CC BY
12
УДК 582.394
А.В. Ваганов1 А.И. Шмаков1 А.А. Кузнецов2 И.И. Гуреева2 Л.Г. Бабешина3
A.V. Vaganov A.I. Shmakov A.A. Kuznetsov I.I. Gureyeva L.G. Babeshina
МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СПОР ВИДОВ ONYCHIUM KAuLF.
(CRYPTOGRAMMACEAE)
MORPHOLOGICAL ANALYSIS of SPORES of SPECIES of THE GENuS ONYCHIUM KAuLF. (CRYPTOGRAMMACEAE)
Аннотация. Методом сканирующей электронной микроскопии проведено сравнительное исследование морфологии спор 6 видов рода Onychium Kaulf.: O. siliculosum (Desv.) C. Chr., O. contiguum (Wall.) Hope, O. japonicum (Thunb.) Kunze, O. plumosum Ching, O. lucidum (D. Don) Spreng., O. moupinense Ching. В результате исследования были определены основные диагностические признаки спор: экваториальный диаметр, полярная ось; длина лезуры; диаметр выростов, ширина экваториальной складки и валиковидного утолщения около лезуры. На основании дискриминантного анализа по совокупности морфометрических показателей спор видов Onychium и анализа средних величин по каждому, подтверждено отличие видов Onychium на уровне секций: Euonychium Kumm., Contiguum A. Vaganov, Cryptogrammopsis Kumm. Наиболее четкие отличия были выявлены у спор O. siliculosum и O. contiguum.
Ключевые слова: Onychium, споры, морфология, дискриминантный анализ.
Summary. Comparative study of spore morphology of eight Onychium Kaulf. species (O. siliculosum (Desv.) C. Chr., O. contiguum (Wall.) Hope, O. japonicum (Thunb.) Kunze, O. plumosum Ching, O. lucidum (D. Don) Spreng., O. moupinense Ching) was performed with use of SEM-method. Discriminant analysis of morphometrical data revealed morphological differences of spores of Onychium species at the level of section.
Key words: Onychium, spore, morphology, discriminant analysis.
Введение. Виды Onychium распространены в пределах теплоумеренных и тропических широт: на западе границы их ареалов проходят через Северо-Восточную Африку и Аравийский полуостров, на востоке - через Южную и Восточную Азию до островов Полинезии и Новой Гвинеи. При этом большинство видов встречаются в горах Юго-Восточной, Восточной и Южной Азии на высоте до 3500 м над у. м (Ching et al., 1990).
Род относится к семейству Cryptogram-maceae Pichi-Serm. (триба Onychieae (Ching) Pi-chi-Serm.) и представлен 9 видами, относящимся к 3 секциям: Euonychium Kumm. (O. siliculosum (Desv.) C. Chr.); Contiguum A. Vaganov (O. con-
tiguum (Wall.) Hope); Cryptogrammopsis Kumm. (O. japonicum (Thunb.) Kunze, O. plumosum Ching, O. lucidum (D. Don) Spreng., O. moupinense Ching, O. tenuifrons Ching, O. divaricatum (Poir.) Alston, O. ipii Ching) (Ваганов, Шмаков, 2012). В настоящее время систематика рода слабо изучена и требует уточнения признаков видов. Поскольку диагностическими признаками споровых растений являются признаки спор (Ваганов и др., 2010; Кузнецов и др., 2009; Шмаков и др., 2009), целью наших исследований было уточнение морфологических характеристик и выявление диагностических признаков спор шести видов Onychium.
1Алтайский государственный университет, Южно-Сибирский ботанический сад, пр-т Ленина, 61; 656049, Барнаул, Россия; e-mail: [email protected]
2Томский государственный университет, пр-т Ленина, 36; 634050, Томск, Россия; e-mail: [email protected], [email protected]
3Сибирский государственный медицинский университ, кафедра фармакогнозии с курсами ботаники и экологии, ул. Московский тракт, 2; 634050, Томск, Россия; e-mail: [email protected]
1Altai State University, South-Siberian Botanical Garden, Lenina str., 61; 656049, Barnaul, Russia 2Tomsk State University, Lenina str., 36; 634050, Tomsk, Russia
3Siberian State Medical University, Department of farmacognosy with botany and ecology, Moscowski tract, 2; 634050, Tomsk, Russia
Поступило в редакцию 22.11.2012 г.
