Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ЦИТОЭМБРИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ СЕМЕЙСТВА НОРИЧНИКОВЫХ

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "ЦИТОЭМБРИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ СЕМЕЙСТВА НОРИЧНИКОВЫХ"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ II.В.ЛОМОНОСОВА

Биологический факультет

Юсупова Ирина Кондратьевна

ЦИТОЭМБРИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ СЕМЕЙСТВА НОРИЧНИКОВЫХ

03.00.05 - ботаника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

На правах рукописи

Москва - 1977

Работа выполнена на кафедре ботаники биолого-почвенного факультета Казанского государственного университета имени В.И.Ульянова-Ленина.

Научный руководитель - кандидат биологических наук« доцент Н.Г.Афанасьева

Официальные оппоненты - доктор биологических наук« профессор В.А.Поддубная-Арнольди, кандидат биологических наук Т.С.Кавтор

Ведущее учреждение - Ботанический институт имени В.Л,Комарова Академии наук СССР

Автореферат разослал " ¿Г" 197сР г.

Защита состоится " у- " 197 <Рт*

. с /

в '¿Л_на заседании специализированного биологического

совета № 5 в ИРУ но присуждению ученой степени кандидата биологических наук /Москва, Ленинские горы. Биологический факультет/.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета.

ч.'тзизы просим направлять по адресу: Москва, В-23'1, Ленинские горы, Биологический факультет МГУ, Ученому сьт.-рег.рю К.Т.Дьякову.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ. В настоящее время назрела необходимость дальнейшего исследования недостаточно изученных а интересных в цитозмбриологическом отношении таксонов,-С этой точка зрения актуальны« является таэячевие обширного, высокопод-винутого, полиморфного семейства норичниковых, особенно подсемейства ithinaotholdeae , "включающего зеленых, и бесхлоро-.фильных паразитов. '

Исследованные-нами виды являются зедеаыми-паразитами.Ови паразитируют на ценных дикорастущих кормовых.злаках:и травах' (мятлик, лисохвост, - клевера), а также на культурных злаках. Зеленые паразиты часта служат хозяевами-для повилики- и -эара- -зихи (Котт, 1959). Луга, сально засоренные зелеными паразитами, теряют всякую кормовую ценность (Бейлин, 1968).'

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Познание цитоэмбриологии трех: представителей подсемейства Rhlnantbotdeae-. Сравнение-давних '.видов между собой, а также с другими, ранее изученными видами этого подсемейства. <

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые дается подробная цитозмбриоло- . гическая характеристика вида Euphrasia tenuis. (Brenn.) 4 Vettst, (формирование пыльника», гинецей, микро- и мажроспоро-генез, мужской и женский гаметофиты, эндосперм, эндоспермаль-ные гаустории, зародыш ),

Для Mel ampy rua prate пае L. нами впервые приводятся следующие сведения: описана завязь (причем отмечено наличие щели-В;развитой завязи, что ранее не указывалось в литературе для данного рода); установлено, что зародышевый мешок является вариантом Ргиаа-тида; подробно прослежены различные -еду-чай пове^ения халазальных ядер при формировании зародыпевс^о . меика. а таюка вариации в строении антиподального аппарата; ' отмечены'ранее не описанные уклонешт в строении готового эа-"'* родашевого мешка; уточнеаспорный вопрос <обучастии хадаэаль-, ногоI полярного ядра в оплодотворении. Новями явлнются данные: по формированию пыльника, мик^оспорогенезу, причем,впервые для этого рода опиоаныаномадии в ходе мейоза при образовании ., микроспор; впервые прослеже|о Ц01»(?О£анв$л спврмиоге-

нез, рассмотрен процесс отк >ыЧ£ни(1 ццяьни1Щ| ^дврацв установ-

лен тип оплодотворения. Ыьгпришш к выводу,, что по строения эндосперма целесообразно перенести вид «.рга^еняе ■ из ■ Ре-: <11си1аг18-формы'в: А1ес^ого1орЬиз -форку (классификация С11з1с ,;193б-1937)..Установлен.типзародьша.

Новизна данных, полученных для нЫоа^Ьиэ о1пог « со' стоит в следующей. Прослежено развитие завязи.;Подробно описав макроспорогенез и все стадии формирования зародышевого ; метка, причем впервые выявлен ряд интересных особенностей: на личие.выростов центральной клетки, - вариации в строении аатипо дельного аппарата, случаи.аеподного слияния полярных ядер,слу чаи подобия яйцеклетки ?синергидам, большая' продолжительность существования антипод. На наших препаратах.впервые удалось' тщательно проследить процесс оплодотворения'а;установить' тип его. Пересмотрен спорный вопрос_о характере второго деления в микропидярной клетке при образования' эндосперма. Опирало вали чие вторичных гаусториаяьных клеток в основном эндосперме; Но выии являются данные по формированию стенки-дольника, шкро-спорогенезу.спермиогевезу, атакже сведения о.процессе откры вания пыльника. Впервые также описаны цитологические аномалии при.образовании микроспор.. -

Проведено сравнение изученных нами.видов по;цитоэкбриоло< гйческмм признакам и обнаружено, что Е.ЧешНа' иВЬ.п1пог очень сходны между, собой,, а^также « другими видами: этого подсемейства, а 'М.рга1епае отличается по целому ряду признаков. .Сделана* попытка-судить о высоте присущих данный- видам ци-тоэнбриологических признаков. ; "

АПРОБАЦИЯ. Основные, результаты исследования были .пред- ; ставлены на У Всесоюзном совещании по эмбриологии;растений (Кишинев, 1971), Всесоюзном симпозиуме ^Соловой процесс:«-эмбриогенез,растений" (Москва, 1973),- У Московском совещании . по филогении- растений;{Москва, 1976). Диссертационная-работа . была доложена на заседании кафедры ботаники Казанского государственного университета, заседании'лаборатории фитоэнерге-тики и■группы физиологически активных соединений»института биологии КФАН СССР и на заседании кафедры;высших растений Московского государствевногоуниверситета (1977) .

