Структура естественной изменчивости палиноморфологических признаков на примере некоторых видов Nierembergia и Bouchetia (сем. Solanaceae) и естественная система биомногообразия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

На примере восьми видов Nierembergia и двух видов Bouchetia (сем. Solanaceae) описаны свойства индивидуальной изменчивости морфологических признаков пыльцы. Большинство исследованных признаков (строение апертур, ультраструктура спородермы, скульптура поверхности, размеры) не имеют существенных различий на индивидуальном и внутривидовом уровне; таксономически значимая изменчивость морфологических признаков пыльцы проявляется на уровне рода и надродовых групп. Роды достоверно различаются характером скульптуры поверхности пыльцевого зерна – струйчатой у Nierembergia и бугорчатой у Bouchetia. Пыльца, содержащаяся в одном бутоне, пыльнике или тетраде (полное гаметофитное поколение, где смерти нет – все без исключения потомки одного предка), рассмотрена как экстремальная модель (максимальная полнота при минимальной сложности) для исследования свойств естественной морфологической изменчивости и причин ее возникновения. Обнаружено, что признаки пыльцы (скульптура поверхности, число и расположение апертур) имеют одинаковую структуру изменчивости (непрерывные и транзитивно упорядоченные ряды), которая у разных признаков разворачивается на разном таксономическом уровне. Естественная изменчивость морфологических признаков пыльцы упорядочивается не в генеалогическую кладу, а в клины – непрерывные, геометрически упорядоченные и транзитивные ряды (таксон-неспецифичные и рангово-независимые). В этой системе параллелизмов гомологические ряды неотделимы от негомологических, а типичные формы – от отклонений. Возникновение типичных и отклоняющихся форм не может быть объяснено по отдельности (типичные – генеалогически, а отклоняющиеся – как параллелизм, конвергенция, случайность или закономерность). Индивидуальная изменчивость форм пыльцы геометрически упорядочена и не является результатом случайных нарушений, сбоев наследственной программы, патологией. Типичная форма оказывается гармоничной частью рядов чистых форм, свободных от функциональных и исторических коннотаций. Сходство форм пыльцы в этих рядах определяется их геометрией и не зависит от родства, гомологии, функциональности. Естественную систему форм пыльцы образует не структура предполагаемых родственных связей предполагаемых таксонов, а наблюдаемые параллелизмы изменчивости индивидуальных живых тел. Эволюционная новизна (современное состояние, наблюдаемое многообразие) возникает исходно упорядоченным, сразу в предустановленной форме.

Об авторах

А. Е. Пожидаев

Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: pae62@mail.ru
Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 2

В. В. Григорьева

Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: grigorieva@binran.ru
Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 2

А. Н. Семенов

Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН

Email: grigorieva@binran.ru
Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 2

