Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation 2025. Preprint
Article first published online: 31 OCT 2025 | DOI: 10.17581/bp.2025.14212
Features of morphology and ultrasculpture of fruits of some rare xerophytic Asteraceae species
Alexander K. Mamontov
,
Marianna A. Zueva ,
Andrey S. Ryabchenko &
Alexandra V. Stogova
N.V. Tsitsin Main Botanical Garden RAS, Moscow, Russia
Ultrastructure of the achenes surface in seven rare Asteraceae taxa: Artemisia alpina Pall. ex Willd., A. hololeuca M. Bieb. ex Besser., Jurinea cretacea Bunge, Klasea radiata (Waldst. & Kit.) Á. Löve & D. Löve subsp. tanaitica (P.A. Smirn.) L. Martins, Pentanema salicinum (L.) D. Gut. Larr., Santos-Vicente, Anderb., E. Rico & M.M. Mart. Ort., Ptilostemon echinocephalus (Willd.) Greuter. and Xeranthemum annum L., were examined using scanning electron microscopy (SEM). The study reveals key structural features of the seed coat in species with diverse ecological adaptations. Various morphological adaptations are shown, such as thickening of the pericarp and the presence of a waxy coating.
Мамонтов А.К., Зуева М.А., Рябченко А.С., Стогова А.В. Особенности морфологии и ультраскульптуры плодов некоторых редких ксерофитных видов семейства Asteraceae. Ультраскульптура поверхности семянки 7 редких таксонов семейства Asteraceae: Artemisia alpina Pall. ex Willd., A. hololeuca M. Bieb. ex Besser., Jurinea cretacea Bunge, Klasea radiata (Waldst. & Kit.) Á. Löve & D. Löve subsp. tanaitica (P.A. Smirn.) L. Martins, Pentanema salicinum (L.) D. Gut. Larr., Santos-Vicente, Anderb., E. Rico & M.M. Mart. Ort., Ptilostemon echinocephalus (Willd.) Greuter. и Xeranthemum annum L., исследована методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Выявлены основные особенности строения семенной кожуры у видов с разной экологической приуроченностью. Показаны различные морфологические адаптации, такие как утолщение околоплодника и наличие воскового налета.
Keywords: achene, Asteraceae, micromorphology, scanning electron microscopy, семянка, сложноцветные, микроморфология, сканирующая электронная микроскопия
References
Anderberg, A.A. 1991. Taxonomy and phylogeny of the tribe Plucheeae (Asteraceae). Plant Systematics and Evolution 176:145-177. CrossRef
Barthlott, W. 1981. Epidermal and seed surface characters of plants: systematic applicability and some evolutionary aspects. Nordic Journal of Botany 1(3):345-355. CrossRef
Barthlott, W. & B. Ziegler 1981. Micromorphology of seed coats as systematic marks in orchids. Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft 24:267-273. CrossRef
Belyaev, A.A. 1984. Surface ultrastructure and some morphological characteristics of seeds of representatives of the Campanulaceae family. Botnicheskii Zhurnal 69(7):890-898 (in Russian). [Беляев А.А. 1984. Ультраструктура поверхности и некоторые морфологические характеристики семян представителей семейства Campanulaceae // Ботанический журнал. Т. 69, №7. С. 890-898].
Boesewinkel, F.D. & F. Bouman 1984. The seed: structure. Embryology of angiosperms. Springer, Berlin, Heidelberg. CrossRef
Boyko, E.V. 2011. Taxonomy and resources of Far Eastern species of the family Asteraceae: Doctor Diss abstract. Vladivostok (in Russian). [Бойко Э.В. 2011. Таксономия и ресурсы дальневосточных видов семейства Asteraceae: автореферат дис. доктора биологических наук. Владивосток. 42 с.].
Boyko, E.V. 2012. Trichomes of achenes of Asteraceae species. Turczaninowia 15(2):85-95 (in Russian). [Бойко Е.В. 2012. Трихомы семянок видов семейства Asteraceae // Turczaninowia. Вып. 15, № 2. С. 85-95].
