Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эмбриология видов трибы Sanguisorbeae (Rosaceae)

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Эмбриология видов трибы Sanguisorbeae (Rosaceae)"

£

с^ УЖГОРОДСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ ¿О л

На красах рукопису

КОЛЕСНИК Олег Борисович

ЕМБРЮЛОГ1Я ВИД1В ТРИБИ SANGUISORBEAE (КОвАСЕАЕ)

03.00.01.-ботажка

Автореферат

дисертацй на здобуття наунового ступени кандидата б'юлогтних наук

Ужгород-1996

Дисерташею е рукопис

Робота викокана на кафедр! боташки Ужгородського державного ушверситету

Науковнй кер1вник: доктор бюлопчних наук, професор

В.Ю.Мандрик

ОфщШш опоненти: доктор бюлопчних наук, професор

еЛ.Кордюм

кандидат б1олопчних наук, доцент М.М.Барна

Провшна установа: 1нститут интимно! бюлош та генетично! ¡нженери HAH Укра'1'нн

Захнст вшбудетъся "М " ynir.vv-iul996 року o-f{_ год. на засшанш сгк'шалвованно! ради К. 15.01.01 по присудженню наукового ступеня кандидата бюлопчних наук в Ужгородсъкому державному университета за адресою: м.Ужгород, вул. Волошина, 54.

3 дисерташею можна ознайомитись у б«блютеш Ужгородського державного университету (м.Ужгород, вул. Каштульна, 9)

Автореферат розклано " iecjCA 1996 року.

Вчений секретар спещагизоважн ради, кандидат

бюлопчних наук . ПЛ.Голшка

ВСТУП

Актуальнкть теми. Вивчення розвитку та функцюнування репродуктивних структур, що зобумовлюють утворення насшня i насшну продуктившсть вщцв в цшому, мае значения для встановлення статевого чи anoMÍKTH4Horo способу репродукцй, для збереження дикорослих вид i в у мюцевому генофонд! та використання íx у генетико-селекцшних роботах.

Триба Sanguisorbeae об'еднуе у своему с клад i представнишв з р1зними способами репродукцй': амф1мжт1в, факультативних та обл1гатних anoMÍKTÍB. Зустр1чаються pÍ3H¡ форми апомжсису: апоспор1я-партеногенез, диплоспор1я-партеногенез та адвентивна ембрюшя. В межах родини Rosaceae триба Sanguisorbeae в ембрюлопчному план i малодослщжена /Schnarf, 1929; Поддубная-Арнольди, 1982/.

Роди Agrimonia L., Sanguisorbeae L. та Poterium L. майже не вивчались. Лггературш bíaomoctí, що торкаються шших род1в, мають фрагментарний характер i висвплюють тшьки певш етапи бюлогп розмноження /Schnarf, 1929, 1931; Nordborg, 1963, 1967, 1969; Phelouzat, 1965/.

Дослщженню ембрюлогн роду Alchemilla L., в зв'язку з наявшстю апом1ктичного способу репродукцй, придшялася значна увага, але переважна бшьипсть праць присвячена вивченню функцюнування apxecnopianbHoro комплексу та cnoco6ie утворення зародкового Minina /Murbeck, 1901 a,b, 1902; Strasburger, 1905; Boos, 1917, 1920, 1924; Hjelmquist, 1956, 1959; Rutishauser, 1976; Мандрик, 1976; Глазунова, 1977, 1978, 1983, 1986; Izmailow, 1984, 1986, 1994/, в той час як диференщащя i функцюнування чолов1чоТ генеративно! сфери, розвиток ендосперма та зародка вивчеш недостатньо.

При дослщженш насшноТ репродукцй' важливим е комплексний тдоод до питания розвитку i функцюнування чолов1чих та жшочих генеративних структур, шлях i в утворення ендосперма та зародка як в онтогенетичному i фшогенетичному аспектах, так i в питаниях прикладного характеру - використання даних ембрюлопчних дослщжень для генетико-селекцшних po6ÍT.

Мета i завдання дослщження. Метою робота було вивчити ембрюнальш процеси у вцщв триби Sanguisorbeae та з'ясувати особливост1 HaciHHoro розмноження - статевого вщтворення або апомштичного способу репродукцй.

Для досягнення поставлено!" мети до завдань роботи входило:

1. Вивчити мшроспорогенез та з'ясувати причини, що призводять до утворення стерильних i дефектних пилкових зерен.

2. Дослщити диференцшц1'ю i функщонування багатоклтшного apxecnopin та соматичних юптин нуцелуса. Встановити íx родову специфшу, в залежност1 ввд cnoco6ÍB розвитку зародкових míiokíb - eycnopií, диплоспори, anocnopií.

3. З'ясувати особливосп репродукци, пов'язаш Í3 статевим вщтворенням, та встановити наявш форми апом1ксису.

4. Визначити тип розвитку зародка та проанал1зувати функщонування зв'язанно\' системи "ендосперм-зародок" у статевих та ariOMÍKTH4iinx вцщв.

Наукова новизна роботи. Вперше вивчено ембрюлогио Agrimonia eupatoria L. та Poterium sanguisorba L.. Отримаш hobí даш щодо розвитку та функщонування репродуктивних структур у Sanguisorba officinalis L. та Alchemilla montícola Opiz. Встановлеш критичш етапи мшроспорогенезу i розвитку чолов!чого гаметофга та причини стершшацй' пилкових зерен.

З'ясовано деяы cnipHi питания, що торкаються розвитку i функщонування багатоюининного жшочого археспор1я та соматичних юптин нуцелуса в зв'язку Í3 формою anoMÍKCiica.

Вперше було дослщжено розвиток зародка за типом Solanad var. Nicotiana для представттав триби Sanguisorbeae.

Дана пор{вняльно-ембрюлопчна характеристика вид1в триби Sanguisorbeae у зв'язку з особливостями HaciHHO'í репродукци.