ПУБЛИКАЦИЯ. По материаламдиссертации опубликовано 8,пе-

чатвых работ,. отражающих-основное содержанке - исследования. • Слисок опубликованных работ приводится в конце автореферата. -

ОБЬЕН РАБОТЫ. Диссертация состоигиз в веде ни я, семи,глав и выводов. Основной текст включает 112. страниц машинописи. \ . Имеются 4 текстовые.таблицы.. Список-цитированной литературы¡ . включает:'!75 наименований, в том числе '6S па 'иностранных язы--ках.,Приложение к диссертации состоит.из 64 таблиц, содержащих ZW7 оригинальных рисунков

I. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ :

Иссдедойанытри представителя трибы ВЬ1 nantheae (семейств норичниковых, подсемейство Bhiñanihoidea«;): Euphrasia

tenuis (Brean.) lettat., RMnanthua ntnor L. » Melaapyrum: pratense L. Все три вида - зеленые паразиты.;

Материал в виде бутонов« цветков и коробочек был собран па Раифском участке В óлжско-Каиского заповедника (ТАССР). Для фиксации использовали смесь С.Г.Навашина (10:4:1) и смесь Чем-берлена. Препараты окрашивали реактивом Шиффа по Фельгену с подкраской цитоплазмы' лнхт-грюном и железным гематоксилином* Гейдепгайна с аоэинои и без него*. Препараты просматривали о помощью микроскопа ЫБИ-З, зарисовки производили с рисовальным-аппаратом РА-4. Пыльцу проращивали на среде, состоящей из -ного'раствора агар-агара и сахарозы в различной концентрации. Проросшие пыльцевые зерна окрашивали ацетокармином.

П. К ИСТОМИ ИЗУЧЕНИЯ ВОПРОСА *

Эмбриология рассмотренных нами видов изучена явно недос- -тфгочио. Данные со эмбриологии представителей подсемейства fihtnaathotdeae , приводимые в раиних исследованиях ( Hof-metster .1658, 1859; Bal!ска-1жапо»зха ♦ 1699), несмотря на-значительный интерес, являются фрагментарными и нуждаются ' в пересмотре. Шыид (Schist d , 1906) рассмотрел ряд видов из этого подсемейства* но многие результаты его исследований оспаривались последующими авторами ( Атака! ,1963; Grellchu-ber, 1975). Это касается типа зародышевого мешка в роде Me-, t аиру rum /вопроса о слиянии полярных ядер, способа г образования: эндосперма. Данные по формированию пыльника,-микроспо-рогенезу, мужскому гамет офиту у М. pratense полностью от' , ■ ' ' - 5 -

сутствуют. В работе Вурдивгера (Yurtjttnger , 1910),,посвященной женским репродуктивным органах Euphrasia rostKoriana, спорной является трактовка способа образования эндоспер^а.Зна-чителзвый интерес представляют работы.Н.Г.Дфанасьевой*по некоторым- видан.подсеиейства Rhlnantholdeae (1956, 195?, 1959,1960). Имеются отрывочные сведения о тапетуые в роде Khlnan-- thus и о степени плоидности гаусториальных ядер в этой:же рода ( TschermaK-»oeas , I9S7, 1968). Данные Арекала (1963) для рода Uet&mpyrun опровергают сведения Шмида (1906) и подтверждают данные Грейльхюбера (1973); с другой стороны,имеются разногласия между двумя последними авторами относительно поведения халазальных ядер при образовании зародышевого мешка. Б.Тиаги ( B.Tlagt , 1965, 1966) дает краткую характеристику семяпочки, эндосперма и семени у М.пещогозша и М.агтепее , а также зародыша у JUxlnanthus major и Rbtnaatbua serotinus З.И.Никитичева (1968, 1970) проследила эмбриологи» у' ряда' представителей подсемейства fihtnarrt ho Ideas «причем попыталась связат^ее с паразитическим образом жизни.. -

Из приведенного обзора литературы видно, что вид Б.tenais совершенно не исследован цитоэибриологически; у Rh.ml-' nor отсутствуют данные по развитию гинецея, пыльника, микро-спорогенезу, спермиогенезу, раскрыванию пыльника, совершенно не исследован процесс оплодотворения.-Нуждается в уточнений тип зародышевого мешка у. M.pratense , вопрос о слиянии полярных ядер, о характере плоидности основного эндосперма;', отсутствуют данные о пыльнике, тапетуме, ыикроспорогенезе и мужском гаметофите.о развитии фиброзво к» слоя. \

Неполнота, отрывочность и противоречивость имеющихся сведений побудили нас к исследованию указанных видов!