Submitted 22.11.2012
Материалы и методы. Споры 6 видов Onychium были отобраны с гербарных образцов, хранящихся в Гербариях Национального музея естественной истории в Париже (P), Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН в Санкт-Петербурге (LE) и Томского государственного университета в Томске (TK). Споры исследовали на электронно-ионном сканирующем микроскопе Quanta 200 3D. Образцы фиксировали на углеродном скотче. Для уменьшения влияния заряда их напыляли серебром (методом термического напыления в вакууме), затем исследовали в режиме высокого вакуума. Поверхность спор сканировали при ускоряющем напряжении 2 кВ и увеличении от 5000 до 22000 раз.
Анализ проводили по следующим морфологическим признакам: 1 - экваториальный диаметр, мкм; 2 - полярная ось; 3 - длина лезуры; 4 - ширина лезуры; 5 - ширина экваториальной складки; 6 - ширина валиковидного утолщения; 7 - толщина складки на дистальной стороне споры; 8 - ширина валиковидного утолщения около лезуры; 9 - диаметр выростов на проксимальной стороне споры; 10 - диаметр выростов на дис-тальной стороне споры. Измерения проводили в 25-кратной повторности.
Данные обработаны методами математической статистики с использованием анализа средних величин и многомерного дискриминант-ного анализа. Расчеты проводили с помощью программы StatSoft STATISTICA 6.0.
Результаты и обсуждение. Ниже приводятся описания и оригинальные микрофотографии спор 6 видов рода Onychium.
1. Onychium contiguum (рис. 1, а-г). Споры в проксимально-полярном и дистально-полярном положениях треугольно-округлые, нелопастные. Экваториальный диаметр (58.2)64.85-65.85(72.0) мкм. Полярная ось (55.94)56.99-58.23(59.9) мкм, в экваториальном положении спора полусферической формы. Лучи лезуры прямые, (24.7)25.80-26.75(28.33) мкм дл., (1.37)1.58-1.59 (1.8) мкм шир., приподнимающиеся по всей длине споры, но при этом утопают в валиковидных утолщениях спородермы шириною (3.21)3.82-3.94(4.62) мкм, расположенных по обе стороны от лезур. Вне лезур и валиковидных утолщений на проксимальной стороне споры находятся удлиненные бугорки, по краям сливающиеся в сплошные складки извилистой формы (4.10)5.08-5.13(6.13) мкм шир. Ширина экваториальной складки в полярном положении (4.37)5.26-5.51(6.45) мкм. Бугорки на дистальной стороне
удлиненной формы, по краям сливаются в извилистые складки (2.58)4.19-4.59(6.4) мкм шир. Поверхность экзоспория шероховатая; на проксимальной стороне с округлыми выростами (0.56)1.05-1.07(1.56) мкм в диам., на дистальной - (0.75)1.50-1.60(2.3) мкм в диам.
Исследованный образец: Yun-nan, №3374, En... de Yun nan ... Rochers de la martagne, 11.8.1905, F. Ducloux (P!).
2. O. japonicum (рис. 2, а-г). Споры в проксимально-полярном и дистально-полярном положениях треугольно-округлые, нелопастные. Экваториальный диаметр (30.7)36.4-39.38(42.1) мкм. Полярная ось (34.3)36.0-36.54(37.7) мкм, в экваториальном положении спора почти округлой формы. Лучи лезуры прямые, (13.0)14.4-14.72(15.8) мкм дл., (1.1)1.4-1.6(2.1) мкм шир., приподнимающиеся по всей длине споры, но при этом утопают в валиковидных утолщениях спородермы шириною (1.4)1.87-2.25(3.1) мкм, расположенных по обе стороны от лезур. Вне лезур и валиковидных утолщений на проксимальной стороне споры находятся удлиненные бугорки, по краям сливающиеся в сплошные складки извилистой формы (1.6)2.67-2.85(4.1) мкм шир. Ширина экваториальной складки в полярном положении (2.2)2.44-2.8(3.4) мкм. Бугорки на дистальной стороне удлиненной формы, по краям сливаются в извилистые складки (1.3)2.45-2.57(3.6) мкм шир. Поверхность экзоспория шероховатая; на проксимальной стороне с округлыми выростами (0.6)0.44-2.1(3.6) мкм в диам., на дистальной -(0.3)0.67-0.85(1.4) мкм в диам.
Исследованный образец: Hinghwa and vicinity, № 6172, Lin Pi, July 24 1926 (TK!).
