Научные достижения
Загадочное цветковое растение с уникальной пыльцой из раннего мела Португалии
Изучение раннемеловых флор позволяет обнаружить не только разнообразие ранних цветковых растений, но и появление и дальнейшее развитие различных таксономических групп внутри этого крупнейшего отдела царства растений. Совместно с зарубежными коллегами палеоботаники ПИН РАН в течение ряда лет исследовали богатейшие флоры Португалии, откуда известны ключевые группы ранних покрытосеменных.
В результате были изучены морфология и ультраструктура пыльцевых зерен, а также пересмотрена интерпретация репродуктивных структур двух видов Saportanthus, загадочного цветкового растения, известного пока только из нижнемеловых отложений Португалии. В недавней статье, где был проведен подробный анализ и обсуждение этого рода, он был отнесен к порядку лавровых (Laurales), хотя в самой первой работе, где был упомянут один из видов этого рода, те же авторы сближали его с однодольными.
К числу загадок, связанных с этим растением, в первую очередь, относятся особенности его пыльцы. С одной стороны, пыльцевые зерна этих растений имели очень характерную мелкоструйчатую поверхность оболочки (экзины). Среди всех известных покрытосеменных такая поверхность экзины обнаружена только у них. С другой стороны, все три известных вида демонстрируют различные типы апертур (отчетливо различимых истонченных участков оболочки, служащих местом выхода пыльцевой трубки при ее прорастании), хотя обычно апертурный тип является единым для таких таксономических единиц как вид, род, а зачастую даже и семейство.
Пыльцевые зерна Saportanthus parvus: 1 – cветовая микроскопия, пыльцевое зерно, предположительно с дистальной стороны, видна борозда; 2 – сканирующая электронная микроскопия, два пыльцевых зерна, прилегающих друг к другу предположительно проксимальными сторонами с мелкоструйчатой поверхностью; на дистальной стороне видна борозда со сглаженно-струйчатой поверхностью и окружающие ее области с волнисто-морщинистой поверхностью; 3 – трансмиссионная электронная микроскопия; стрелка указывает на апертуру (предположительно дистально расположенную борозду). Масштаб: 1, 2 – 5 мкм; 3 – 1 мкм.
Авторским коллективом проведено всестороннее изучение пыльцевых зерен с помощью световой, сканирующей и трансмиссионной электронной микроскопиии и сделан филогенетический анализ, в котором учтены сохранившиеся признаки этого растения. В анализ также были включены Lovellea и Jamesrosea, два рода, также включаемые в порядок Laurales. Филогенетический анализ проводился с использованием наиболее полного набора данных.
Изучение Saportanthus показало, что эти ранние покрытосеменные растения имели пыльцевые зерна с комбинацией признаков, неизвестных у современных видов. Так, пыльцевые зерна демонстрируют необычную дифференциацию экзины на проксимальную с мелкоструйчатой поверхностью и дистальную с гладкой или морщинистой поверхностью. Апертурный тип представлен трехлучевой дистальной бороздой у S. dolichostemon, одной дистальной бороздой у S. parvus и двумя дистальными бороздами у S. brachystemon; как упоминалось выше, подобное разнообразие апертурного типа среди видов одного рода неизвестно у других групп. Дополнительной сложностью для изучения явились мелкие размеры (около 10 мкм) пыльцевых зерен и очень тонкая оболочка (0.2–0.5 мкм), что, по-видимому, обуславливает отсутствие находок таких пыльцевых зерен в спорово-пыльцевых спектрах. Последнее затрудняет обнаружение данного таксона в других флорах, так как находки инситной пыльцы достаточно редки, в то время как дисперсные пыльцевые зерна встречаются гораздо чаще.
Выполненный филогенетический анализ скорее подтверждает ранее высказанное предположение о том, что Saportanthus ближе к однодольным. Вернее, корректнее будет утверждать, что он представляет собой представителя некой вымершей ветви, отделившейся от основной линии, которая в дальнейшем привела к появлению однодольных.
Saportanthus наглядно демонстрирует, что признаки цветка и пыльцевых зерен не всегда достаточны для того, чтобы можно было с уверенностью найти место ископаемого растения в системе современных покрытосеменных, а также что результаты филогенетического анализа могут сильно зависеть от различной интерпретации наблюдаемых признаков у ископаемого растения.