Ш. ижЮСПОРОгаНЕЗ И МУЖСКОЙ ГАМЕТОФЙТ;

У изученных нами видов пыльники 4-гнездные. Стенка пыль- • никеС развивается центробежно, по I типу (классификация Батыги-нов и др.,, 1963) и состоит в готовом виде из 4 слоев: эпидер-миоа, среднего, субэпидермального и тапетума.Прослежено поведе вив всех слоев. Ко времени созревания пыльцы клетки элидер-миса у Bh.minor и M.pratense становятся слабо папиллоз-ными.

' Клетки среднего слоя сдавливаются во время мейоэа в мик-роспороцитах, но исчезают лишь ко времени созревания пылыш.

Типичный фиброзный слоя развит только у М. pratense и fib.minor Время заложения фиброзных утодщешй {"поясков") я расположение фиброзных клеток,.по нации данным, несколько различны. Раскрывание пыльника у Rh.minor и Ц.pratense ' включает несколько стадий. У В.tenuis типичный фиброзный слой,отсутствует, но в нижней части каждого пыльцевого гнезда клетки зндотеция приобретают беспорядочные утолщения, которые появляйся позднее, чем "пояски" у Rh.minor и К.pratense.

Тапетум.секреторного типа. Клетки.его, лежащие снаружи, берут начало от париетального слоя, а внутри - от клеток связ-нина. Следуя классификации.Штеффеаа и Ландмаана (Steffen и. Landmann ,1958), мы различаем э зависимости от положения в пыльцевой гнезде наружный и внутренний талетум. Внутренний;та-петуи формируется раньше наружного.-Заслуживает внимания тот факт, что клетки его становятся частично двухьядернымя..уже в премейотический период. Клетки внутреннего и наружного тапету-ма различаются по форме, величине и характеру вакуолизации.

В существовании тапетума различные авторы выделяют ряд . фаз. Мы придерживались классйфикации Карняеля ( Carnlel 1953), различающего премейотический, мейотический и постмейо-тический периоды. Удалось проследить поведение тапетумана различных стадиях. Премейотический период характеризуется про теканием нормальных митозов с заложениеи антиклинальных перегородок в клетках наружного тапетума н кариокинезов без цитокинеза в клетках внутреннего. Однако клетки наружного тапетума у Rh.ntnor частично становятся 2-ядерными уже в преыейо тический период/В это время клетки наружного и внутреннего тапетуиа заметно отличаются по морфологии.. В мейотический период клетки и ядра увеличиваются, базофилия ядер^нарастает. ПостнеВотический период характеризуется преобладанием деструк тивных процессов при сохранении секреторной деятельности. По нааим данным, разрушение оболочек тапетальных клеток начинает ся на стадии подготовки микроспор к деление иди на стадии только что образовавшихся микроспор. Тапетук исчезает ко 'времени созревания пыльцы.

Археспорий и спорогенная ткань» По нашим данный, археспорий представлен несколькими субзпидвриально лежащими клетками. Спорогенный комплекс образован одним слоем у Е.tenuis двумя -у* Bh.minor тремя-четырыш сдоямиу М,prateпзе. ? Число ядрышек в ядрах микроспороцихов у всех трех видов различно,' ■ - ^ ;

МеВоэ.Ыейоз в большинстве случаев протекает нормально. Однако у M.prateinse нами впервые описаны цитологические -нарушения в ходе микроспорогевеэа (выбрасывание хромосом за пределы веретена в метафазе, образование "мостов" втелофазе) ? йй.minor на стадии анафазы 1 деления ыейоза часто также наблюдается неодновременное расхождение хромосом к полюсам. Причиной подобных аномалии являются; по-видимому, неблагоприятные внешние условия (Поддубная-Арнольди, 1964).

'Образование микроспор идет по симультанном} типу. Микроспоры 'в тетрадах лежат тетраэдрически, лишь у Bh.mlnor очень'редко, встречаются иэобилатеральные тетрады. Иногда наблюдаются пенгада микроспор, причиной возникновения которых,. вероятно, являются нарушения в мейозе.

Образование мужского гаметофита. Деление микроспор идет обычный образом, с заложением асимметричного веретена.Ядрышко вегетативного ядра формируется несколько раньше, чем ядрышко■ генеративного. Деление микроспор в одном пыльцевом гнезде лро исходит неодновременно. По нашим даввыы, генеративная клетка у Е.tenuis и Bh.mtnor имеет достаточное количество цято плазмы, а у M.pratanae она бедаоплааыенная (классификация Финна, 1925). У E.tenuls и Bh.mlnor генеративная клетка удлиненная. У M.pratense ядро, генеративной клетки обычно становится веретенообразным или серповидным и часто занимает весь поперечник пыльцевого зерна. Ко времени созревания, пыльцы ядро генеративной клетки у E.tenuls и Bh.mlnor часто переходит в состояние профазы. Спермиогенез протекает в пыльцевой трубке. Правильной метафазной пластинки наблюдать не, ~удалое*. При Использованном нами методе окрашивания нити.веретена не обнаружены. У, Rh.mlnor и М.pratenae генератив' ная клетка делится перетяжкой. Спермин различаются по форме, количеству цитоплазмы и степени базофилни. Ядра спершев-ливены ядрышек. ; ■ , ''■-.