Практичне значения i реалпашя результат1в роботи. Одержан! даш про особливост1 репродукци у вид1в триби Sanguisorbeae та ступеш фертильност1 пилкових зерен можуть бути використаш при проведет генетико-селекцшних po6ÍT, з метою введения дикорослих лкарських вщцв в культуру, а також для вщновлення "íx природних популяцш та збереження в мюцевому генофондь

Отримаш результата можуть бути застосоваш при уточненш систематики та фшогеш!' триби Sanguisorbeae.

Апробац1я роботи. Ochobhí положения дисертацн доповщалися на: XXX М1жнароднш науковш студснськш конференцп (Новосибирск, 1992), науково- практичней конференцп молодих вчених та cneuianicriB (Нижш Ворота, 1993), конференцп "Актуальш питания сучасно'1 ботан1ки" (Ялта, 1993), лпжнародних конференщях,

присвячених вивченню онтогенезу вид1в природних та культурних флор (Кшв, 1993, 1994), конференщях Ужгородського держушверситету (Ужгород, 1994, 1995, 1996), на ГуПжнародно-регюнальнш конференци "Стшкий розвиток сшьського господарства та збереження бюр1зномашття" (Ужгород, 1996).

ГГубл^ашУ. За материалами дослщжень опубликовано 10 наукових праць (2 статп, 2 матер1али конференци, 6 тез наукових доповщей).

Конкретна особиста участь автора в отримант науковнх результат. Уа науков1 результата одержан! особисто автором при безпосередшй його участ1 у збор! [ обробщ матер1алу. Науков1 положения, що виносяться на захист, отримаш здобувачем самостшно.

Об'см I структура роботи. Дисертащя складаеться ¡з вступу, 5 роздшв, висновыв (139 сторшок основного тексту), списку використаноУ штератури (89 джерел, ¡з них 44 шоземних). Праця шюстрована 2 габлицями, 65 малюнками.

Основт положения, яю виносяться на захист:

1. Розгорнута ембрюлопчна характеристика послщовних еташ'в репродуктивного розвитку деяких в ид ¡в родш триби Ба^шзогЬеае.

2. В процеЫ розвитку гшзд пиляюв виникають критичш етапи, що супроводжуються аномал1ями в м1кроспорогенез1 та розвитку чолов1чого гаметоф1та [ охоплюють премейотичний, мейотичний та постмейотичний перюди розвитку пиляив.

3. Особливост! диференщаци та функцюнування багатоклтшного зрхеспор1я \ його похщних у вид1в триби Sanguisorbeae, обумовлеш шсцеположенням первинних археспор1алышх юптин у нуцелуа, а згодом спорогенних клггин в межах спорогенного комплексу.

4. Насшне розмноження вид1в триби Бап§1шогЬеае вщбуваеться шляхом статевого в1дтворення та апомштичного способу репродукцп. Апоспор1я-партеногенез е дом1нуючою формою апом1ксиса. Утворення шоспоричних зародкових мшыв е специфпсою гаметофггного апомксиса гаксошв триби 8ап§1шогЬеае. Апоспор1я ткно пов'язана з дегенеращао иегаспорощтв, \х похщних та спорогенного комплексу в цшому, що эозглядаеться як явище сприятливе для розвитку апоспоричних зародкових шшмв.

5. У деяких видщ триби Sanguisorbeae, поряд зрозвитком зародка за типом Asterad var. Geum, спостер1гаеться тип Solanad var Nicotiana.

РОЗД1Л 1.

МАТЕР1АЛИ, МЕТОДИКА ДОСЛ1ДЖЕНБ ТА ТЕРМ1НОЛОГ1Я

Вихщний матср1ал: Для цитоембрюлопчного досл1дження було обрано по одному виду з чотирьох род1в триби Sanguisorbeae, що природно зростають на територп Закарпатсько'1 облает!:

1. Agrimonia eupatoria L.

2. Sanguisorba officinalis L.

3. Poterium sanguisorba L.

4. Alchemilla montícola Opiz.

Для дослщв, пов'язаних з ¡золящею кастрованих kbítok у A.eupatoria, дослщжуваш особини висаджувалися на дослщних дшянках поблизу с.Цепгивка.

Методика: Для цитоембрюлопчних дослщжень матер ¡ал фксували на р1зних стад1ях розвитку вщ закладання kbítkobhx приморднв, до утворення стиглого насшня. Матер1ал фксували хромацетоформалшовою сумшщю за Навашиним (10:4:1) та алкогольацетоформалшовим за Чемберленом (90:5:5) /Паушева, 1974, 1980/. Подалына обробка здшснювалася за загальноприйнятою ембрюлопчною методикою. Товщина мкротомних 3pí3íb складала 5-15 míkpoh, в залежносп вщ фази розвитку. Препарата фарбували залЬним гематокешпном за Гейденгайном з тдфарбовуванням цитоплазми 0.5% розчином еозину /Паушева, 1980/, та галлощашнхромовими квасцями за Ейнарсоном /Пирс, 1962/.

Фертильшсть пилкових зерен визначали шляхом пророщування на поживному середовшщ з до даваниям сахарози у концентрацн 5, 10, 20%%. Пророап пилков1 зерна фарбували ацетокармшом з тдфарбовуванням евгглим зеленим 2Ж.

Для визначення морфолопчно!' дефектное^ пилкових зерен застосували ацетокармшову методику /Хохлов, Зайцева, Купр1янов, 1978/.

Кастрацио kbítíb проводили за одну-три доби до розкривання бутон1в. Видаляли BepxiBKoei бутони cyuBÍTb, а також kbítkh, що розкрилися. KacTpoBaHi kbíth ¡золювали за допомогою целофаново! шнвки. Фксащю kbítíb здшенювали через 15 дшв теля касграцн.

