.
• Marciniuk, J., Rerak, J., Grabowska-Joachimiak, A., Jastrząb, I., Musiał, K., Joachimiak, A.J. (2010b). Chromosome numbers and stomatal cell length in Taraxacum sect. Palustria from Poland. Acta Biol. Cracov., Ser. Bot., 52(1), 117-121.
• Marciniuk, P., Musiał, K., Joachimiak, A.J., Marciniuk, J., Oklejewicz, K., Wolanin, M. (2012). Taraxacum zajacii (Asteraceae), a new species from Poland. Ann. Bot. Fenn., 49(5-6), 387-390.
• Michalska, K., Marciniuk, J., Kisiel, W. (2010). Sesquiterpenoids and phenolics from roots of Taraxacum udum. Fitoterapia 81(5): 434-436.
• Mól, R. (1988). Metody przejaśniania tkanek stosowane w embriologii roślin. Wiad. Botan., 32(4), 201-208.
• Musiał, K., Kościńska-Pająk, M. (2013a). Egg apparatus in sexual and apomictic species of Taraxacum: structural and immunocytochemical aspects of synergid cells. Acta Biol. Cracov., Ser. Bot, 55(1), 107-113.
• Musiał, K., Kościńska-Pająk, M. (2013b). Ovules anatomy of selected apomictic taxa from Asteraceae family. Mod. Phytomorphol., 3, 35-38.
• Musiał, K., Górka, P., Kościńska-Pająk, M., Marciniuk, P. (2013a). Embryological studies in Taraxacum udum Jordan (sect. Palustria). Botany, 91, 614-620.
• Musiał, K., Kościńska-Pająk, M., Antolec, R., Joachimiak, A.J. (2015). Deposition of callose in young ovules of two Taraxacum species varying in the mode of reproduction. Protoplasma, 252(1), 135-144.
• Musiał, K., Kościńska-Pająk, M., Sliwinska, E., Joachimiak, A.J. (2012). Developmental events in ovules of the ornamental plant Rudbeckia bicolor Nutt. Flora, 207(1), 3-9.
• Musiał, K., Płachno, B.J., Świątek, P., Marciniuk, J. (2013b). Anatomy of ovary and ovule in dandelions (Taraxacum, Asteraceae). Protoplasma, 250, 715-722.
• Nogler, G.A. (1984). Gametophytic apomixis. [In:] B.M. Johri (ed), Embryology of angiosperms, Springer Berlin, Heidelberg, New York, 475-518.
• Siuta, A., Bożek, M., Jędrzejczyk, M., Rostański, A., Kuta, E. (2005). Is the blue zinc violet (Viola guestphalica Nauenb.) a taxon of hybrid origin? Evidence from embryology. Acta Biol. Cracov. Ser. Bot. 47(1), 237-245.
• Sudnik-Wójcikowska, B. (2011). Rośliny synantropijne. Multico Oficyna Wydawnicza Warszawa.
• Tucker, M.R., Koltunow, A.M. (2009). Sexual and asexual (apomictic) seed development in flowering plants: molecular, morphological and evolutionary relationships. Funct. Plant Biol., 36(6), 490-504.
• Weryszko-Chmielewska, E., Chwil, M. (2006). Morfologia prezentera pyłkowego i polimorfizm ziaren pyłku Taraxacum officinale F.H. Wigg. Acta Agrobot., 59(2), 109-120.
• Yarnell, E., Abascal, K. (2009). Dandelion (Taraxacum officinale and T. mongolicum). Integrative Medicine, 8(2), 35-38.
• Záveská Drábková, L., Kirschner, J., Štěpánek, J., Záveský, L., Vlček, Č. (2009). Analysis of nrDNA polymorphism in closely related diploid sexual, tetraploid sexual and polyploid agamospermous species. Plant Syst. Evol., 278(1-2), 67-85.