1У. МАКРОСЛОРОЕЁНЕЗ И ШСКИЙ ГАМЕТОФИТ

-Гинецей у 7 E.tenuls , ВЬ. minor к U.pratense образован двумя преконгенитально сросшимися плодолистиками. Завязь в развитой состоянии ложно двугвездная.за счет разрастания и смыкания плацент. У Ы,pratense нами установлено на-, личие щели между плацентами в развитей завязи. Ввиду того,что E.tenuls и.Rh.minor достаточно сходны между собой и значительно отличаются от Ы.pratense , первые два вида будут описаны вместе. '

Euphrasia tenuis и Bhln&nthus minor

Б завязи небольшое число семяпочек. Семяпочки тенуинудел-лятные, однопокровные, с маленьким фуникулюсом у Б.tenuis и сидячие у" Bb.minor . По морфологическому тиду семяпочки -у E.tenuls "близки к гемитропным, а у Bh.mlnor г к ана-камлилотропным (классификация Савченко, 1973). Имеется нуцел-лярная колонка. '■■ . ■ . -

.Интегумент состоит на стадии готового зародышевого ненка на дорзальной стороне семяпочки у E.tenuls из шести, у Hh.minor - из семитвосьми слоев клеток.

. Интегументальный тапетум «рбзпидериального происхождения. Его дифференциация обычно начинается на стадии 2-ядерного зародышевого мешка и заканчивается к моменту формирования четырех- и восьмиядерного зародышевого мешка. У Bh.mtnor ин- ■ тегументальный талетум одевает большую часть зародышевого мешка, а у E.temiiз - только его нижнюю половину. Иногда у E.tenuls клеточный-слой интегумента, граничащий с интегу- . ментальным тапетумом; уподобляется ему по строению. Подобные' случаи-описаны в литературе (Вурдангер, I9IO; Савчёакр,1973). :

У обоих видов единственная археспориальная клетка лежит субзпидермально, и развитие ее соответствует 1У-типу (классификация Поддубной-Дрнольдит 196^), Ыейоз протекает нормально._ Нами отманены случаи нарушения синхронности в делении ядер диады макроспор. Тетрада макроспор линейная. Удалось проследить все стадии формирования зародышевого мешка у E.tenuls и Hh.minor .Зародышевый мешок развивается из халазальной макроспоры по типу Polygonum . Отметим незначительное нару-

шение синхронности в делении.ядер 2-х я 4-ядерных зародышевых меиков*

У Е.tennis образуется семиклеточный зародышевый^ мешок нормального строения. 7- Bh.minor в микропилярноыконце 8--ядерного ценоцита процесс.заложения перегородок также протекает обычный способом» но в халаэальноы конце он частично подавляется» так что вместо трех антипод"образуются лишь две» верхняя из которых двухъядерная. 11ы наблюдали изредка-также образование трех одноядерных антиподальвых клеток. Аитиподыу . E.tenula недолговечны а стшра'ют вскоре после оплодотворения. Напротив, yBh.mtnor они сохраняются до образования нескольких клеток основного эндосперма. Обращает на себя внимание состояние хроматина в ядрах антипод у Rh.ntnor .Ядра,-по-видимому, высокополиплоидные. Полярные ядра у К.tenulз и fih.ntnor ■'сливаются до оплодотворения. У Bh.mtnor нам удал'ооь проследить все стадии олияния. Иногда у этого вида, слияние полярных ядер не доходи! до. конца» так что ядрышко вторичного ядра зародышевого мешка сохраняет контуры исходных ядрышек. ■ .

Форма зародышевого пешка постоянна для вида. У E.tenüla он небольшой, цилиндрический, суженный в районе антипод и к кикропилярному концу. У Hh.atnor зародышевый мешок крупный, сильно вытянутый и довольно заметно изогнутый соответственно форме семяпочки.

Наш впервые отмечено образование у Rh.mlnor особых разветвленных выростов центральной клетки, развивающихся в ее верхней части. Сходное явление отмечено Грейльхюбером (1973) для P&rentueellla . Отметим, что иногда у Eh.ntaor яйцеклетка может уподобляться синергиде по строению.1

llelampyrua pratense

У. lí.pratenee в завязи всегда 4 семяпочки. Археспорий ■ представлен несколькими (2-4) су бэпиде рмально лежащими клетками, во в дальнейшему развитии приступает-только одна. Археспорий У1 типа (классификация Поддубной-Арнольди, 1964). Uefioa в макроспороците протекает нормально. Замечательной особенноотью М.pratense является очень ранняя дифференциация ядер по величине, которая проявляется уже в тедофазе I деления мейоза

и заключается в ток, что микропилярное ядро несколько крупнее халаэального, а во П делении мейоэа вывелехащее веретено крупнее нижележащего. Удалось наблюдать различные случаи взаимной: ориентации веретен.' Мы установили, что все 4 ядра макроспор* образовавшихся в результате мейоза* включаются в общую оболочку и в той или иной степени участвуют в образовании зародышевого мешка, следовательно* зародышевый мешок тетраспорический. Это опровергает данные Шмида (1906) и подтверждает вывод Грейльхюбера (1973). В 4-ядерном ценоците ядра вскоре располагаются по схеме 1+3", что характершьдля некоторых тетраспо-рических зародышевых мешков. Степень депрессии халазальных ядер различна« а в зависимости от этого различна и дальнейшая судьба их* а также строение антиподального аппарата. Удалось показать* что Ш и 1У деления при формировании зародышевого мешка нормально протекают только в микропилярном конце. В ха-лазальном конце нами описаны различные случаи (деление частя ядер, частичная гибель их, отсутствие делений).