Отримаш цифро1п даш опрацьоваш статистично, зпдно загальноприйнятих методик/JlaKiH, 1990;Колде, 1991/.

Малюнки виконаш за допомогою М1кроскопу CARL ZEISS-JENA та рисувального апарату РА-3.

Термшолопя: В роздш даеться тулмачення основних термппв i понять, що використовуються у po6oTÍ.

Роздш 2

РОЗВИТОК ТА ФУНКЩОНУВАННЯ МОЛОВШИХ ГЕНЕРАТИВНИХ СТРУКТУР

Kbítii Agrimonia eupatoria, Sanguisorba officinalis та Alchemilla monticola - двостатевь У Poterium sanguisorba, в межах одного суцвгття, розвиваються як двостатев1, так i одностагев1 ¡kíhomí та чолоа!ч1 kbíth.

У bcíx вид1в триби Sanguisorbeae пиляк чотиригшздий, гшзда з'еднаш попарно в дв1 теки. У субепщермальному uiapi майбутнього гшзда пиляка закладаеться первинний археспорШ, який на поперечному 3pi3i мае 3-5 юптин.

Первинш apxecnopianbHi клшши, внаслщок периклшальних подшв, дають початок вторинним археспор1альним (спорогенним) та первинним napieTanbHHM клггинам. Первинш napieTanbHi клшши, подшяючись перикшнально, утворюють тапетум та вгоринний пар1етальний шар. Вторинний пар1етальний шар дшиться периклшально, внаслщок чого виникае середнш шар i ендотецш. Середнш шар подшяеться на два середш шари.

Одже, синка пиляка у видш триби Sanguisorbeae утворюеться у вщцентровому напрям1 i складаеться Í3 тапетума, двох середнЬс iuapie, ендотещя та епщерми.

Полшло'щизащя клггин тапетума починаеться тод1, коли м1кроспороцити приступаготь до мейозу, i полягае в тому, що юпгини тапетума подшяються один раз мгготично без утворення клшшно! ctíhkh. Таким чином, клггин и "тапетума стають двоядерними. Дегенеращя 1х спостер1гаеться на стадн вщокремлення MÍKpocnop. Протягом всього перюду своеГ функцюнальноТ активное™ тапетум одношаровий, мае юйтинну будову i вцдаоситься до секреторного типу.

Клпини вторинного археспорк деякий час мкотично дшяться, що призводить до збшьшення кшькост1 клггин спорогенного комплексу.

Юптини спорогенного комплексу трансформуються у мшроспороцити, про що свщчить стад ¡я синапсису.

Мейоз в м1кроспороцитах в межах пиляюв одшеТ kbítkh у bcíx вивчених вид1в в1дбуваеться синхронно. Мкроспорогенез вщбуваеться за симультанним типом. Чолов1чий гаметофгт двоклггннний.

У статевих вщцв A.eupatoria, S.officinalis та P.sanguisorba мейоз при MÍKpocnoporeHe3¡ здшснюеться без особливих в^дхилень в1д норми. В анафаз1 першого подшу мейозу спостер1гаеться правильне розходження хромосом до ПОЛЮС1В.

Особливютю мкроспороненезу A.eupatoria е те, що у верх1вкових кепках суцв'тя в гжздах пилятв спорогент кл'пини, не трансформуючись у мшроспороцити, дегенерують.

У P.sanguisorba аномалп гад час мейозу не виявлеш. Пиляки чолов1чих kbítok достигають швидше, шж у двостатевих. Кшькють дефектних пилкових зенен незначна.

У апо\пктичного виду A.monticola спостер1гаеться як нормальне проходження мкроспорогенезу i утворення нормальних тетрад мшроспор, так i 3Ha4H¡ вщхилення. Вщхилення полягають: у нер1вном1рному розходженш хромосом до полюс1в в анафаз1 першого подшу мейозу, в утворенн! míkpo- i макроядер з незбалансованим числом хромосом, у виникненш noniafl. Аномалп можуть спостер1гатись i при розвитку MiKpocnop в чолов1чий гаметофгт.

Розглядаючи хщ мейозу у Ясному взаемозв'язку з розвитком пизда пиляка, можна видшити наступш критичш етапи, на яких весь подальший хщ диференщаци мжроспоранпю може припинятись: 1) спорогенний; 2) м1кроспороцитний; 3) мшроспорний; 4) гаметофпний.

У A.eupatoria спостер1гаеться спорогенний та гаметофшшй; для S.officinalis та P.sanguisorba частково харакгерний гаметофшшй; для A.monticola у р1зних гшздах пиляыв спостерЬаготься bcí вшцевказаш критичш етапи розвитку на яких розвиток припиняеться.

Кшьюсть дефектних пилкових зерен для A.eupatoria в середньому складае 16,3%, при пророщувашп на поживному середовицц при 10% концентрацй сахарози в nepini 6 годин проростае 61,7% пилкових зерен; у S.officinalis вщповщно 12,3 i 65,4; у P.sanguisorba - 14,3 i 73,6; у A.monticola - 68,6% , на поживному середовшщ пшшш зерна не проростають.

Види триби Sanguisorbeae, за piBHeM фертильноеп пилкових зерен, можна подшити на abí 4ítkí групи.

Перша характеризуеться високою фертильшстю пилкових зерен i низьким ступеней варповання uieí ознаки. До uieí групи належать види, для яких характерне виключно статеве вщтворення: A.eupatoria, S.officinalis, P.sanguisorba. Абортивш nwikobi зерна утворюються переважно внаслщок дегенеративних явищ на гаметофггшй стадо розвитку у невеликш кшькость

Для другоУ групи властивим е утворення значно'1 кшькост1 абортивних пилкових зерен i висока стушнь варповання uieí ознаки. Ця група включае види, для яких характерний апомктичний cnoci6 репродукцп - A.monticola та íhuií види роду Alchemilla. Дегенеративш явища в чолов^чш генератившй сфер! вщбуваються на р1зних стад1ях розвитку як в npeMeñoTH4HÍñ, так i в мейотичшй та постмейотичшй стад1ях розвитку.