3. O. lucidum (рис. 3, а-г). Споры в проксимально-полярном и дистально-полярном положениях треугольно-округлые, не лопастные. Экваториальный диаметр (33.8)36.35-37.15(38.9) мкм. Полярная ось (27.4)31.7-31.9(36.2) мкм, в экваториальном положении спора овальной формы. Лучи лезуры прямые (12.2) 14.8-15.48(17.4) мкм дл., (0.8)1.17-1.25(1.7) мкм шир., приподнимающиеся по всей длине споры, но при этом утопают в валиковидных утолщениях спородермы шириною (2.1)2.95-3.11(3.8) мкм, расположенных по обе стороны от лезур. Вне лезур и валиковидных утолщений на проксимальной стороне споры находятся удлиненные бугорки, по краям сливающиеся в сплошные складки извилистой формы (2.3)3.08-3.2(4.1) мкм шир. Ширина экваториальной
Рис. 1. Электронные микрофотографии (СЭМ) спор ОпусЫит соп^иит (а - проксимальная сторона споры; б - спора в дистально-экваториальном положении; в - фрагмент дистальной поверхности споры; г - экваториальная сторона споры).
Рис. 2. Электронные микрофотографии (СЭМ) спор ОпусЫит ]аротсит (а - проксимальная сторона споры; б - дистальная сторона споры; в - фрагмент дистальной поверхности споры; г - экваториальная сторона споры).
М 4
а б в г
Ш ЯЗЯ ■ м г [ гВ-Т^ПЁЕ 1111 |- III 1- 1 б-
Рис. 5. Электронные микрофотографии (СЭМ) спор ОпусЫит яШси/овит (а - проксимальная сторона споры; б - дистальная сторона споры; в - фрагмент проксимальной поверхности споры; г - спора в дистально-экваториальном положении).
а б в г
Рис. 6. Электронные микрофотографии (СЭМ) спор ОпусЫит тоиртете (а - проксимальная сторона споры; б - дистальная сторона споры; в - фрагмент дистальной поверхности споры; г - экваториальная сторона споры).
складки в полярном положении (3.0)3.8-4.0(5.0) мкм. Бугорки на дистальной стороне удлиненной формы, по краям сливаются в извилистые складки (2.4)3.56-3.9(5.4) мкм шир. Поверхность экзоспория шероховато-бугорчатая, неровная; на проксимальной стороне с округлыми выростами (0.6)1.23-1.45(2.3) мкм в диам., на дистальной -(0.6)1.13-1.15(1.7) мкм в диам.
Исследованный образец: [O. contiguum] Hunan, Xinning, Ziyunshan, Li Zhen yu et Al., № 1100, 14 Sept. 1984, Alt. 950 m, by roadside in gully (LE!).
4. O. plumosum (рис. 4, а-г). Споры в проксимально-полярном и дистально-полярном положениях треугольно-округлые, нелопастные. Экваториальный диаметр (35.1)39.3-39.42(43.5) мкм. Полярная ось (36.0)38.65-39.35(42.7) мкм, в экваториальном положении спора почти округлой формы. Лучи лезуры прямые, (12.5)14.1-14.75(17.0) мкм дл., (0.8)1.0-1.5(2.2) мкм шир., приподнимающиеся по всей длине споры, но при этом утопают в валиковидных утолщениях спородермы шириною (1.8)2.27-2.45(3.1) мкм, расположенных по обе стороны от лезур. Вне лезур и валиковидных утолщений на проксимальной стороне споры находятся удлиненные бугорки, по кряам сливающиеся в сплошные складки извилистой формы (1.6)2.8-3.66(4.0) мкм шир. Ширина экваториальной складки в полярном положении (1.4)2.75-3.37(4.1) мкм. Складки на дистальной стороне редкие, (1.4)1.76-2.7(4.0) мкм шир. Поверхность экзоспория слегка шероховатая; на проксимальной стороне с округлыми выростами (0.5)1.71-1.22(2.0) мкм в диам., на дистальной -(0.8)2.26-2.4(4.0) мкм в диам.
Исследованный образец: Yun-nan (Chira), №7668, «Kou fy Region de Pin tchaian leg Yean Py», 1910, Fr. Ducloux (P!).