Зрелый зародышевый мешок имеет сильно'расширенную форму* но сужен в районе автипод. Полярные ядра обычно отличаются по размеру,' различны по своей природе* и, по вашим данным,никогда не сливаются. Это совпадает с данными Грейльхюбера (1973) и Иоффе (1976). Можно предположить, что полярные ядра не сливаются в силу различной своей природы. Антиподы представлены тремя-четырьмя клетками* иногда одна из них двухгядерная.•

В^качестве отклонений от нормы мы наблюдали образование трех полярных ядер, а также случай, когда одно полярное ядро осталось лежать в халазальном конце. Центральная клетка имеет два трубчатых выроста, которые, по нашим данным, развиваются -ко времени оплодотворения.

При зрелом зародышевом мешке интегументальный тапетум имеет субэпидермальное происхождение и одевает только верхнюю часть зародышевого мешка. Нуцеллярная колонка отсутствует,, во над верхушкой зародышевого мешка очень долго (до образования эндосперма) сохраняется группа иуцеллярных клеток. При готовом к оплодотворению зародышевом мешке интегуменх на дорзаль-ной стороне семяпочки,состоит из 9 слоев клеток.

На основании хода макроспорогенеза и поведения халазаль—

них ядер мы приходим к выводу, что зародышевый'мешок, м.pratense ■ является уклоняющимся вариантом Drusa -типа.

У. ОПЛОДОТВОРЕНИЕ

Нам удалось наблюдать двойное оплодотворение у Eh.nlйог и М.pratense . В момент контакта с женскими ядрами спермин . у Eh.ainor лишены цитоплазмы и представлены округлыми ядрами. Тройное слияние протекает намного быстрее сипгаши.У далось наблюдать погружение"спермия во вторичное ядро зародышевого мешка и выделение ядрипка. Выделение . мужского ядрыяка в ядре яйцеклетки, по нашим данным, происходит или во время деления первичного ядра'эндосперма, или несколько позднее. Оплодотворение у lUi.mtñor <идет по пренитотическоцу типу (классификация Герасиыовой-Навашиной, 1957), - •. ■ ' ■"

У Н.рratense слияние полярных ядер отсутствует, и оплодотворяется, по нашим данным (1975), только микропилярное полярное ядро. К моменту оплодотворения оно располагается вплотную к "щели", отделяющей яйцевой аппарат от центральной-клетки." Халазальное полярное ядро обычно лежит вблизи от него в виде темно красящегося тельца. В момент ковтактас женскими ядрами спермин У М.pratense - представлены вытянутыми'ядрами без ядрывек. Сингамин протекает медленнее оплодотворения мик-ропилярвого полярного'ядра. Выделение ндрыака спермин в ядре' яйцеклетки происходит обычно.наотадии нескольких клеток основного эндосперма, но иногда намного позднее. Нами установ- . лен для Ы. pratense премитотичеокий тип оплодотворения ' .(классификацияХерасимовоЙ-Навашиной, 1957).

'Л. ЭНДХПЕРМ/ЭНДОСПЕИШЫШЕ ГАУСТОРИИ. ЗАРОДЫШ

Для семейства норичниковых-установлен-клеточный эндо-еперМ'О гаусториями..Существует несколько классификаций эндосперма норичниковых (Глижич, 1936-1937; Crete', 1951,1955;-. BaserjГ ,1961)..

В результате первого деления центральной клетки, которое является поперечным,' образуются халаэальная и микропилярная ^клетка.

\ ' Вопрос о направлении-второго деления в микрошлярной. . -клетке в отношении родов Euphrasia, Ifelaapyrun , ВЫ-- 12 -

nanthus- является.спорный; Шмид (1906) и Вурдингор (1910) считаю; что оно проходит: в поперечном направлении, это соответствует Pedtcularl s -форме эндосперма, установленной Гли-хич. Б.Тиаги (1965), Арекал (1963) указывает, что оно идет в -продольном направлении, и эти виды, следовательно, можно отнести к AlectorolорЬцз -форме (та же классификация) .

По нашим данным, второе деление в микропилярной клетке у всех трех'видов происходит в продольном направлении и сопровождается у Bh,minor и M.pratense образованием полной, а у E.tenuls — неполной перегородки. .

Второе деление в халазальной клетке не сопровождается, цитокинезомj в результате чего,образуется одна двухъядераая клетка, которая начинает функционировать как халазальный гаусторий. • ; ■ _

Микропилярный гаусторий дифференцируется'при третьем делении и представлен в момент образования двумя одноядерными клетками.у M.pratense и Rh.mlnor и одной двухъядерной у. E.tenuls . Далее обе клетки микропилярного гаустория у Bh.minor . и M;pratense " становятся двухъядерными,а единственная, клетка у. E.tenuls - 4-ядерной. В развитомсостоя-нии„микропилярный гаусторий представлен'у Hh.minor и- E»te-nuis одной 4-ядерной клеткой, а у M.pratense одной много— ядерной..Иногда у E.tenuls' наблюдалось 5 ядер в микропиляр— ном- гаустории..' '

У Bh.minor микропилярный гаусторийгвначале врастает в микропиле, а затем поворачивает к плаценте, где разветвляется. В эти разветвления переходят ядра.

У E.tenuls . микропилярный гаусторий образует мощный латеральный вырост, растущий к проводящему лучку. Этот вырост ■ образуется на стадии двурядного эндосперма. У M.pratense микропилярный гаусторий образует два трубчатых выроста, один: из которых сильно ветвится. .

