Придивившись до таємниці зникаючих пелюсток

Як розвиваються квіти? Це головоломка, яку вирішили Вей Лай та Луїс Ронс де Крен у своїй роботі Яка природа пелюсток у Caryophyllaceae? Докази розвитку пояснюють їх еволюційне походження. У ньому автори використовують скануючу електронну мікроскопію для дослідження інтер’єру квітів крупним планом. Хоча ця тема може здатися питанням морфологів чи біологів evo-devo, це питання є важливим для ботаніки. Луї Ронс де Крен сказав: “Тема, яку я досліджую, є одним із основних питань морфології щодо“ що таке пелюстки? ”. З урізноманітненням квіткових рослин приваблива оцвітина еволюціонувала кілька разів незалежно, або за допомогою забарвлення (петалоїдії) існуючого квіткового конверта, або шляхом перетворення тичинок, або з обох ».

Тичинки та пелюстки рано з’являються у Saponaria officinalis. Зображення Вей та Ронсе де Крейн 2019.

Квіти, які досліджують Вей та Ронсе де Крене, - це Caryophyllaceae, іноді відомі як сімейство гвоздикових. Ці рослини задають особливу головоломку Ронсе де Крене: “У порядку Caryophyllales походження пелюсток ніколи не було чітким, і особливо Caryophyllaceae висуваються як типовий приклад, коли пелюстки виникають через фрагментацію тичинок. Наш документ демонструє, що другий квітковий мутовка у Caryophyllaceae принципово не відрізняється від більшості п’ятигранних квітів з диференційованою оцвітиною, і що очевидний зв’язок із тичинками є наслідком тенденції до зменшення та втрати пелюсток ”.

Другий мутовка зроблений з пелюсток у внутрішній частині рослини. Ронсе де Крейн сказав: «У більшості квітів другий мутонок зайнятий пелюстками або віночком, а перший мутовка - чашолистками або чашечкою, якщо вони не втрачені в процесі еволюції. Є квіти, які втратили віночок і мають привабливу чашечку (багато груп у Caryophyllales, але не в Caryophyllaceae), а також випадки без чашечки та ефектних пелюсток (наприклад, Santalales). Ми не завжди знаємо, звідки беруться пелюстки. Тому важливо позначати другі кругові органи як петалоїди (схожі на пелюстки) ".

Дивлячись на сімейство Caryophyllaceae, вражає, наскільки вони різноманітні: деякі рослини мають пелюстки, а інші - ні. Хоча різноманітність сім'ї - це можливість побачити еволюцію в дії, вона також може бути проблемою. Ронсе де Крін сказав: «Різноманітність каріофілацей ускладнює визначення стану найбільш ранніх квітів. У сім'ї та в сестринських групах спостерігаються неодноразові зміни до втрати пелюсток, але також трапляються випадки, коли пелюстки зміцнюються в кінці розвитку квітки. Немає ознак того, що пелюстки еволюціонували нізвідки або з тичинок. Найбільш ранні розходяться Caryophyllaceae мають пелюстки, але вони не сильно розвинені, але це відображає велику різноманітність експресії пелюсток ".

Ось два тичинки тичинки та маленькі пелюстки біля основи квітки (ліворуч) у Saponaria officinalis. Зображення Вей та Ронсе де Крейн 2019.

Одне з висновків, зроблених Вей та Ронсе де Креном, полягає в тому, що час є критичним для розуміння того, як розвиваються пелюстки. Ронсе де Крін сказав: «Зміна часу ініціації має дуже важливі наслідки для розвитку пелюсток. Через затримку їх ініціації пелюстки поглинаються в тканині тичинок (які швидше розвиваються) і зазнають генетичного впливу тичинок. Це створює мінливий просторовий малюнок і сильнішу морфологічну подібність пелюсток до тичинок, що залежить від взаємодії всіх органів у квітці. Лише в середині розвитку пелюстки або наздоганяють і ростуть набагато швидше, або залишаються дрібними з тенденцією до втрат ».

"Мене особливо цікавить, як механічні сили формують квітку, з особливим посиланням на Caryophyllales, де чашолистки та плодолистки мають сильний вплив на тичинку та ініціювання та ріст пелюсток".

Приклад цієї фізичної присутності має ефект можна побачити в іншій роботі Ронсе де Крене та Вей, “Квіткова структура та розвиток Macarthuria australis (Macarthuriaceae): ключ до розуміння незвичної послідовності ініціації Caryophyllales”. в австралійській систематичній ботаніці. Перші дві пелюстки починають рости після виходу чашолистків, а решта спрацьовує після андроцею - збору тичинок у квітці. У такому тісному просторі, де немає місця для росту, решта пелюстки поглинаються в тканині тичинки.

Фізична динаміка розвитку квітів залишається благодатним ґрунтом для досліджень, і з'являється більше статей. Ронсе де Крін сказав: «Разом із моїм колегою Лаєм Вей ми маємо плани розслідувати ці питання далі у Caryophyllales. Зараз ми пишемо рукопис, який досліджує, як можуть коливатися числа та положення плодолистків у Caryophyllaceae. Незвичним фактом для плодолисціків Caryophyllaceae є те, що, перебуваючи в тій же кількості, що й інші органи, вони можуть знаходитися навпроти чашолистків або чергуватися з ними. Зміни положення спричинені незначними змінами тиску на чашечку та вільного місця в квітці ".

«З цією ж ідеєю ми досліджуємо, як коливається кількість тичинок у Caryophyllaceae (від 10 до 1), з передбачуваною послідовністю втрат тичинок, спричинених тиском на чашечку та яєчник. Це також майбутній рукопис ".

Потреба в роботі полягає в тому, що Caryophyllaceae дуже ефективно реагують на тиск запилювачів. Однак мова йде не лише про створення нових структур для залучення відвідувачів. Квіти можуть набувати вражаючих нових форм, втрачаючи елементи. Робота Вей та Ронса де Крейна дає уявлення про те, що зникає в міру розвитку квітки.

Опублікував Алун Солт

Алун - продюсер ботаніки One. Його робота - підтримувати роботу сервера. Він не ботанік, але почав регулярно на них стикатися, працюючи над написанням модулів для міждисциплінарного курсу природознавства, а згодом допомагаючи викладати математику біологам. Його ступінь в археології та античній історії. Переглянути всі повідомлення від Alun Salt

Тиждень у ботаніці

Кожного понеділка ми надсилаємо електронний лист із зв’язком посилань, якими обмінюються люди, які підписалися на @BotanyOne у Twitter. Щоб отримати свою копію, підпишіться, використовуючи форму нижче. Або ви можете переглянути попередні видання.