Sexual forms and their ecological correlates in Liliopsida of Siberia | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2015. № 2 (30).

Sexual forms and their ecological correlates in Liliopsida of Siberia

The ecological correlates and the potential driving forces for the evolution of sexual forms in plants have been debated intensively over the past decades. The main objective of the study of ecological correlates is to ascertain the reasons for the separation of sexes in flowering plants. In 26.8% (285 species and sub-species) of flowering plants of Liliopsida in Siberia seven forms of sexual differentiation are found: monoecy (212 species; 19.9%), andromonoecy (42 species; 3.9%), dioecy (24 species; 2.3%), gynodioecy (4 species; 0.4%), gynomonoecy (1 species; 0.09%), trimonoecy (1 species; 0.09%) and androdioecy (1 species; 0.09%). At the family level, 14 of 29 families in Siberian flora contain only hermaphroditic taxa (Alliaceae, Asphodelaceae, Butomaceae, Hemerocallidaceae, Hyacinthaceae, Iridaceae, Ixioliriaceae, Juncaceae, Juncaginaceae, Orchidaceae, Potamogetonaceae, Ruppiaceae, Scheuchzeriaceae, Trilliaceae). Seven of 29 families have mixed sex expression types (hermaphroditic + nonhermaphroditic) within the family (Cyperaceae, Melanthiaceae, Araceae, Alismataceae, Poaceae, Convallariaceae, Liliaceae). Of 29 families of monocots 8 families include species with only unisexual flowers: Asparagaceae, Commelinaceae, Hydrocharitaceae, Lemnaceae, Najadaceae, Sparganiaceae, Typhaceae and Zannicelliaceae. At the genus level, 120 of 160 genera only contain hermaphroditic taxa (Allium, Calamagrostis, Elymus, Juncus, Potamogeton, Puccinellia etc.), 12 of them contain hermaphroditic and nonhermaphroditic taxa (Festuca, Fritillaria, Poa etc.) and 28 of them are exclusively nonhermaphroditic taxa (Asparagus, Beckmannia, Carex, Caulinia, Hierochloe, Hordeum, Kobresia, Lemna, Najas, Sparganium, Typha etc.). We analyzed the relationship between sexual forms of plants and the number of their ecological and biological characteristics: life forms, mode of pollination, floral color, structural features of fructifications, habitat type, zonal group and ecological group. We found out that dioecious plants are likely to be hygrophytes, entomophilous or hydrophilous pollination, yellowish flowers and fleshy fruit. Monoecy is associated with aquatic herbs, water pollination and circumpolar areas. Andromonoecious species are associated with white flowers. We showed that the incidence of irregular non-hermaphroditic plants in different ecological and biological groups and floristic provinces of Siberia directly depends on the frequency of occurrence of these species in the endemic areas. Further accumulation of data on the ecological correlates of taxa at different phylogenetic levels is necessary.

Download file

Counter downloads: 416

Keywords

Liliopsida, половая дифференциация, экологические корреляции, Сибирь, Liliopsida, sexual differentiation, ecological correlates, Siberia

Authors

Name	Organization	E-mail
Godin Vladimir N.	Moscow State Pedagogical University	godinvn@yandex.ru

Всего: 1

References

ХохряковА.П. Соматическая эволюция однодольных. М. : Наука, 1975. 196 с.

Kubitzki K., RudallP.J., ChaseM.C. Systematics and evolution // The families and genera of vascular plants. Flowering plants. Monocotyledons: Lilianae (except Orchidaceae). 1998. Vol. 3. P. 23-33.

Годин В.Н., Демьянова Е.И. О распространении гинодиэции у цветковых растений // Ботанический журнал. 2013. Т. 98, № 12. С. 1465-1487.

Vogel S. Floral biology // The families and genera of vascular plants. Flowering plants. Monocotyledons: Lilianae (except Orchidaceae). 1998. Vol. 3. PP. 34-48.

Weiblen G.D., Oyama R.K., Donoghue M.J. Phylogenetic analysis of dioecy in Monocotyledons // Amer. Natur. 2000. Vol. 155, № 1. P. 46-58.

Yampolsky C., Yampolsky H. Distribution of sex forms in the phanerogamic flora // Bibl. Genetica. 1922. Vol. 3. P. 1-62.

Конспект флоры Сибири: сосудистые растения / под ред. К.С. Байкова. Новосибирск : Наука, 2005. 362 с.