- Халазальный гаусторий растетпо.'.направлению к проводяще- 1 му лучку и вступает с ним в контакта Ядра его увеличиваются, становятся высокополиплоидными и гипертрофированными. Число ядрышек возрастает. Отметим, что ядра халазального гаустория намного крупнее ядер микропилярного.Особенно ярко это выраже—

но у M. pratense . Хала зальный гаусторий у Б.tenuis и Bh.minor отпирает раньше микропилярного.

Инициальные клетки основного эндосперма дифференцируются при третьей'делении. Благодаря юс делению образуется сначала дзурядный, а э атеммногорядный эндосперм. Форма основного эндосперма характерна для вида. Для всех трех видов мы.установили присутствие вторичных гаусториальных клеток. У Е.tenuis л Qh.minor они образуются как.на микропидярном, так и на ха-лазальном концах, у M .pratense - только на микропилярном.. ■Эти клетки крупные, густоцатоллазменвые, с крупными, перегруженными хроматином ядрами. -

В отличие от Е.tenuis и flh.Btnor основной эндосперм М.pratense дифференцирован ва зоны. Клетки его по природе диплоидные.

Анализ развития и строения эндосперма и зндоспермальных гаусториев позволил нам перенести E.tenuls и M.'pratense из. Pedlcularls -формы в Alectorolophua -форму (классификация Тлижич, 1936-1937).

Зародыши

У t'.tenuis я Hh.minor зародили развиваются сходно. Первое деление зиготы поперечное. Тетрада Т-образная. Подвесок у E.tenuls состоит из 6-10, а у Eh.minor - из 10-12 клеток. Развитие зародышей соответствует Onagrad-типу (классификация Iohansen*a, 1950).

У M.pratense тетрада образуется так же', как у E.tenuls и Rh.nlnor , но далее клетка m" участвует в построении тела зародыша. Установлено, что развитие зародыша протекает по Asterad-типу (классификация Джогансена, 1950).

УП. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ *

Изучение пыльника, микроспорогенеза и мужского гаметофита у Euphrasia tenuis , Bhinanthùs minor и Helampyrum-pratense позволило выявить следующие общие черты развития и строения. ...

I.-Стенка пыльника развивается no I типу (классификация Батыгиной и др., 1963). Это установлено и для других исследованных видов подсемейства Bhlnantholdeae (Никитичева,1970;

Карпова, 1973; Окулова, 1973). Тапегум секреторного тина. Внутренний тапетуидифференцяруется раньше наружно го. клетки его становятся частично двухъядернымя у*е в л ре ме йотяче с кий период, что наблюдается также у М.петоговит , Bart а la

alpina, latbraea squamarla.-

2..Тип образования микроспор симультанный. Это характерно и для других представителей данного подсемейства (Афанасьева, I960, 1976; Никитичева,.1970; Окулова, 1973). Зрелая пыльца двухклеточная. ^ .. <•

Однако удалось выявить специфические признаки у-каждого вида. • '

1.-Если у E.tenuls и М.pratense клетки наружного -тапетума всегда одноядерные, то у Eh,mlnor они частично двухъядераые. ■ '

2. Число слоев спорогенных клеток характерно для каждого вида. Другие представители подсемейства itblnantbotdeae также отличаются по этому признаку (Никитичева, 1970; Окулова, 1973; Афанасьева, 1976). * .

3. У ВЬ.minor , наряду с тетраэдрнчёскими "тетрадами, единично встречаются изобилатеральвые. Подобные случаи описаны для некоторых видов рода Veronica (Беридзе, 1972; Окулова» 1973; Афанасьева, 1976). ■ '

А. Исследованные виды отличаются по.характеру генеративной клетки и спермиев. ,

5. Степень развития фиброзного слоя у Rh*mlnor и ы. pratense несколько различна. У E.tenuls типичный фиброзный хлой отсутствует. Это отмечено также для B.tatarlca (Афанасьева, I960).

В результате -изучения гинецея* семяпочки', зародышевого мешка удалось выявить следующие признаки, общие для Б.tenuis, ВЬ.minor, Ы.pratense. V

1. Гинецей из двух плодолистиков; завязь в развитой состоянии ложно двугнездная за счет смыкания плацент.

2. Семяпочки тенуинуцеллятные. однопонровные. Обнаружено присутствие в семяпочках клеток гаусториального характера, что отмечено также для Latbraea squamarla и Toziia alpina (Никитичева, I960; Никитичева,и Терехин, 1973).

E.tenuis и fih.mtnor очень сходны между собой .и • отличатся от. М.pratense. , а потону мы будем сравнивать их только между собой.

.Euphrasia tenuis и Rhlnanthus, minor'

j Следующие признаки составляют сходство между видами.

,1. Присутствие нуцеллярной колонки.

2. Зенский археспорий 1У типа (классификация Поддубной--Арнольд^ 1964).

,. ,3. Зародышевый мешок Polygonum -типа, .что характерно и для других представителей подсемейства Rhlnanthotdeae ( Davis ,1966). Слияние полярных ядер происходит до оплодотворения. . - ' , '■. ... '.-.■'

Следующие'признаки составляют отличие между видами.

1. Тип семяпочки.

2. Форма зародышевого мешка. •

3. Е.tenuis и Rh.nlnor различаются по числу клеток антипод. Образование двух клеток антипод отмечено у ряда пред ставителей данного подсемейства: Rh.blrsutus, Lathraea . squamarta, Teronlca agrestts (Шмид, 1906; Никитичева, 1970; Окулова, 1973). Продолжительность существования антипод у Е. tenuis и Rh.minor различна. '"•■'4. Число клеточных слоев в интегументе при готовом зародышевом мешке различно у обоих видов;

5.'Степень развития интегументального таяетума неодинакова. • ■ . .