Роздш 3.

Ж1НОЧ1 РЕПРОДУКТИВН1 СТРУКТУРИ

Для BUfliB триби Sanguisorbeae характерний апокарпний пнецей, який складаеться з двох (Agrimonia eupatoria, Poterium sanguisorba), або oflHieí (Sanguisorba officinalis, Alchemilla montícola) маточок з одним HaciHHHM зачатком. Пнецей оточений бшып або менш склерифжованим ппанткм.

Насшний зачаток красинуцелятний з одним штегументом. У A.eupatoria, S.officinalis i P.sanguisorba bíh звислий анатропного типу, а у A.monticola - боковий гемиропний. Гнтегумент щшьно змикаеться, не утворюючи мжрогиле.

Провщна система наспших зачатюв ycix вщцв представлена единим нерозгалуженим судинним пучком, який проходить через фушкулус i доходить до ппостази.

Археспорш багатоклггинний. Кшьюсть первинних археспор1альних клггин, а також подальша диференщящя i функцюнування i'x похщних -спорогенних юптин - дуже Bapiioe. Покривний комплекс двошаровий. Спорогенний комплекс - одно- i багатоярусний.

В межах триби Sanguisorbeae можна видшити три способи утворення спорогенного комплексу: 1) вторинш apxecnopianbHi клггини стають спорогенними i безпосередньо трансформуються у мегаспороцити; 2) btophhhí археспор1альш юптини, мгеотично подшяючись, утворюють дво- чотиришаровий спорогенний комплекс; 3) вторинш apxecnopiartbui юптини, за винятком центрально!, дшяться

мгготично на доч1рш cnoporeHHi юптини, а центральна шитина безпосередньо трансформуеться у мегаспороцит.

Перший cnoci6 утворення спорогенного комплексу дуже рщко спостер1гаеться у A.monticola; другий е характерним для bcíx вщцв триби, третш - мае мюце у деяких насиших зачатках A.montícola.

Першими до мейозу приступають центральш cnoporeHHi юптини. Шзшше мегаспороцитами стають сум1жш з ними латеральш клшши. Таким чином, трансформащя спорогенних юптин в мегаспороцити здшснюеться в напрям! вщ центру до периферн. Bci cnoporeHHi клшши потенцшно здатш трансформуватися у мегаспороцити. Кшьюсть мегаспороштв у A.eupatoria, S.officinalis, та P.sanguisorba коливаеться в межах вщ трьох до п'яти, рщко бувае бшьше, а у A.monticola - вщ одного до п'яти, в залежное™ вщ кшькост1 uiapie ioiíthh спорогенного комплексу.

Спостерцаеться певна корелящя м1ж кщьмстю мегаспороципв i способом репродукцй. У вид!в Í3 стшким статевим вщтворенням кшьюсть мегаспорощтв бшьша, шж у anoMÍKTÍB.

Мейоз здшснюеться тшьки в одному, рщше у двох мегаспороцитах HaciHHoro зачатка. Для bcíx вивчених нами вщцв характерна лшшна тетрада мегаспор. У Alchemilla montícola зрщка спостср1гаються Т-под1бш тетради. iHOfli утворюються дв1 тетради мегаспор. Друга тетрада виникае з латерального мегаспороцита.

Кшьшсть тетрад в межах насшного зачатка у р1зних вщцв eapiioe: у A.eupatoria - одна (рщко flBi); S.officinalis - дв1 (зрщка одна або три); у P.sanguisorba - abí (рщше одна або три); у A.monticola - одна (рщше дв1).

У вивчених нами вщцв зародков1 míuikh моноспоричш Polygonum-типу, розвиваються Í3 наступних мегаспор тетради: у A.eupatoria - з халазально'1, дуже рщко з етхалазальноУ; у S.officinalis - з халазально'1, рщше з ешхалазальноТ, субмнсропшярно! або декшькох одночасово; у P.sanguisorba - з субмкропшярноТ, рщше з м1кропшярно'1"; у A.monticola - з халазально'1 або ешхалазально!.

У A.eupatoria, P.sanguisorba i A.monticola, при наявнос™ в межах одного насшного зачатку декшькох тетрад, зародковий míiiiok, як правило, розвиваеться з мегаспори центрально! тетради, a iimii - дегенерують.

У S.officinalis, в межах одного насшного зачатку, утворюеться декшька зародкових mílukíb з мегаспор як одше'1, так i декшькох тетрад, але повноТ диференщаци досягае тшьки один з них, в окремих випадках - два.

В единому nponeci диференщаци спорогенного комплекса можна видшити чотири етапи: 1) утворення первинного apxecnopin í3 ашкальних субепщермальних ioiíthh нуцелуса; 2) збшьшення

к1лькосп кл1тин спорогенного комплексу за рахунок мгготичних подшв юптин вторинного археспор1я та його похщних; 3) трансформащя спорогенних юптин в мегаспороцити; 4) мегаспорогенез.

В л1тератур1 /Н]е1тц1Ш1, 1959; ЯиНзсИаиБег, 1967/ вказуеться, що при наявносп багатоюптинного археспор1я у апом1кпв виникають трудноЩ1 при визначенш таких форм апомшсису як диплоспор1я та апоспор1я. Це пояснюеться не завжди некими вщмшами в ознаках м1ж спорогенними та соматичними клгошами в латеральних та халазальних зонах нуцелуса.

У вцгцв триби БагщшзогЬеае, для яких характерне утворення апомжтичних зародкових ш'шюв, дуже важко провести межу м1ж латеральними 1 халазальними юптинами археспор1я та соматичними юптинами нуцелуса. Це призводить до певних труднодцв при визначенш меж1 м1ж диплоспор1ею та апоспор1ею. Перш за все це стосуеться вщцв роду А1сЬетШа.

