The Quality and Variability of Morphometric Parameters of Seeds in Dactylorhiza urvilleana (Steudel) Baumann et Kuenkele (Orchidaceae)
The purpose of the study is to analyse the quality and variability of the morphometric parameters of seeds of the same group of Dactylorhiza urvilleana plants, depending on the increase in their calendar age and the year of reproduction. Experimental plants grown from seed (collected in 2009) using in vitro culture. The plants were planted in a permanent place in open ground conditions in the BIN RAS in 2014. Seed studies were carried out from 2015 to 2022. The samples were a mixture of seeds (from 400 and more) from mature fruits of several plants. Morphological analysis of seeds and data documentation were performed using an Axioplan 2 MOT Microscope (Zeiss) with an AxioCam MRc 5 video camera (Zeiss) and Axio-Vision 4.8 software (Zeiss). Microsoft Office Excel 2010 and Statistica 12.0 were used for statistical data processing. In this research, it was revealed that the percentage of fruit set in free pollination ranged from 32 to 48%. Its value in some years was higher than it was noted in the places of natural growth (24-40%). It was shown that the morphometric parameters of the seeds varied significantly in different years of reproduction: the length of the seeds varied from 490.17 ± 6.35 шп to 918.60 ± 15.14 Ltm. the width from 129.73 ± 2.93 Ltm to 220.48 ± 2.97 Ltm. embryo length from 149.56 ± 2.54 Ltm to 251.42 ± 2.15 Ltm. and width from 85.25 ± 1.70 шп to 154.21 ± 1.59 шп. Taking into account the literature data, it was concluded that in D. urvilleana from different places of growth, the length and width of the seeds change in a very wide values range - 2.6 and 2.1 times, respectively. The embryos in the present study were smaller (the length 0.33-0.85 times and the width 0.40-0.96 times) than in seeds from natural habitats in the Krasnodar Krai. However, they were larger than the embryos in the seeds of D. urvilleana from Turkey. The data indicate a high variability of the morphometric parameters of seeds in this species at the population level. It is shown that the sizes of seeds depend on the year of reproduction, the largest sizes were the seeds of 2015 collection, and the smallest in 2021. The share of viable seeds was maximum in 2015 and amounted to 92.9%, and the minimum in 2021 was 43.7%. Although the size of seeds decreased, and the proportion of non-viable seeds increased as the age of the plants increased, this relation cannot be considered definitively proven, since, in recent years, the weather conditions were the least favorable for the development of the studied plants. Comparison of the vegetation rhythm of D. urvilleana plants in open ground conditions at the BIN RAS and weather conditions (average monthly temperature and average monthly precipitation) during the years of study allows concluding that a decrease in seed size and an increase in the proportion of non-viable seeds in 2021 was influenced by high temperature which was combined with a minimum amount of precipitation during flowering and fruit formation (See Fig. 2). The article contains 2 Figures, 2 Tables and 34 References. The authors express their gratitude to A. Pozhidaev for assistance in cultivating plants. The Authors declare no conflict of interest.
Keywords
orchid,
introduction,
fruit set,
seed morphometry,
seed heterogeneity,
factors that reduce seed qualityAuthors
Andronova Elena V. | Komarov Botanical Institute of the Russian Academy of Sciences | elena_andronova@binran.ru |
Kovaleva Alina A. | Komarov Botanical Institute of the Russian Academy of Sciences | AKovaleva@binran.ru |
Всего: 2
References
Злобин Ю.А. Репродуктивный успех // Эмбриология цветковых растений. Терминология и концепции. СПб.: Мир и семья, 2000. Т. 3: Системы репродукции. С. 251258.
Arditti J. Factors affecting the germination of orchid seeds // The Botanical Review. 1967. Vol. 33, № 1. PP. 1-97.
Ardittii J. Fundamentals of orchid. New York; Singapore, 1992. 891 p.
Назаров В.В. Репродуктивная биология орхидных Крыма: дис.. канд. биол. наук. СПб., 1995. 294 с.
Sonkoly J., Vojtko A., Tokolyi J., Torok P., Sramko G., Illyes Z., Molnar V.A. Higher seed number compensates for lower fruit set in deceptive orchids // Journal of Ecology. 2016. Vol. 104 (2). PP. 343-351.
Кириллова И.А., Кириллов Д.В. Репродуктивный успех Dactylorhiza incarnata ssp. cruenta (Orchidaceae) на северном пределе ареала // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2020. № 49. С. 25-49.
Широков А.И., Крюков Л.А., Коломейцева Г.Л. Морфометрический анализ семян некоторых видов орхидных Нижегородской области // Вестник Тверского государственного университета. Сер.: Биология и экология. 2007. Вып. 4, № 8 (36). С. 205-208.
Шибанова Н.Л., Долгих Я.В. Морфометрическая характеристика семян и реальная семенная продуктивность редких видов орхидных Предуралья // Вестник Пермского университета. 2010. Вып. 2. С. 4-6.
Кириллова И.А., Кириллов Д.В. Репродуктивная биология Platanthera bifolia (L.) Rich. (Orchidaceae) на северной границе ареала (Республика Коми) // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2017. № 38. C. 68-88.
Кривошеев М.М., Ишмуратова М.М., Суюндуков И.В. Показатели семенной продуктивности некоторых видов орхидей (Orchidaceae Juss.) Южного Урала, рассчитанные с применением программы ImageJ // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2014. № 3, ч. 3. С. 49-57.