Melampyrun pratense •

M.pratense отличается следующими признаками.

1. Всегда 4 семяпочки в завязи, тогда как у Е,tenuis и fili.mínor семяпочек больше и число их колеблется,

2. Наличие щели между плацентами в развитой завязи. .

3. Ленский археспорий У1 типа (классификация Поддубной--Арвольди, 1964).

4. Отсутствие нуцеллярной колонки.'

5. Субзпидермальное происхождение интегументального тапетума.

6. Зародышевый мешок тетраспорический и является вариацией Drusa -типа. ■

■В результате изучения процесса оплодотворения мы установили следующие признаки, которые являются общими для данных, 'видов,- • ... •• ,

I¿ Наличие двойного оплодотворения..

2. Премитотический тип оплодотворения (классификация Ге- ' расимовой'-Навашиной, 1957).

Более быстрое протекание сингамяч по сравнению с тройным, -слияниеи'у- Rh.minor и оплодотворением'микропидярного полярного ядра у М.pratense. - . ; t • ,

Однако.между Rh.minor H^Mlpratense имеется и различие: если у Rh.minor ■ происходит тройное слияние, то у М,. ' pratense оплодотворяется только микропилярвое полярное ядро, что установлено нами ранее (1975). Это опровергает данныеШмж-да (1906) и согласуется с данными Арекала (1963), Грейлысюбера (1973) и Иоффе (1976). * ;: . '

' При изучении эндосперма и эндоспермальных гаусториев выявлена следующие признаки, Ьбщие для всех трех видов.;

: I*" Эндосперм развивается по Alectórolophús -форме (классификация Глижнч, 1936-1937). Первое деление при образовании эндосперма у всех трех видов поперечное. .

2. Второе деление в ыихропилярной клетке у всех трех ви- ; дов идет с заложением продольной перегородки, что совладает с данными Арекала (1963) и Б.Тиаги (1965, 1966) для родов Ые-lampyrum, Euphrasla, Rhfnanthus и1 опровергает данные Шми-да (1906). и Вурдингера (I9IO) для этих же родов. В связи о. тем, что характер второго деления в микропилярной клетке у этих родов является спорным, полученные нами данные могут ■представлять.интерес. Уы Допускаем также, что возникающая

при втором:делении в микропилярной клетке перегородка может располагаться как продольно, так и поперечно, как это имеет место у некоторых видов рода Teronlca (Шмид, 190б;"Чайдл,'' 1924; Окулова, 1973).- /'■ 4 ; '

3. Халазалышй гаусторий у всех" трех видов дифференцируется при втором делении и представлен одной двухьядерной клеткой.-; • ' • ,

. .. Ыикропилярный гаусторий дифференцируется при Ш делении и в развитом состоянии предста!влен одной клеткой."

У всех трех видов в основной эндосперме установлено присутствие вторичных гаусториальных клеток.

Наряду с общими признаками удалось выявить для каждого исследованного вида специфические признаки.

1. Соотношение размеров халазальной и микропшшрной клеток, образующихся при первом делении, характерно-для каждого вида. У E.tenuls образуется небольшая по сравнению с микропилярной халазальная клетка, что отмечено и для других исследованных видов рода Euphrasia (Вурдингер, 1910; АрекалД963), .

'а также для рода pedicularia (Берг, 1554; Афанасьева и Гра-~ханцева, 1975) и Tozzta alpina (Никитичева и Терехин, 1973). У Bh.minor халазальная клетка сильно вытянутая, намного более крупная по сравнению о микропилярной, что характерно и для других видов этого рода (Шмид,Л90б). У M.pratense образуется очень крупная, шрокоовальная халазальная клевка,,которая намного больше микропилярной. Это имеет место также у М.зП-Tatlcum , M.ltneare , M.arrensé , М.пешогоаиш (Шмид, 1906;'Арекал, 1963; Б.Тиаги, 1965). ' '

2. Перегородка, закладывающаяся при втором делении в микропилярной клетке, является полной у ¿Bh.minor и M.pratense и неполной у E.tenuls ., Заложение неполной перегородки наблюдается у E.arctiea (Арекал, I963),vу Pedicularls и . Totsta alpina {Берг, 1956; Никитичева и Терехин, 1973),

3. .Форма микропилярного гаустория у всех трех видов различна. ■.•'.. :

• 4. В развитом микропилярном гаустории у Bh.minor 4 яд- • pa, у E.tenuls - 4, изредка 5. Вурдингер (1910) у E.rostxo-Tlana наблюдал случаи увеличения числа ядер до пяти и даже восьми. Напротив, Арекал (1963) у E.arctica указывает при-: сутствие лишь двух ядер. У M.pratense .микропилярный гаусторий многоядерный* Б.Тиаги (1965) также отмечает образование в , микропилярном гаустории M.nemorosum и М.агтепзе большого числа ядер. ^

- 5. В то время, как у E.tenuls и Bh.mlnor эндосперм возникает в результате тройного слияния и является по природе триплоидным, у M.pratense он является диплоидным.

6; Основной эндосперм у M.pratense в отличие от E.te-

nuis: и Rh.minor' дифференцирован на зоны;*, что характерно ид ля; других видов этого рода (Арекал, 1963; Б.Тиаги, 1965).