Д|'агностичними критер1ями для встановлення походження апом1ктичних зародкових мшшв - диплоспоричних чи апоспоричних е: 1) юльюсть закладених первинних археспор1альних кштин; 2) розташування 1 форма пар1етальних юптин; 3) форма \ розташування клггин-шщалей апом1ктичних зародкових мшшв.

В основу подшу диплоспори 1 апоспорн закладеш також \ цитолопчш ознаки юнтин швдалей зародкових мшюв:

- диплоспоричш ¡шщал1 представлеш великими, але видовженими юптинами з вакуол1зованою зернистою цитоплазмою, яка мютить велике ядро. Виникають таи ¡шщал1 з спорогенних юптин;

- апоспоричш ¡Н1Ц1ал1 утворюються 1з соматичних юптин нуцелуса халазально!" зони. Насамперед, вони збшыпуються за розлпрами, але до початку диференщацн спорогенних юптин збер1гають ¡зод1аметричну форму. Коли центральш \ деяю латералып спорогешп кштини стають мегаспороцитами, апоспоричш ]н!ц!ал1 набувають округло!" форми. Цитоплазма таких юптин щшьна, зерниста, з великою вакуолею пщ ядром.

А. еираюпа \ Б.оШстаНз проявляють дуже слабу тенденцш до утворення апом1Ктичних зародкових м1шк:'в, а Р.зап§ш50гЬа - виключно статевий вид.

У А. еира1опа рщко спостер1гасться утворення апоспоричних Ыщалей зародкових мшюв з клтга нуцелуса халазально! зони. В окремих випадках вони розвиваються до двоядерно! стадп.

У БюРКстаНз диплоспоричш зародков1 мшки шод1 розвиваються з гсатеральних археспор1альних юптин, але вони досягають ттьки дво- або чотириядерно! стадп'.

На вщ.шну вщ попередшх в ид ¡в, у А. тогШсок спостер]гаеться значна тенденщя до утворення диплоспоричних зародкових мшив ¡з шптин спорогенного комплексу. Кшьмсть таких кштин може бути вщ одше'1 до трьох. Розвиваючись, вони вщпсняють гапло'щш зародков1 мшки, як1 дегенерують.

Апоспоричш зародков1 мшки у А.топйсок розвиваються ¡з соматичних юнтин халазальноГ зони нуцелуса. Розвиток IX починаеться дещо шзнше за моноспоричш 1 диплоспоричш зародков1 мшки. Кллыасть апоспоричних швдалей варпое вщ одно!" до десяти. Згодом апоспоричш зародков1 мшки витюняють спорогенний комплекс та його похщш (мегаспороцити, тетради мегаспор та гаплоГдш зародков1 мшки) 1 сприяють ix повнш дегенераци.

У апом1ктичного виду А.топПсо1а штенсивний розвиток апоспоричних пищалей зародкових мшшв здшстоеться паралельно з дегенеращею юптин спорогенного комплексу [ його похщних, що розглядаеться як явище сприятливе для апоспорн.

Зародков1 мшки у А.тописо1а бувають моноспоричш, диплоспоричш 1 апоспоричш. Переважають I повшстю диференцюються апоспоричш зародков1 М1шки.

Розвиток диплоспоричних зародкових мшмв у вищв триби 8ап§и1зогЬеае здшсшоеться шляхом замени мейоза \птозом, що в^дповщае типу Айепапа. Апоспоричш зародков1 мшки розвиваються за типом Шегасшт/Ои51аГГ50п, 1946/.

Роздкл 4 HACIHHA РЕПРОДУКЦ1Я

За способом насшнох репродукцй" види триби Sanguisorbeae можна подшити на статев1 i агамш.

До статевих вщносяться види ¡з сталим статевим вщтворенням, а також tí, яю проявляють тенденцпо до апомшсису, але репродукщя у них здшсшоеться статевим шляхом. Виключно статевим видом е Poterium sanguisorba. Для Agrimonia eupatoria i Sanguisorba officinalis характерш елементи апом1ксису, як1 проявляються в утворенш зародкових míhikíb як диплоспоричного, так i апоспоричного походження.

До агамних - апомжтичних видш слщ вщнести tí види, у яких збереглися репродуктивш структури, пов'язаш ¡з статевим вщтворенням, але у функциональному вщношенш вони знаходяться у депресивному сташ i випсняються структурами, властивими агамоспермному способу

репродукцп, а саме апом1ктичними зародковими минками (диплоспор1я, anocnopin). Сюди взноситься Alchemilla montícola.

У bcíx дослщжених вид1в диференцшований зародковий míuiok, як еуспоричний, так i апомктичний - семиюптинний. Злиття полярних ядер в naci дуже варпое. Центральне ядро розташовуеться у мшропшярнш 3ohí центральноУ юнтини поблизу В1д яйцевого апарату.

Канал стовпчика маточки у bcíx представниыв триби закритий. Пилкова трубка проходить через пров/дникову тканину та зону мжрошле, виливае свш bmíct в одну з синергщ, яка дегенеруе. Зародковий míuiok, на момент входження пилковоГ трубки, представлений яйцевим апаратом та центральною юйтиною, антиподи на цш стадп дегенерують.

Злиття сперм1я з центральним ядром у статевих вид!в здшсшоеться до зашпднення яйцеклгтини. Процес зашпднення у A.eupatoria та P.sanguisorba вщбуваеться за премгготичним типом. Для S.officinalis характерний як премгготичний, так i пром1жний типи зашпднення.

Диференцшоваш зародков1 míuikh у A.monticola переважно апоспоричш. Розвиток еуспоричних зародкових míuikíb (з мегаспор) до початку функцюнування апоспоричних mini алей св1дчить, що статеве вщтворення деяких вщнв роду Alchemilla може зд1йснюватися ешзодично.