Флора Сибири. Lycopodiaceae - Hydrocharitaceae / под ред. И.М. Красноборова. Новосибирск : Наука, 1988. Т. 1. 199 с.

Флора Сибири. Poaceae (Gramineae) / под ред. Л.И. Малышева, Г.А. Пешковой. Новосибирск : Наука, 1990. Т. 2. 361 с.

Флора Сибири. Cyperaceae / под ред. Г.А. Пешковой, Л.И. Малышева. Новосибирск : Наука, 1990. Т. 3. 279 с.

Флора Сибири. Araceae - Orchidaceae / под ред. Л.И. Малышева, Г.А. Пешковой. Новосибирск : Наука, 1987. Т. 4. 247 с.

Безделев А.Б., Безделева Т.А. Жизненные формы семенных растений Дальнего Востока России. Владивосток : Дальнаука, 2006. 296 c.

Королюк А.Ю. Экологические оптимумы растений юга Сибири // Ботанические исследования Сибири и Казахстана / под ред. А.Н. Куприянова. Барнаул : Гербарий им. В.В. Сапожникова Алтайского государственного университета, 2006. Вып. 12. С. 3-28.

Куминова А.В. Растительный покров Алтая. Новосибирск : Наука, 1960. 450 с.

Малышев Л.И., Пешкова Г.А. Особенности и генезис флоры Сибири (Предбайкалье и Забайкалье). Новосибирск : Наука, 1984. 265 с.

Пешкова Г.А. Флорогенетический анализ степной флоры гор Южной Сибири. Новосибирск : Наука, 2001. 192 с.

Растительный покров Хакасии. Новосибирск : Наука, 1976. 424 с.

Секретарева Н.А. Сосудистые растения Российской Арктики и сопредельных территорий. М. : КМК, 2004. 131 с.

Флора Салаирского кряжа. Новосибирск : Гео, 2007. 252 с.

СеребряковИ.Г. Экологическая морфология растений. М. : Высшая школа, 1962. 378 с.

Алексеев Ю.Е. Осоки (морфология, биология, онтогенез, эволюция). М. : Аргус, 1996. 251 с.

Egorova T.V. The sedges (Carex L.) of Russia and adjacent states (within the limits of the former URSS). St.-Petersburg ; Saint-Louis, 1999. 772 p.

Курченко Е.И. Род полевица (Agrostis L., сем. Poaceae) России и сопредельных стран. М. : Прометей, 2010. 514 с.

Татаренко И.В. Орхидные России: жизненные формы, биология, вопросы охраны. М. : Аргус, 1996. 207 с.

Черемушкина В.А. Биология луков Евразии. Новосибирск : Наука, 2004. 276 с.

Бобров А.В., Меликян А.П., Романов М.С. Морфогенез плодов Magnoliophyta. М. : Либрикон, 2009. 400 с.

Knuth P. Handbuch der Blutenbiologie. Leipzig : Verlag von Wilhelm Engelmann, 1899. Bd. 2, T. 2. 705 S.

Годин В.Н. Половая дифференциация у растений. Термины и понятия // Журнал общей биологии. 2007. Т. 68, № 2. С. 98-108.

Buchenau Fr. Alismataceae // Engler A., Prantl K. Die naturlichen Pflanzenfamilien nebst ihren Gattungen und wichtigeren Arten, insbesondere den Nutzpflanzen, unter Mitwirkung zahlreicher hervorragender Fachgelehrten begrundet. Leipzig, 1889. T. 2, Abt. 1. S. 227-232.

Ascherson P., Gurke M. Hydrocharitaceae // Ibid. Leipzig, 1889. T. 2, Abt. 1. S. 238-258.

Magnus P. Najadaceae // Ibid. Leipzig, 1889. T. 2, Abt. 1. S. 214-218.

Ascherson P. Potamogetonaceae // Ibid. Leipzig, 1889. T. 2, Abt. 1. S. 194-214.

Engler A. Liliaceae // Ibid. Leipzig, 1889. T. 2, Abt. 5. S. 10-91.

UshimaruA., Itagaki T., IshiiH.S. Floral correlations in an andromonoecious species, Commelina communis (Commelinaceae) // Plant Species Biol. 2003. Vol. 18, № 2-3. P. 103-106.