5. O. siliculosum (рис. 5, а-г). Споры в проксимально-полярном и дистально-полярном положениях треугольно-округлые, нелопастные. Экваториальный диаметр (47.11)50.94-50.96(54.78) мкм. В экваториальном положении споры овальной формы, проксимальная сторона уплощённее дистальной. Лучи лезуры прямые, (18.58)19.01-19.26(19.81) мкм дл., (1.19)1.46-1.47 (1.74) мкм шир., слегка приподнимающиеся по всей длине над поверхностью споры. По внешней стороне лезур, повторяя их очертания, находятся V-образные валиковидные утолщения, слитые в сплошные складки (2.85)3.51-3.78(4.58) мкм шир. Между лезурами и V-образными валиковидными утолщениями на проксимальной стороне находятся удлиненные
бугорки в числе шести, редко более. Толщина складок на дистальной стороне (3.71)4.62-4.95(6.02) мкм. По краям бугорки сливаются в сплошные складки извилистой формы. Ширина экваториальной складки в полярном положении (3.96)4.5-4.8(5.40) мкм, по обе стороны от неё валиковидные утолщения (3.63)4.11-4.23(4.65) мкм шир. Поверхность экзоспория на дистальной стороневосновномкрупнозернистая,зернистость чётко выраженная, редко мелкозернистая, с многочисленными округлыми выростами диаметром (0.28)0.78-1.51(2.6) мкм. Поверхность экзоспория гладкая, с очень редкими округлыми выростами 0.44(0.5)-0.52(0.56) мкм диам.
Исследованный образец: India, №332 (Doune par la Direction du Jardin Royal de KEW, 1867) (P!).
6. O. moupinense (рис. 6, а-г). Споры в проксимально-полярном и дистально-полярном по-ложенияхтреугольно-округлые,нелопастные.Эква-ториальныйдиаметр (31.45)36.12-3 8.42(41.93)мкм. Полярная ось 37.42-37.79 мкм, в экваториальном положении спора слегка уплощенной, сферической формы. Лучи лезуры прямые, (16.79)16.86-17.58(17.79) мкм дл., (1.28)1.55-1.71(2.06) мкм шир., приподнимающиеся по всей длине споры, но при этом утопают в валиковидных утолщениях спородермы шириною (3.39)3.04-3.71(4.02) мкм, расположенных по обе стороны от лезур. По внешней стороне лезур и валиковидных утолщений находятся прямые сплошные складки (1.92)2.36-2.57(3.05) мкм шир. Ширина экваториальной складки в полярном положении (2.82)3.89-4.02(5.03) мкм. Бугорки на дистальной стороне удлиненной формы , по краям сливаются в извилистые складки (1.95)2.39-2.44(2.86) мкм шир. Поверхность экзоспория шероховатая, на проксимальной стороне с округлыми выростами (0.41)0.72-0.87(1.12) мкм в диам., на дистальной - 0.56-0.70 мкм в диам.
Исследованный образец: Chine (Thibet oriental). - Prov. de Moupin M. Pabbe David. - 1870 (P!).
Дискриминантный анализ по совокупности десяти морфометрических показателей спор выявил чёткие отличия монотипных секций Euonychium Kumm (O. siliculosum) и Contiguum A. Vaganov (O. contiguum) от секции Cryptogram-mopsis Kumm., включающей остальные исследованные виды (рис. 7). Наиболее обособленным в Cryptogrammopsis оказался O. plumosum.
По итогам анализа средних величин экваториального диаметра (рис. 8, а), длине лезуры (рис. 8, в) и ширине валиковидного утолщения
10
о.
5
-2
-4
-Ё
-20
Кор.1 от Корня 2
¿Epü ■ □ ^ о ^
v*................ ■
f О О Кда
< щ. ч ^........ .....................Ш: * щ \ г-
* ¥ * * ф
* * ** * *
* w * »
-1Б
-1С
-5 Кор. 1
10
о □
М
£ *
С. moupinenae О. siliculosum ü. contiguum □ . japcnicum О. plumoEunn G. lucidum
Рис. 7. Проекция объектов групп O. contiguum, O. japonicum, O. lucidum, O. plumosum, O. siliculosum, O. moupinense в осях канонических переменных, полученных в результате дискриминантного анализа по морфометрическим показателям спор.
(рис. 8, е) установлены существенные отличия О. siliculosum и О. contiguum от остальных исследованных видов. По признаку полярной оси (рис. 8, б) и ширине экваториальной складки (рис. 8, д) только О. contiguum занимает обособленное положение. О. siliculosum отличается минимальными размерами выростов на проксимальной стороне (рис. 8, и). Кроме того, было выявлено, что ширина лезуры имеет наименьшую степень варьирования (рис. 8, г), и ее нельзя использовать в качестве диагностического признака для идентификации исследованных видов.
Таким образом, дискриминантный анализ по совокупности десяти морфометрических показателей спор видов Onychium и анализ средних величин по каждому из них показал, что споры О. siliculosum и О. contiguum имеют наиболее четкие отличия. Основными диагностическими признаками спор исследованных видов можно считать экваториальный диаметр, полярную ось; длину лезуры; диаметр выростов, ширину экваториальной складки и валиковидного утолщения около лезуры.