На бшын nÍ3HÍx стад1ях розвитку HacÍHHoro зачатка еуспоричш зародков} míuikh дегенерують i витюняються зародковими мшками апоспоричного походження.

У вид^в триби Sanguisorbeae, як i у шших представниыв родини Rosaceae 1Сzapik, 1985/, с постер ¡гаеться велика вар!абельшсть щодо поведшки полярних ядер, та cnoco6ÍB утворення первинного ядра ендосперма.

Для A.eupatoria в ластив i три способи утворення первинного ядра ендосперма: 1) злиття сперм1я з центральним ядром; 2) злиття cпepмiя з BepxHÍM або нижшм полярним ядром; 3) одночасне - потршне злиття сперм1я з полярними ядрами.

У S.officinalis полярш ядра майже школи не зливаються у центральне ядро. Спермш зливаеться з одним Í3 полярних ядер або вщбуваеться потршне злиття.

Маточки у верх!вкових - жшочих kbítok суцвггтя P.sanguisorba розвиваються CKopinie шж у середшх - двостатевих. Полярш ядра перед заплщненням контактують у мжропшяршй 30HÍ центрально'1 юптини. Сперм¡й зливаеться з BepxHÍM або нижшм полярним ядром. Одночасне злиття сперм ¡я з полярними ядрами спостер1гаеться рщко.

В апоспоричних зародкових м'шках A.monticola зашцднення вщсутне. Вхщ пилково'1 трубки в зародковий míiiiok не спостер1гався. Розвиток зародка та ендосперма ще в закритих kbítkobhx бутонах при повнШ стерильност1 пилкових зерен дае можливкть припустити, що для даного виду характерний апом1ктичний cnoci6 репродукцн. Зародки розвиваються шляхом не1ндукованото партеногенезу. Полярш ядра зливаються у центральне ядро, яке функцюнуе як первинне ядро ендосперма i, вщразу шел я утворення, подшяеться мгготично. Факультативний шдукований апом1ксис (псевдогамия) у A.monticola нами не спостеркався.

Для A.monticola характерно утворення яйцеюптинопод1бних синергщ, яы довгий час збернають житгездатшеть i здатш розвиватися у зародки (апогаме™).

AHaiiÍ3 cnoco6ÍB репродукцй' у вивчено'1 нами A.monticola та шших вщцв Alchemilla /Murbeck, 1901 a, b; BOos, 1920, 1924; Hjelmquist, 1956; Глазунова, 1983/ евщчить, що незважаючи на збереження у них характерних для статевого вщтворення генеративних структур - тетрад мегаспор та еуспоричних зародкових míuikíb, яю з часом дегенерують, види роду Alchemilla переважно с агамними. Про araMHicTb A.monticola евщчить i утворення багатоклггинних зародив при вщеутноеп заплщнення та потршного злиття.

Для A.monticola характерний гаметофггний апомксис. Анал1з форм гаметофггного апомжсиса вказуе на те, що специф!чною формою апомжсису для вид^в роду Alchemilla, як i для шших представниюв Rosaceae, е апоспор1я - партеногенез. Така форма апомшсису створюе гетерофазний цикл репродукцй' рослин í3 змшою поколшь спорофгг -гаметофп. Адвентивна нуцелярна ембрюшя, як гомофазна, i тшьки спорофггна репродукция, зустр1чаеться у Alchemilla montícola дуже рщко /Izmailow, 1986,1994; Мандрик, 1990/.

Роздш 5

РОЗВИТОК ЕНДОСПЕРМА I ЗАРОДКА

У представниюв триби Sanguisorbeae ендосперм нуклеарного типу. Ядерна фаза ендосперма у статевих вщцв починаеться з першого подшу первинного ядра ендосперма. Утвореш ядра розходяться вщповщно у мжропшярну та халазальну зони центрально! юнтини. Mík ними виникае вакуоля. У вщцв триби Sanguisorbeae в халазальшй 30hí ендосперма утворюеться ендоспермальний гаусторш. Розвиток халазального raycTopin характерний i для ¡нших представншав родини Rosaceae /Smith, 1963; Czapik, 1985, 1987/.

Згщно наших дослщжень, у A.eupatoria, S.offícinalis та P.sanguisorba халазальна частина центрально'1 кттини видовжуеться i утворюе ендоспермальний гаусторш. На наступних етапах ценоцитноУ стадй" розвитку ендосперма синхроншсть подшв ядер порушуеться, а в халазальнш 30hí актившсть мгеотичних подшв зростае. У A.monticola ендоспермальний raycTopiñ менш розвинений.

Спшьним для вид1в триби Sanguisorbeae е тривала ценоцитна фаза ендосперма. Цитоганез вщбуваеться в напрямах вщ периферп до центру i в!д мшропше до халази. У халазальшй та центральнш зонах ценоцитна фаза бшып тривала.

Кшыасть ядерець в ядрах ендосперма A.eupatoria варше вщ одного до трьох, що, можливо, залежить вщ способу утворення первинного ядра ендосперма. На ценоцитнш стадй' розвитку ендосперма A.eupatoria, S.offícinalis та P.sanguisorba вщбуваеться полшлоТдизащя ендоспермальних ядер, a кшьюсть ядерець в них може зростати до семи. Найбшьш ¡нтенсивна полшло'щизашя проходить у мнсропшярнш 30HÍ та у ядрах гаустор1я.

Розвиток ендосперма знаходиться в корелятивнш залежност вщ ступеня розвитку зародка. Особливо 4ítko це спостер1гаеться на бшьш nÍ3HÍx стад1ях, коли зародок набувае кулепод1бно'У форми i виникае ембрюдерма. В цей перюд у bcíx дослщжених вщцв триби Sanguisorbeae ендосперм заповнюе мжропшярну, халазальну та латерапьш зони центрально'1 юнтини i досягае целюлярно'У фази розвитку. Юптини ендосперма сильно вакуол^зуються.