Список литературы

  1. Архангельский Д.Б., 1982. Морфологические типы пыльцевых зерен современных цветковых // Бот. журн. Т. 67. № 7. С. 890–897.
  2. Берг Л.С., 1922. Номогенез или эволюция на основе закономерностей. Петроград: Гос. изд-во. 306 с.
  3. Бунге М., 2010. Причинность. Место принципа причинности в современной науке. М.: URSS. 512 с.
  4. Гете И.В., 2014. Научные сочинения. Т. 1. Образование и преобразование органических существ (морфология). М.: КМК. 696 с.
  5. Григорьева В.В., Брицкий Д.А., Коробков А.А., 2018. Морфология пыльцевых зерен видов рода Artemisia (Asteraceae) Дальнего Востока России // Бот. журн. Т. 103. № 10. С. 1255–1264. https://doi.org/10.7868/S0006813618100046
  6. Григорьева В.В., Пожидаев А.Е., Семенов А.Н., Брицкий Д.А., 2019. Морфологическая изменчивость пыльцы представителей рода Nicotiana (Solanaceae) // Бот. журн. Т. 104. № 6. С. 900–917. https://doi.org/10.1134/S0006813619060061
  7. Данилевский Н.Я., 2015. Дарвинизм. Критическое исследование. М.: ФИВ. 976 с.
  8. Кремп Г.О.И., 1967. Палинологическая энциклопедия. М.: Мир. 335 с.
  9. Кренке Н.П., 1933–1935. Феногенетическая изменчивость // Сборник работ отделения фитоморфогенеза. Т. I. М.: Изд. Биол. ин-та им. Тимирязева. С. 11–415.
  10. Куприянова Л.А., Алешина Л.А., 1967. Палинологическая терминология покрытосеменных растений. Л.: Наука. 84 с.
  11. Куприянова Л.А., Алешина Л.А., 1972. Пыльца и споры растений флоры европейской части СССР. Т. 1. Л.: Наука. С. 48–51.
  12. Любарский Г.Ю., 2018. Происхождение иерархии: история таксономического ранга. М.: КМК. 659 с.
  13. Любищев А.А., 1982. Проблемы формы, систематики и эволюции организмов. М.: Наука. 376 с.
  14. Манукян Л.К., 1975. Палинология рода Sideritis L. // Палинология. Ереван: Изд-во АН АрмССР. С. 40–44.
  15. Мейен С.В., 1978. Основные аспекты типологии организмов // Журн. общ. биологии. Т. 39. № 4. С. 495–508.
  16. Оскольский А.А., 2001. О феноменологии биологического сходства // Гомологии в ботанике: опыт и рефлексия / Ред. Оскольский А.А., Соколов Д.Д., Тимонин А.К. СПб.: Санкт-Петербургский союз ученых. С. 115–133.
  17. Павлинов И.Я., 2019. Биологическая систематика: в поисках естественной системы. М.: КМК. 246 с.
  18. Пожидаев A.E., 1989. Структура экзины пыльцевых зерен представителей сем. Lamiaceae // Бот. журн. Т. 74. № 10. С. 1410–1422.
  19. Пожидаев А.Е., 2009. Структура многообразия морфологического признака на примере расположения апертур пыльцы цветковых и естественная упорядоченность биологического многообразия. Или – что такое многообразие (описание и интерпретация) // Вид и видообразование. Анализ новых взглядов и тенденций. Тр. ЗИН РАН. Приложение № 1. М.: КМК. С. 151–182.
  20. Пожидаев А.Е., 2015. Рефренная структура биологического многообразия и теория филогенеза // Палеоботанический временник. Вып. 2. М.: ГЕОС. С. 115–127.
  21. Пожидаев А.Е., Григорьева В.В., Семенов А.Н., 2024. Структура индивидуальной изменчивости палиноморфологических признаков рода Cestrum (Solanaceae Juss.). Типичная форма и отклонения (морфозы) // Журн. общ. биологии. В печати.
  22. Пожидаев А.Е., Петрова Н.В., 2022. Структура изменчивости палиноморфологических признаков внутри рода Galeopsis l. Hjl. (Lamiaceae) и за его пределами в связи с идеей дивергентной морфологической эволюции // Журн. общ. биологии. Т. 83. № 3. С. 151–169.
  23. Поздняков А.А., 2015. Философское обоснование классической биологии: Механицизм в эволюционистике и систематике. М.: ЛЕНАНД. 304 с.
  24. Раутиан А.С., 2001. Апология сравнительного метода: о природе типологического знания // Гомологии в ботанике: опыт и рефлексия / Ред. Оскольский А.А., Соколов Д.Д., Тимонин А.К. СПб.: Санкт-Петербургский союз ученых. С. 73–80.
  25. Чайковский Ю.В., 2018. Автопоэз. М.: КМК. 560 с.
  26. Шелудякова М.Б., Григорьева В.В., Пожидаев А.Е., 2017. Морфология пыльцевых зерен представителей рода Scrophularia (Scrophulariaceae) // Бот. журн. Т. 102. № 3. С. 361–379.
  27. Blackmore S., Crane P.R., 1998. The evolution of apertures in the spores and pollen grains of embryophytes // Reproductive Biology / Eds Owens S.J., Rudall P.J. Kew: Royal Botanic Gardens. P. 159–218.
  28. Campo M., van, 1976. Patterns of pollen morphological variation within taxa // The Evolutionary Significance of the Exine / Eds Ferguson I.K., Muller J. L.: Academic Press. P. 125–137.
  29. Cocucci A.A., 2013. Nierembergia // Flora Argentina. V. 13. Dicotyledoneae. Solanaceae. Buenos Aires: Instituto de Botánica Darwinion. P. 149–150.