Guitian J.J., Medrano M.M., Oti J.E. Variation in floral sex allocation in Polygonatum odoratum (Liliaceae) //Ann. Bot. 2004. Vol. 94, № 3. P. 433-440.

Pax F. Cyperaceae // Engler A., Prantl K. Die naturlichen Pflanzenfamilien nebst ihren Gattungen und wichtigeren Arten, insbesondere den Nutzpflanzen, unter Mitwirkung zahlreicher hervorragender Fachgelehrten begrundet. Leipzig, 1889. T. 2, Abt. 2. S. 98-126.

Darwin C. The different forms of flowers on plants of the same species. London : John Murray, 1877. 352 p.

Демьянова Е.И. Спектр половых типов и форм в локальных флорах Урала (Предуралья и Зауралья) // Ботанический журнал. 2011. Т. 96, № 10. С. 1297-1315.

JonesB., Gliddon C. Reproductive biology and genetic structure in Lloydia serotina // Plant Ecology. 1999. Vol. 141, № 1/2. P. 151-161.

Loesener O. Ubersicht uber die Arten der Gattung Veratrum // Feddes Repert. 1927. Vol. 24. P. 61-72.

Rajakaruna N., Perez-Orozco N.P., Perez-Orozco J., Harris T.B. Ornithocoprophilous plants of Mount Desert Rock, a remote bird-nesting Island in the Gulf of Maine, U.S.A. // Rhodora. 2009. Vol. 111, № 948. P. 417-447.

Hackel E. Gramineae // Engler A., Prantl K. Die naturlichen Pflanzenfamilien nebst ihren Gattungen und wichtigeren Arten, insbesondere den Nutzpflanzen, unter Mitwirkung zahlreicher hervorragender Fachgelehrten begrundet. Leipzig, 1889. T. 2, Abt. 2. S. 1-97.

Цвелёв Н.Н. Злаки СССР. Л. : Наука, 1976. 788 с.

Невский С.А. Hordeum L. // Флора СССР / под ред. В.Л. Комарова. Л. : Изд-во АН СССР, 1934. Т. 2. С. 722-728.

Hackel E. Zur Biologie der Poa annua L. // Osterr. Bot. Z. 1904. Vol. 54, № 8. S. 273-278.

Рожевиц Р.Ю. Setaria P. V. // Флора СССР / под ред. В.Л. Комарова. Л. : Изд-во АН СССР, 1934. Т. 2. С. 38-44.

Рожевиц Р.Ю. Spodiopogon Trin. // Флора СССР / Под ред. В.Л. Комарова. Л. : Изд-во АН СССР, 1934, Т. 2. С. 11-12.

Engler A. Araceae // Engler A., Prantl K. Die naturlichen Pflanzenfamilien nebst ihren Gattungen und wichtigeren Arten, insbesondere den Nutzpflanzen, unter Mitwirkung zahlreicher hervorragender Fachgelehrten begrundet. Leipzig, 1889. T. 2, Abt. 3. S. 102-153.

Engler A. Lemnaceae // Ibid. Leipzig, 1889. T. 2, Abt. 3. S. 154-164.

Engler A. Sparganiaceae // Ibid. Leipzig, 1889. T. 2, Abt. 1. S. 192-193.

Engler A. Typhaceae // Ibid. Leipzig, 1889. T. 2, Abt. 1. S. 183-186.

Kirchner O. Mitteilungen uber die Bestaubungseinrichtungen der Bluten // Jahreshefte des Vereins fur vaterlandische Naturkunde in Wurttemberg. Stuttgart : Verlag von Ebner & Seubert., 1900. Jahrg. 56. S. 347-384.

Moore L.B. The New Zealand species of Bulbinella (Liliaceae) // N. Z. J. Bot. 1964. Vol. 2, № 4. P. 286-304.

Uno G.E. Comparative reproductive biology of hermaphroditic and male-sterile Iris douglassiana Herb. (Iridaceae) // Amer. J. Bot. 1982. Vol. 69, № 5. P. 818-823.

Eleuterius L.N. Observations on the flowers of Juncus roemerianus // Castanea. 1974. Vol. 39, № 1. P. 101-108.

Huang S.Q., Lu Y., Chen Y.Z., Delph L.F. Parthenogenesis maintains male sterility in a gynodioecious orchid // Amer. Natur. 2009. Vol. 174, № 4. P. 578-584.