При диференщащУ зародка на стадй' ам'ядолей ендосперм представлений шпвкою дегенеруючих клпин.

У A.monticola подш яйцеюитини може передувати подшу первинного ядра ендосперма.

Ембрюгенез у представниюв родини Rosaceae вивчався багатьма дослщниками /Soueges, 1922, 1923, 1935; Lebeque, 1952; Smith, 1963; Juget, Lebeque, 1965/.

У дослщжених нами представниюв триби Sanguisorbeae ембрюгенез здшснюеться згщно ембрюгешчноУ класифжацп за R.Soueges /1939/ за типом Geum. Тип Geum належить до першого перюду ембрюгешчноУ класифжаци до cepií В яка характеризуеться утворенням поперечно!' перетинки в базальнш клпиш i похилоУ в ашкальнш, а також утворенням ешф1зи, що е характерною ознакою розвитку зародка за типом Asterad var. Geum згщно класифкашУ D.A.Johansen /1950/.

Bapiauifl Geum полягае в тому, що похщш апкальноУ кттини - са утворюють слм'ядол1 та точку росту стебла. Базальна юптина сЪ - гшокотиль, ¡шщальну юптину центрального

цшиндра кореня, ¡шщальну клггину кори кореня, кореневий чохлик i шдвюок. Вщповщно за формулою:

са = peo + pvt

cb =phy + icc + iec + со +s

Диференцшований зародок мае дв1 сш'ядол1, конус наростання стебла та зачаток первинного коршця.

У деяких насшних зачатках A.eupatoria та S.officinalis подш ашкальноУ юнтини вщбуваеться поперечно, що характерно для типу Solanad /Johansen, 1950/.

Згщно типу Solanad var. Nicotiana подш ашкальноУ i базальноУ клггин вщбуваеться впоперек одночасно, або подш ашкальноУ юптини передуе подшу в базальнш. Внаслщок таких подшв виникае лшшний чотириклгшнний npoeM6pio.

Згщно до ембрюгешчноУ класифшащУ зародюв за R.Soueges /1939/, розвиток такого зародка слщ вщнести до п'ятого мегархитипу першого перюду класиф1кацп зародюв cepií С пщсери с, який характеризуеться тим, що похщш ашкально'1 юптини са утворюють точку росту стебла, ам'ядол1, гшокотиль, центральний цшпндр та кору кореня. Базальна частина сЬ -приймае незначну участь в утворенш зародка, з неУ виникае колеориза та шдвюок. Вщповщно за формулою:

са =рсо + pvt + phy + icc + iec cb = со + s

У A.eupatoria зародки розвиваються переважно за типом Asterad; тип Solanad спостер!гаеться рщко. Для S.officinalis характерний розвиток зародюв як за Asterad, так i Solanad типом, але перший тип дом1нуе. У P.sanguisorba i A.monticola зародки розвиваються виключно за типом Asterad.

У A.monticola зародки утворюються шляхом автономного партеногенезу. Додатков1 зародки у цього виду розвиваються Í3 синерпд, що за будовою под1бш до яйцекгптини. У випадку пол1ембрюни, частше тшьки один зародок досягае повноУ диференщацп, а другий - дегенеруе.

висновки

1. Розвиток стшки пиляка у вщнв триби Sanguisorbeae вщбуваеться за типом дводольних. Тапетум секреторний, без реоргашзацн. Сформована CTiHKa пиляка складаеться з епщерми, ендотещя, двох середшх luapÍB i тапетума, мкроспорогенез вщбуваеться за симультанним типом. Чолов1чий гаметофгг двоклшшний.

2. Аномагш в ход1 мжроспорогенезу вщбуваються в премейотичному, мейотичному та постмейотичному пер ¡одах розвитку

гшзд пиляюв, що призводить до утворення стерильних пилкових зерен. Результатом таких вщхилень е: а) утворення мкро- ¡ макроядер з незбалансованим числом хромосом; б) виникнення гошад, жшморфних одноядерних та двоядерних мкроспор; в) подальший аномальний розвиток MÍKpocnop, що призводить до стершизацп пилкових зерен. Для вщцв Í3 статевим способом репродукци (Agrimonia eupatoria, Sanguisorba officinalis, Poterium sanguisorba) характерний незначний вщсоток (14-16) стерильних пилкових зерен. У anoMÍKTÍB (Alchemilla montícola) стерильшсть пилкових зерен сягае 70%.

3. Насшний зачаток у дослщжених вщцв триби Sanguisorbeae анатропний (у A.monticola - гем1атропний), красинуцелярний з одним штегументом. Apxecnopiñ багатоклшшний, нуцелярний ковпачок масивний.

4. Мкцеположення первинних apxecnopianbnnx khíthh в нуцелуа, а згодом спорогенних юптин в межах спорогенного комплексу, обумовлюе час ix диференщацп та cnoci6 функщонування. Диференщащя юптин в межах спорогенного комплексу вщбуваеться вщ центру до периферп, у такому ж напрям1 згасае i íx мейотична тенденщя. Мегаспороцитами стають три- п'ять спорогенних кл1тин. Завершують мейоз один- два мегаспороцити. ПовноГ диференщацп досягае один зародковий míihok. Зародковий mímok Polygonum-типу. У Agrimonia eupatoria та Alchemilla montícola зародковий míiuok розвиваеться ¡з халазальноТ, рщше еп1халазально1, мегаспори; у Poterium sanguisorba - з м1кропщярно1 або субмшропшярноТ; у Sanguisorba officinalis bcí мегаспори потенщйно здатн1 розвиватися в зародковий míiiiok.