  30. Erdtman G., 1952. Pollen Morphology and Taxonomy: Angiosperms. Stockholm: Almquist and Wiksell. 539 p.
  31. Finot V.L., Marticorena C., Marticorena A., 2018. Pollen grain morphology of Nolana L. (Solanaceae: Nolanoideae: Nolaneae) and related genera of southern South American Solanaceae // Grana. V. 57. № 6. P. 415–455. https://doi.org/10.1080/00173134.2018.1458897
  32. Gavrilova O., Britski D., Grigorieva V., Tarasevich V., Pozhidaev A., Leunova V., 2018. Pollen morphology of the genus Euonymus (Celastraceae) // Turczaninowia. V. 21. № 4. P. 188–206. https://doi.org/10.14258/turczaninowia.21.4.20
  33. Hayrapetyan A.M., 2008. Features of the exine ornamentation of pollen grains in the family Solanaceae Juss. I. The simple types of ornamentation // Nat. Sci. V. 2. № 11. P. 46–50.
  34. Hofman C.C., Zetter R., 2007. Upper Cretaceous pollen flora from the Vilui basin, Siberia: Circumpolar and endemic Aquilapollenites, Manicorpus, and Azonia species // Grana. V. 47. № 4. P. 227–249. https://doi.org/10.1080/00173130701763142
  35. Hunziker A.T., 2001. Genera Solanacearum: The Genera of Solanaceae Illustrated, Arranged According to a New System. Liechtenstein: Ruggell. 500 p.
  36. Huynh K., 1972. Le pollen et la systematique du genere Sideritis L. (Labiatae) // Bull. Mus. Nat. Hist. Nat. 3 ser. № 45. Bot. 1. P. 1–28.
  37. In Memoriam. С.В. Мейен: палеоботаник, эволюционист, мыслитель, 2007. М.: ГЕОС. 348 с.
  38. Meyen S.V., 1973. Plant morphology in its nomothetical aspects // Bot. Rev. V. 39. № 3. P. 205–260.
  39. Peyrot D., Barrön E., Comas-Rengifo M.J., Touand E., Tafforeau P., 2007. A confocal laser scaning and conventional wide field light microscopy study of Classopollis from the Torcian-Aalenian of the Fuentelsaz section (Spain) // Grana. V. 46. № 4. P. 217–226.
  40. Pire S.M., Dematteis M., 2007. Pollen aperture heteromorphism in Centaurium pulchellum (Gentianaceae) // Grana. V. 46. № 1. P. 1–12.
  41. Pozhidaev A.E., 1993. Polymorphism of pollen in the genus Acer (Aceraceae). Isomorphism of deviant forms of Angiosperm pollen // Grana. V. 32. № 1. P. 79–85. https://doi.org/10.1080/00173139509429028
  42. Pozhidaev A.E., 1995. Pollen morphology of the genus Aesculus (Hippocastanaceae). Patterns in the variety of morphological characteristics // Grana. V. 34. № 1. P. 10–20. https://doi.org/10.1080/00173139509429028
  43. Pozhidaev A.E., 1998. Hypothetical way of pollen aperture patterning. 1. Formation of 3-colpate patterns and endoaperture geometry // Rev. Palaeobot. Palynol. V. 104. № 1. P. 67–83.
  44. Pozhidaev A.E., 2000a. Hypothetical way of pollen aperture patterning. 2. Formation of polycolpate patterns and pseudoaperture geometry // Rev. Palaeobot. Palynol. V. 109. № 3–4. P. 235–254. https://doi.org/10.1016/s0034-6667(99)00057-3
  45. Pozhidaev A.E., 2000b. Pollen variety and aperture patterning // Pollen and Spores: Morphology and Biology / Eds. Harley M.M., Morton C.M., Blackmore S. Kew: Royal Botanic Gardens. P. 205–225.
  46. Pozhidaev A.E., 2002. Hypothetical way of pollen aperture patterning. 3. A family-based study of Krameriaceae // Rev. Palaeobot. Palynol. V. 127. № 1–2. P. 1–23. https://doi.org/10.1016/S0034-6667(02)00251-8
  47. Shishova M., Puzanskiy R., Gavrilova O., Kurbanniazov S., Demchenko K. et al., 2019. Metabolic alterations in male-sterile potato as compared to male-fertile // Metabolites. V. 9. № 2. Art. 24. https://doi.org/10.3390/metabo9020024
  48. Stafford P., Knapp S., 2006. Pollen morphology and systematics of the zygomorphic flowered nightshades (Solanaceae; Salpiglossideae sensu D’Arcy, 1978 and Cestroideae sensu D’Arcy, 1991, pro parte): A review // Syst. Biodivers. V. 4. № 2. P. 173–201. https://doi.org/10.1017/S1477200005001787
  49. Tate J.A., Acosta M.C., McDill J., Moscone E.A., Simpson B.B., Cocucci A.A., 2009. Phylogeny and character evolution in Nierembergia (Solanaceae): Molecular, morphological, and cytogenetic evidence // Syst. Bot. V. 34. № 1. P. 198–206. https://doi.org/10.1600/036364409787602249
  50. Walker J.W., Doyle J.A., 1975. The bases of angeosperms phylogeny: Palynology // Ann. Miss. Bot. Gard. V. 62. № 3. P. 664–723. https://doi.org/10.2307/2395271
  51. Wodehouse R.P., 1935. Pollen Grains: Their Structure, Identification and Significance in Science and Medicine. N.-Y.; L.: McGraw-Hill. 574 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (6MB)
Метаданные
3.

Скачать (6MB)
Метаданные
4.

Скачать (5MB)
Метаданные
5.

Скачать (557KB)
Метаданные

© А.Е. Пожидаев, В.В. Григорьева, А.Н. Семенов, 2023