Boyko, E.V. 2013a. Micromorphology of achenes of the Artemisia species (Anthemideae - Asteraceae). Turczaninowia 16(2):91-105 (in Russian). [Бойко Е.В. 2013. Микроморфология семянок видов Artemisia (Anthemideae - Asteraceae) // Turczaninowia. Вып. 16, № 2. С. 91-105]. CrossRef
Boyko, E.V. 2013b. Papillae on the surface of the seeds of species of Asteraceae. Turczaninowia 16(3):86−95 (in Russian). [Бойко Е.В. 2013. Папиллы на поверхности семянок видов Asteraceae // Turczaninowia. Вып. 16, № 3. С. 86−95]. CrossRef
Boyko, E.V. 2015. Cuticle of the cypselas of the Asteraceae species. Turczaninowia 18(4):80-90 (in Russian). [Бойко Е.В. 2015. Кутикула семянок видов Asteraceae // Turczaninowia. Вып. 18, № 4. С. 80-90]. CrossRef
Boyko, E.V. & E.V. Novozhilova 2018. The structure of the seed coat of Asteraceae species. I. Tribes Arctotideae, Cardueae, Mutisieae, Vernonieae. Turczaninowia 21(4):44-62 (in Russian). [Бойко Е.В., Новожилова Е.В. 2018. Строение семенной кожуры видов Asteraceae. I. Трибы Arctotideae, Cardueae, Mutisieae, Vernonieae // Turczaninowia. Вып. 21, № 4. С. 44-62]. CrossRef
Buch, T.G. 1989. Ultrastructure of the seed coat surface and morphological characteristics of seeds of some species of vascular plants of the Soviet Far East. V.L. Komarov Memorial Lectures 36:3-19 (in Russian). [Буч Т.Г. 1989. Ультраструктура поверхности семенной кожуры и морфологическая характеристика семян некоторых видов сосудистых растений Дальнего Востока СССР // Комаровские чтения. Вып. 36. С. 3-19].
Franchini, M.C., L.F. Hernández & L.I. Lindström 2010. Cuticle and cuticular wax development in the sunflower (Helianthus annuus L.) pericarp grown at the field under a moderate water deficit. Phyton-Revista Internacional de Botanica Experimental 79(2):153-161. CrossRef
Georgiadou Tvrtkovic-Sahin, E. E. 1982. The systematics of the genus Helichrysum Miller in the countries bordering the Mediterranean. Doctoral dissertation, University of Reading.
Golubev, V.N. 1996. Biological Flora of Crimea. NBS-NNC, Yalta, 126 pp. (in Russian). [Голубев В.Н. 1996. Биологическая флора Крыма. Ялта: НБС-ННЦ. 126 с.].
Häffner, E. 2000. On the phylogeny of the subtribe Carduinae (tribe Cardueae, Compositae). Englera 21:1-208. CrossRef
Harper, J.L., W.T. Williams & G.R. Sagar 1965. The behavior of seeds in soil. Part 1. The heterogeniety of soil surface and its role in determining the establishment of plants from seed. Journal of Ecology 53:273-286. CrossRef
Jana, B.K. & S.K. Mukherjee 2014. Exomorphology and internal structure of cypselas of seven species of the tribe Cardueae (Compositae). Journal of the Indian Botanical Society 93(1-2):50-59.
Jeffrey, C., V.H. Heywood & D.M. Moore 1985. Current concepts in plant taxonomy. Kew Bulletin 40(4):95-105. CrossRef
Karpova, A. & O. Yakovleva 2012. The comparative analysis of species of genus Stroganowia (Cruciferae). Biological Communications 1:14-37.
Korzhenevsky, V.V. & L.V. Bondareva 2018. Ptilostemon echinocephalus (Willd.) Greuter [Lamyra echinocephala (Willd.) Tamamsch.]. In: Red Book of the City of Sevastopol (S.Yu. Samoilov, ed.), p. 104, ROST-DOAFK, Kaliningrad, Sevastopol (in Russian). [Корженевский В.В., Бондарева Л.В. 2018. Птилостемон ежеголовый (Ламира ежеголовая). Ptilostemon echinocephalus (Willd.) Greuter [Lamyra echinocephala (Willd.) Tamamsch.] // Красная книга города Cевастополя / предс. ред. колл. С.Ю. Самойлов. Калининград, Севастополь: ИД РОСТ-ДОАФК. C. 104].