5. Мкцеположення ioiíthh первинного apxecnopin дае можлив1'сть opicHTOBHO встановити меж i спорогенного комплексу як в латеральнш, так i в халазальнш зонах нуцелуса. Визначення меж спорогенного комплексу е основою шдентифшацп таких форм апомшсису, як диплоспор1я i anocnopifl.

6. За способом репродукци види триби Sanguisorbeae можна подтити на: а) види Í3 статевим вщтворенням (P.sanguisorba); б) статев1 види з деякими елементами апомшсису (A.eupatoria, S.officinalis); в) апом1ктичн1 види роду Alchemilla.

7. Елементи апомжсису проявляються: а) у вигляд1 виникнення ¡шщалей зародкових MimKÍB диплоспоричного походження, коли зародков1 MimKH утворюються ¡з спорогенних miimu шляхом випадання мейозу i п0вн01 зам1ни його mít030m; б) у bnnmfli функц1онування ¡1пц1алей апоспоричних зародкових mimkíb, що виникають í3 соматичних ioiíthh халазально!' зони нуцелуса. ПовноГ диференц!ацп taki зародков1 míuikh у статевих вид1в не досягають.

В. Для Alchemilla montícola характерний автономий гаметофпний апом1ксис, домшуючою формою якого е апоспор1я-партеногенез, що створюе повний гетерофазний цикл -репродукцп Í3 змшою покол1нь спорофгг - гаметофгг.

9. Ендосперм нуклеарного типу з халазальним raycropicM. Розвиток зародка у вщцв триби Sanguisorbeae вщбуваеться за типом Asterad var. Geum. Поряд з цим типом, у Sanguisorba officinalis, а шод1 i у Agrimonia eupatoria, спостер1гаеться утворення зародка за типом Solanad var. Nicotiana.

Список po6ÍT, опубл^кованих за матер1алами дисертацп:

1. Колесник О.Б. Некоторые аспекты цитоэмбриологии репейничка лекарственного (Agrimonia eupatoria L.) //Материалы XXX МНСК. Биология,- Новосибирск: НГУ, 1992,- С. 46-50.

2. Колесник О.Б. До питания агротехшки вирощування парила звичайного на Закарпагп //HayKOBÍ розробки агропромисловому комплексу. Тез. доп. науково-практично'1 конф. мол. вчених та спешал1спв.-Нижш Ворота, 1993.-С.6.

3. Колесник О.Б. К вопросу о строении семяпочки, археспория и женского гаметофита у Agrimonia eupatotía L. (Rosaceae) //Актуальш питания ботан1ки i екологи. Тез. доп. конф. молодих учених i cneuianicTÍB (19-21 жовтня 1993, Ялта).- К., 1993,- С. 59.

4. Колесник О.Б. Микроспорогенез у Agrimonia eupatoria L. /Rosaceae/ //Изучение онтогенеза видов природных флор в ботанических учреждениях Евразии,- Киев, 1993.- С. 72.

5. Колесник О.Б. Будова та розвиток трихом у Agrimonia eupatoria L. //Вивчення онтогенезу рослин природних та культурних флор у боташчних закладах евразп,- К., 1994,- С. 98-99.

6. Колесник О.Б. Вивчення ембрюлогй Agrimonia eupatoria L. в умовах Закарпатгя //Тези доп. 48-í наук. конф. Cepia бюлопчна,- Ужгород, 1994,-С. 19-20.

7. Колесник О.Б. Ембрюлопчне дослщження Agrimonia eupatoria L. (Rosaceae) //Укр. ботан. журн,- 1994,- 51, N 4,- С. 99-104.

8. Колесник О.Б. Особливосп мегаспоро- та гаметогенеза деяких представниюв триби Sanguisorbeae //Тези доп. 49-í наук. конф. Сер1я Бюлопчна.-Ужгород, 1995,- С. 45.

9. Колесник О.Б. Цитоембрюлопчш аспекти проблеми збереження б1ор!зномавиття флори Карпат на приклад! представниюв триби

Sanguisorbeae (Rosaceae) //Стойкий розвиток сыьского господарсгва та збере:».ення бгар^зномаштгя: Матер|'али М1'жнародно-репональн01 конф. (Ужгород, 17-18 травня 1996).-Ужгород, 1996,-С. 54-59.

10. Колесник О.Б. Особливосп ембрюгенезу вшив триби Sanguisorbeae (Rosaceae) // Науковий bi'chhk Ужгородсысого ушверситету. Cepia Бюлоля.- 1996.-3.- С. 15-16.

Kolesnik О.В. Embryology of tribe Sanguisorbeae (Rosaceae)

species

Dissertation for the degree of Candidate of Biological Sciences in speciality 03.00.01 - Botany.

Uzhgorod State University, Uzhgorod, 1996.

The main stages of seed reproduction of tribe Sanguisorbeae species are described in the dissertation. Causes of sterile pollen grains formation have been established. The features of formation, structure and functioning of the sporogenic complex have been considered relative to the presence of apomixis processes. Apomixis forms have been found out, their analysis is given. The paths of endosperm and embryo formation in both sexual and apomictic tribe species have been studied.

Колесник О.Б. Ембриология видов трибы Sanguisorbeae (Rosaceae)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.01 - ботаника.

Ужгородский государственный университет. Ужгород, 1996.

В работе описаны основные этапы семенной репродукции видов трибы Sanguisorbeae. Установлены причины образования стерильных пыльцевых зерен. Рассмотрены особенности образования, строения и функционирования спорогенного комплекса з связи с наличием процессов момиксиса. Выявлены формы апомиксиса и дан их анализ. Исследованы пути образования эндосперма н зародыша как у половых, так и у шомиктических видов трибы.

Kmo4oei слова: триба Sanguisorbeae, ембрюлопя, апомжсис, :порогенний комплекс, диплоспор1я, апоспорш, ендосперм, зародок.