Сидоров А.В., Сечин Е.Н., Маракаев О.А. Репродуктивный потенциал Epipactis hel-leborine (L.) Crantz (Orhidaceae) в разных условиях вегетации // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Сер. Естественные науки. 2015. № 9(206). Вып. 31. С. 23-28. doi: http:123456789/19461.
Хомутовский М. И. Особенности семенной продуктивности Cephalanthera longifo-lia (L.) Fritsch (Orchidaceae Juss.) на трансформированных территориях в Калужской области // Известия Самарского научного центра РАН. 2015. Т. 17, № 4 (4). С. 658663.
Черевченко Т.М., Кушнир Г.П. Орхидеи в культуре. Киев: Наукова думка, 1986. 198 с.
Виноградова Т.Н., Пегова А.Н., Осипьянц А.И., Пугачева П.В., Савченко А.С. Потенциальная всхожесть, индивидуальная и географическая изменчивость семян пальча-токоренника мясо-красного - Dactylorhiza incarnata (L.) Soo // Биологический вестник Харьковского национального университета. 2003. Т. 7, № 1. С. 64-66.
Andronova E.V., Kovaleva A.A., Evdokimova E.E, Nazarov V.V., Semeonov A.V. Fruitаge and seed viability of Orchis purpurea (Orchidaceae) at the northeast limit of distribution // The International Journal of Plant Reproductive Biology. 2020. Vol. 12, № 1. РР. 56-66.
Андронова Е. В. Летальные аномалии строения и развития зародыша у Dactylorhiza fuchsii (Orchidaceae) // Ботанический журнал. 2011. Т. 96, № 7. С. 858-863.
Arditti J., Ghani A.K.A. Numerical and physical properties of orchid seeds and their biological implications // New Phytologist. 2000. Vol. 145. РР. 367-421.
Diantina S., McGill C., Millner J., Nadarajan J., Pritchard H.W., McCormick A.C.Comparative Seed Morphology of Tropical and Temperate Orchid Species with Different Growth Habits // Plants. 2020. № 9 (161). РР. 1-11.
Verma J., Sharma K., Thakur K., Sembi J.K., Vij S.P. Study on seed morphometry of some threatened Western Himalayan orchids // Turkish Journal of Botany. 2014. № 38. РР. 234251.
Calevo J., Giovannini A., Cornara L., Peccenini S., Monroy F. Orchis patens Desf.: Seed morphology of an endangered Mediterranean orchid // Plant Biosystems. 2017. № 151. РР. 770-774.
Марков М. В. Популяционная биология растений: учеб. пособие. М.: Тов-во науч. изд. КМК, 2012. 387 с.
Левина Р. Е. Репродуктивная биология семенных растений. Обзор проблемы. М.: Наука, 1981. 96 с.
Найда Н.М. Семенная продуктивность видов рода Symphytum L. (Boraginaceae) // Эмбриология цветковых растений. Терминология и концепции. Т. 3: Системы репродукции. СПб.: Мир и семья, 2000. С. 262-266.
Gundel P.E., Garibaldi L.A., Martinez-Ghersa M.A., Ghersa C.M. Trade-off between seed number and weight: influence of a grass - endophyte symbiosis // Basic and Applied Ecology. 2012. № 13. РР. 32-39.
Заугольнова Л.Б., Жукова А.А., Комарова А.С., Смирнова О.В. Ценопопуляции растений. М.: Наука, 1988. 184 с.
Красная книга Российской Федерации (растения и грибы). М.: Товарищество науч. изданий КМК, 2008. С. 320-321.
Вахрамеева М.Г., Варлыгина Т.И., Татаренко И.В. Орхидные России (биология, экология, охрана). М.: Товарищество научных изданий КМК, 2014. 437 с.
Аверьянова Е.А. Орхидные низкогорий сочинского причерноморья: биология, распространение, охрана: дис.. канд. биол. наук. М.: ГБС РАН, 2021. 224 с.
Перебора Е.А. Экология орхидных Северо-Западного Кавказа. Краснодар: КубГАУ, 2011. 441 с.
Akbulut M.K., Senel G. The seeds micromorphology and morphometry of certain Dacty-lorhiza (Orchidaceae) species distributed in Turkey // Rend. Fis. Acc. Lincei. 2016. № 27. РР. 679-686.
Guler N. Seed micromorphology of Orchis Tourn. ex L. (Orchidaceae) and allied genera growing in Edirne province, Turkey // PhytoKeys. 2016. № 68. РР. 9-25.
Kirillova I.A., Kirillov D.V. Impact of weather conditions on seasonal development, population structure and reproductive success on Dactylorhiza traunsteineri (Orchidaceae) in the Komi Republic (Russia) // Nature Conservation Research. 2020b. Vol. 5 (Suppl. 1). PP. 77-89.
Кириллова И. А., Кириллов Д. В. Репродуктивный успех орхидных на северном пределе их распространения (Северо-Восток Европейской России) // Nature Conservation Research. Заповедная наука. 2021. № 6 (1). С. 17-27.
ФГБУ "Северо-Западное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды". URL: http://www.meteo.nw.ru/articles/index.php?id=2 (дата обращения: 30.11.2022).