Kubota S., Ohara M. Discovery of male sterile plants and their contrasting occurrence between self-compatible and self-incompatible populations of the hermaphroditic perennial Trillium camschatcense // Plant Species Biol. 2009. Vol. 24, № 3. P. 169-178.

Buchenau Fr. Scheuchzeriaceae // Engler A. Das Pflanzenreich: regni vegetablilis conspectus. Leipzig, 1903. H. 16. S. 1-20.

Berry P.E., Calvo R.N. Pollinator limitation and position dependent fruit set in the high Andean orchid Myrosmodes cochleare (Orchidaceae) // Plant syst. evol. 1991. Vol. 174, № 1-2. P. 93-101.

Шереметьев С.Н. О приспособительном значении полового диморфизма цветковых растений // Ботанический журнал. 1983. Т. 68, № 5. С. 561-571.

Westergaard M. The mechanism of sex determination in dioecious flowering plants // Adv. Genetics. 1958. Vol, 9. № 2. P. 217-281.

Сидорский А.Г., Правдин В.В., Деев С.В. Характеристика флоры европейской части СССР в связи с полом и жизненной формой растений // Ботанический журнал. 1984. Т. 69, № 8. С. 1011-1018.

Daumann E. Tier-, Wind- und Wassrblutigkeit in der tschechoslowakichen Flora. II. Dicotyledonen. III. Angiospermen zusammenfassend // Preslia. 1972. Vol. 44, № 1. P. 28-36.

Pettitt J.M., Jermy A.C. Pollen in hydrophilous angiosperms // Micron. 1975. Vol. 5, № 4. P. 377-405.

Lewis D. Sexual incompatibility in plants. London : Edward Arnold Press, 1979. 59 p.

Камелин Р.В. Флорогенетический анализ естественной флоры горной Средней Азии. Л. : Наука, 1973. 356 с.

Sakai A.K., Weller S.G. Gender and sexual dimorphism in flowering plants: a review of terminology, biogeographic patters, ecological correlates, and phylogenetic approaches // Gender and sexual dimorphism in flowering plants. Springer, 1999. P. 1-31.

Hildebrand F. Beobachtungen uber die Bestaubungsverhaltnisse bei den Gramineen. Berlin : Kgl. Akademie der Wissenschaften, 1873. S. 337-364.

Пономарёв А.Н. Цветение и опыление злаков // Ученые записки Пермского университета. 1964. Т. 114. С. 115-179.

ConnorH.E. Breeding systems in the grasses: a survey // N. Z. J. Bot. 1979. Vol. 74, № 4. P. 547-574.

Peruzzi L. Male flowers in Liliaceae are more frequent than previously thought // Bocconea. 2012. Vol. 24. P. 301-304.

Peruzzi L., Mancuso E., Gargano D. Males are cheaper, or the extreme consequence of size/ age-dependent sex allocation: sexist gender diphasy in Fritillaria montana (Liliaceae) // Bot. J. Linn. Soc. 2012. Vol. 168, № 3. P. 323-333.

Renner S.S., Ricklefs R.E. Dioecy and its correlates in the flowering plants // Amer. J. Bot. 1995. Vol. 82, № 5. P. 596-606.

Bawa K.S., Perry D.R., Beach J.H. Reproductive biology of tropical lowland rain forest trees. I. Sexual systems and incompatibility mechanisms // Amer. J. Bot. 1985. Vol. 72, № 3. P. 331-345.

Schlessman M.A., Vary L.B., Munzinger J., Lowry IIP.P. Incidence, correlates, and origins of dioecy in the island flora ofNew Caledonia // Inter. J. Plant Sci. 2014. Vol. 175, № 3. P. 271-286.

Gross C.L. A comparison of the sexual systems in the trees from the Australian tropics with other tropical biomes - More monoecy but why? // Amer. J. Bot. 2005. Vol. 92, № 6. P. 907-919.

Vary L.B., Gillen D.L., Randrianjanahary M., Lowry II P.P., Sakai A.K., Weller S.G. Dioecy, monoecy, and their ecological correlates in the littoral forest of Madagascar // Biotropica. 2011. Vol. 43, № 5. P. 582-590.

Vamosi J.C., Otto S.P., Barrett S.C.H. Phylogenetic analysis of the ecological correlates of dioecy in angiosperms // J. Evol. Biol. 2003. Vol. 16, № 5. P. 1006-1018.