Благодарности. Авторы выражают благодарность директору Томского материало-ведческого центра коллективного пользования при Томском государственном университете, В.М. Кузнецову, и всем сотрудникам центра за предоставленную возможность проведения исследований на электронных микроскопах. Отдельную благодарность выражаем кураторам Гербариев Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН в Санкт-Петербурге, Национального музея естественной истории в Париже и Томского государственного университета в Томске за предоставленную возможность работы с гербар-ными материалами и отбора образцов спор.
Работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на2009-2013 годы (соглашение № 14.B37.21.0184 от 23 июля 2012 г.) и при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (№№ 12-04-31477-мол_а, № 12-04-90739-моб_ст, 12-04-90704-моб_ст), № 10-04-00637-а).
ю
Ч и t
Ь
1£
ОЛ 4P
и
—1
А шЛ'тЛт А тЛ <*i M^f
О тдцшал»! о цгацш-1 О A«V«M» , EkÄJict-
С IUI Iii M« Ф J#fff**i 0 IW44W * Ksiitwi 1t»J
О цнцит о A*V«U1 б ii.iiiiM»« Ф jMfoncm 0
¥ Рг здпь-1
Z] 25 4,76* I Pimfr«
О Швтщ» О
О blr.il-.um
___ 0 ifctMvti
О .^KNUt 0 k*..jL41l
ИЦ1
•
т
j Ф-
к 1
О гц«ти* <1 СИФШП ö 0агиьш
О klr.il-иim Ф С Н*4гп
М Ггчл» ■
Па:-: ч <cj fc^V
Ф J:!T
_№
0 i«Li£in»«ifci S ,111црят О
С и 4-О* HAT ф (»(imcun 0 l.r^wi
i.
Ii
1Л
S ii
|
s. UO
t Ii
i.
Пл
ел
J>i
ГГ1Д1|ШШ1»1 0 LinifLtri О 1МЧЦП
С ii.i ii: M»I Ф доевдт 0 ifwpr
■ ГгЗДпЬ-1
□ КЧ.7Я1 J_ Ицг—М Си l^'V
■Utiswii* ii tafCönn □ rimiiin
<j ф дети! С Mrifljn
Аад
0 n(VHHti ¡5
О fclr.ilMim
0 (ieru»ut
О 0 Н+Фгп
J_ Ицг—м Си «ч.'У
0 11цлл»1>*' 5 virtqpu« О
С О ,^гл:ии О
ÜM
М а
Па--:, (с? b^V - ВДэ.ЕЬ
^ С
ö ni^puvn» С В^г-1 С PtfTM-fri H«
и Гf AZA Н-
5KV4.»
Рис. 8. Сравнительный анализ средних величин морфометрических показателей спор (мкм) O. contiguum, O. japonicum, O. lucidum, O. plumosum, O. siliculosum, O. moupinense: а - экваториальный диам.; б - полярная ось; в - дл. лезуры; г - шир. лезуры; д - шир. экваториальной складки; е - шир. валиковидного утолщения; ж - толщ. складки на дистальной стороне споры; з - шир. валиковидного утолщения близ лезуры; и - диам. выростов на проксимальной стороне споры; к - диам. выростов на дистальной стороне споры.
б
а
в
г
е
ж
з
к
ЛИТЕРАТУРА
Ваганов А.В., Шмаков А.И., Кузнецов А.А., Гуреева И.И. Морфология спор видов Cryptogramma R. Br. ex Richards. (Cryptogrammaceae) // Turczaninowia, 2010. - Т. 13, вып. 3. - С. 50-58.
Ваганов А.В., Шмаков А.И. Система рода Onychium Kaulf. (Cryptogrammaceae) // Turczaninowia, 2012. -Т. 15, вып. 1. - С. 25-27.
Кузнецов А.А., Гуреева И.И., Ваганов А.В., Шмаков А.И. Морфологический анализ спор видов рода Actiniopteris Link (Cryptogrammaceae) // Turczaninowia, 2009. - Т. 12, вып. 1-2. - С. 5-16.
Шмаков А.И., Гуреева И.И., Ваганов А.В., Кузнецов А.А. Морфология спор сибирских видов Cryptogramma R. Br. ex Richards. // Вестн. Томск. гос. ун-та, 2009. - № 322. - C. 235-238.
Ching R.Sh.K., Shing K., Lin Y., Wu Sh., Wu S. Flora Reipublicae Popularis Sinicae. - Pekini, 1990. - T. 3 (1). - 305 p.