?. Расположение вторичных гаусториальных клеток различно

Изучение эмбриогенеза позволило установить, что зародыш у E.tenuls и flh.minor развивается no Onaçrad -типу (клас сификация Джогавсена, 1950), Это. характерно для изученных ранее видов подсемейства Rhinantholdéae (Афанасьева, I960; Никитичева, 1970). Напротив, M.pratense.ciOHT особняком,так как зародыш его развивается no Asterad -типу (та же классифи кация). Нами отмечены некоторые вариации в ходе, эмбриогенеза.

■По развитие мужских и женских репродуктивных структур,' эндосперма, задоспермальных гаусториев и зародышей E.tenuls и Bh.minor обнаруживают большое сходство между собой и с другими изученными видами подсемейства Rbinanthoideae , а вид Ы.pretense занимает изолированное положение благодаря целому ряду особенностей. ( ' ~ .

Каждый из рассмотренных видов обладает высокоорганизованными цитоэмбриологическими признаками. В качестве таких признаков у Bh.minor мы рассматриваем редукцию в антипо-дальном аппарате и.наличие выростов.центральной клетки, у Е.tenuis - заложение неполной перегородки при втором делении в микропилярной клетке и проявляющуюся иногда тенденцию^ к увеличению числа ядер в ыикрошлярнои- гаустории, у М. prat визе - наличие щели между плацентами в развитой завязи,тетра-спорический зародышевый мешок, большое число,ядер в ыикропи-лярнонгаустории, дифференциацию основного эндосперма на зоны

ВЫВОДЫ.

I. У всех трех видов стенка пыльника формируется по I ти пу (классификация Батыгивой и др., 1963).- Тапетуи секреторного типа, клетки его одно-двухъядерные. Зрелая пыльца двухкле-точная. Спермии различны по форме и количеству цитоплазмы.

П. Гинецей из двух плодолистиков. У E.tenuïs и - дь. minor завязь ложно двугнездная за счет'смыкания плацент; у M.pratense имеется щель между плацентами, Иорфологический тип семяпочки является характерным.для вида. Археспорий в семяпочке у Е.tenuis n НЬ. minor; соответствует 1У, а у н. pretense. - У1 типу. Зародышевый мешок у E.tenuls и

Hb.nlnor развивается по типу Polygonum, ».а у м.pratense: - по' Drusa -типу, ,

И. - Оплодотворение у fih.mlnor и М,pratense идет по премитотаческому типу. У М. pratense оплодотворяется только микропйлярное' полярное ядро. . "

*1У.По развитию и строению.эндосперма и эндоспермальных' гаусторией^следует отнести вое три вида н Alectorolophua --форме. Клетки основного эндосперма:у Ы.pratense являются: диплоидными:по природе«

Г У* Эмбриогенез у £. tenu Is и Rh.minor идет по . Onagr&d -типу» a y M.pratense со Esterad -типу,

У1.Выявлено большое сходство но цитоэмбриологическим признакам Е.tenuis и Hh.mlnor между собой, а такжес другими видами подсемейства Rhinantbotdeae« показано изолированное положение по этим признакам М. prate пае в этом же подсемействе.

. УП.Для каждого.иэ изученных видов обнаружены высокоразвитые цитозмбриологические признаки.

Список работ, . опубликованных по теме диосертации

1. К'вопросу о сезонном диморфизме у покрытосеменных. Сборник аспирантских работ, естественные науки, биология.. Казань, изд-во Казанского-университета,' 1968.

2. Кикроопорогенез, развитие тапетума и мужского гамето-фита у марьянника ле сного lie lampy run ailTatlcûm L .Сборник . аспирантских работ, естественные науки. Казань, изд-во Казанского университета, 1969. '

3. Какроспорогенеэ и развитие■венского гаметофита у очанки тонкой Euphrasia tenuis (Brenn.)*ettst. Сборник аспирантских работ, естественные науки. Казань* изд-во Казанского университета, 1969. .- ■, ,*-

4. К процессу.оплодотворения "у погремка малого; Aleoto-rolophus minor L.' Сборник' аспирантских работ, естественные науки. Казань, изд-во Казанского университета, 1969. у

5. Аномалии в микроспорогенезе и. в развитии мужского га^ метофита у Helampyrum sllvatlcun L. . Материалы У. Всесоюзного совещания по эмбриологии растений. Кишинев, изд-во "Штиин-цап,-1971. _ 20 -

б. Сравнительно-эмбриологическое исследование зародывет. вых мешков у некоторых представителей -семейства норичниковых. Материалы Всесоюзного симпозиума "Половой процесс и эмбриогенез растений", М., 1973. -

, 7. Оплодотворение у-норичниковых (5сгорЬи1аг1асеае). Бот. »урн., т. 56, Кг 12 (в соавторстве с Н.Г.Афанасьевой, С.К.'ОкуловоЙ, Л.Ш.Граханцевой).

в.. К филогении семейства норичниковых, (подсемейство.

. ЛЫпап^оЫеае »Гв^з*;). Материалы У Московского совещания по филогении растений. II., "Наука", 1976 (в соавторстве с.

Н.Г.Афанасьевой и Л.Ш.Граханцевой)'. - >

' / :

Сдано & набор 25ЛП-1977 г. Подписано в печать 2/УШ-1977 г.пф об12б Форы.бум.. 60 X 64 1/16. Печ.л..1,4. Тиран, 150. Заказ 459.

Бесплатно. •

Офсетная лаборатория ЮТ Казань, Ленина, 4/5