© ПИН РАН
© М. Теклева, М. Мендес, П. Эндрес, Д. Дойль
Публикация:
Mendes M.M., Tekleva M., Endress P.K., Doyle J.A. Pollen ultrastructure and phylogenetic relationships of Saportanthus from the Lower Cretaceous of Portugal // International Journal of Plant Sciences. V. 186. № 6. P. 437–460. https://doi.org/10.1086/737481
В результате были изучены морфология и ультраструктура пыльцевых зерен, а также пересмотрена интерпретация репродуктивных структур двух видов Saportanthus, загадочного цветкового растения, известного пока только из нижнемеловых отложений Португалии. В недавней статье, где был проведен подробный анализ и обсуждение этого рода, он был отнесен к порядку лавровых (Laurales), хотя в самой первой работе, где был упомянут один из видов этого рода, те же авторы сближали его с однодольными.
К числу загадок, связанных с этим растением, в первую очередь, относятся особенности его пыльцы. С одной стороны, пыльцевые зерна этих растений имели очень характерную мелкоструйчатую поверхность оболочки (экзины). Среди всех известных покрытосеменных такая поверхность экзины обнаружена только у них. С другой стороны, все три известных вида демонстрируют различные типы апертур (отчетливо различимых истонченных участков оболочки, служащих местом выхода пыльцевой трубки при ее прорастании), хотя обычно апертурный тип является единым для таких таксономических единиц как вид, род, а зачастую даже и семейство.
Пыльцевые зерна Saportanthus parvus: 1 – cветовая микроскопия, пыльцевое зерно, предположительно с дистальной стороны, видна борозда; 2 – сканирующая электронная микроскопия, два пыльцевых зерна, прилегающих друг к другу предположительно проксимальными сторонами с мелкоструйчатой поверхностью; на дистальной стороне видна борозда со сглаженно-струйчатой поверхностью и окружающие ее области с волнисто-морщинистой поверхностью; 3 – трансмиссионная электронная микроскопия; стрелка указывает на апертуру (предположительно дистально расположенную борозду). Масштаб: 1, 2 – 5 мкм; 3 – 1 мкм.
Авторским коллективом проведено всестороннее изучение пыльцевых зерен с помощью световой, сканирующей и трансмиссионной электронной микроскопиии и сделан филогенетический анализ, в котором учтены сохранившиеся признаки этого растения. В анализ также были включены Lovellea и Jamesrosea, два рода, также включаемые в порядок Laurales. Филогенетический анализ проводился с использованием наиболее полного набора данных.
Изучение Saportanthus показало, что эти ранние покрытосеменные растения имели пыльцевые зерна с комбинацией признаков, неизвестных у современных видов. Так, пыльцевые зерна демонстрируют необычную дифференциацию экзины на проксимальную с мелкоструйчатой поверхностью и дистальную с гладкой или морщинистой поверхностью. Апертурный тип представлен трехлучевой дистальной бороздой у S. dolichostemon, одной дистальной бороздой у S. parvus и двумя дистальными бороздами у S. brachystemon; как упоминалось выше, подобное разнообразие апертурного типа среди видов одного рода неизвестно у других групп. Дополнительной сложностью для изучения явились мелкие размеры (около 10 мкм) пыльцевых зерен и очень тонкая оболочка (0.2–0.5 мкм), что, по-видимому, обуславливает отсутствие находок таких пыльцевых зерен в спорово-пыльцевых спектрах. Последнее затрудняет обнаружение данного таксона в других флорах, так как находки инситной пыльцы достаточно редки, в то время как дисперсные пыльцевые зерна встречаются гораздо чаще.
Выполненный филогенетический анализ скорее подтверждает ранее высказанное предположение о том, что Saportanthus ближе к однодольным. Вернее, корректнее будет утверждать, что он представляет собой представителя некой вымершей ветви, отделившейся от основной линии, которая в дальнейшем привела к появлению однодольных.
Saportanthus наглядно демонстрирует, что признаки цветка и пыльцевых зерен не всегда достаточны для того, чтобы можно было с уверенностью найти место ископаемого растения в системе современных покрытосеменных, а также что результаты филогенетического анализа могут сильно зависеть от различной интерпретации наблюдаемых признаков у ископаемого растения.
© ПИН РАН
© М. Теклева, М. Мендес, П. Эндрес, Д. Дойль
Публикация:
Mendes M.M., Tekleva M., Endress P.K., Doyle J.A. Pollen ultrastructure and phylogenetic relationships of Saportanthus from the Lower Cretaceous of Portugal // International Journal of Plant Sciences. V. 186. № 6. P. 437–460. https://doi.org/10.1086/737481