Korobkov, A.A. 2024. Artemisia hololeuca M. Bieb. ex Besser. In: Red Book of the Russian Federation (D.V. Geltman, ed.), p. 132, VNII Ekologiya, Moscow (in Russian). [Коробков А.А. 2024. Полынь беловойлочная Artemisia hololeuca M. Bieb. ex Besser. // Красная книга Российской Федерации / отв. ред. Д.В. Гельтман. Москва: ВНИИ Экология. С. 132].
Kostina, V.A. 2014. Red Book of the Murmansk Region. 2nd edition, revised and expanded. Aziya-print, Kemerovo, 584 pp. (in Russian). [Костина В.А. 2014. Красная книга Мурманской области. Изд. 2-е, переработанное и дополненное. Кемерово: Азия-Принт. 548 с.].
Kotlyarova, I.A., G.A. Tereshchenko & O.I. Voloshina 2016. Variability of achenes within the basket by morphometric characteristics and seed productivity in modern sunflower varieties. Maslichnye Kultury 1(165): 29-37 (in Russian). [Котлярова И.А., Терещенко Г.А., Волошина О.И. 2016. Изменчивость семянок в пределах корзинки по морфометрическим признакам и семенной продуктивности у современных сортов подсолнечника // Масличные культуры. Вып. 1, № 165. С. 29-37].
Kravtsova, T.I. 2007. The system of the Urticaceae family. Botanicheskii Zhurnal 92(1):3-28 (in Russian). [Кравцова Т.И. 2007. Система семейства Urticaceae // Ботанический журнал. Вып. 92, № 1. С. 3-28].
Kreitschitz, A. & J. Vallès 2007. Achene morphology and slime structure in some taxa of Artemisia L. and Neopallasia L.(Asteraceae). Flora 202(7):570-580. CrossRef
Kreitschitz, A. & S.N. Gorb 2018. The micro- and nanoscale spatial architecture of the seed mucilage -Comparative study of selected plant species. PLoS ONE 13(7):e0200522. CrossRef
Lukonina, A.V., N.G. Volodina & V.A. Sagalaev 2017. Jurinea cretacea Bunge. In: Red Book of the Volgograd Region. Vol. 2. Plants and Other Organisms (V. E. Sazonov, ed.), p. 87, Izdat-Print, Voronezh (in Russian). [Луконина А.В., Володина Н.Г., Сагалаев В.А. 2017. Наголоватка меловая - Jurinea cretacea Bunge. Красная книга Волгоградской области. Том 2. Растения и другие организмы / под ред. В.Е. Сазонова. Воронеж: Издат- Принт. С. 87].
Mamontov, A.K. & A.S. Ryabchenko 2017. Peculiarities of seed and fruit morphology of some rare calciphilic species of European Russia. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Himiya. Biologiya. Farmaciya 4:54-61 (in Russian) [Мамонтов А.К., Рябченко А.С. 2017. Особенности морфологии семян и плодов некоторых редких кальцефильных видов Европейской России // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. № 4. С. 54-61].
Mazina, O.V. & E.N. Sokhina 2018. Representation of rare plant species in the floristic complexes of the Shcherbakovsky Nature Park. In: Steppes of Northern Eurasia: proceedings of the VIII International Symposium (A.A. Chibilev, ed.), pp. 606-609, IS UrO RAS, Orenburg (in Russian). [Мазина О.В., Сохина Э.Н. 2018. Представленность редких видов растений во флористических комплексах природного парка «Щербаковский» // Степи Северной Евразии: материалы VIII международного симпозиума / под ред. А.А. Чибилёва. Оренбург: ИС УрО РАН. С. 606-609].
Mustafa, A.E.Z.M. & H. Rizwana 2025. Micromorphological traits of seed stratification for optimizing biodiversity conservation. Plant Species Biology 40(1):42-53. CrossRef
Netolitzky, F. 1926. Anatomie der Angiospermen-Samen. In: Handbuch der Pflanzenanatomie (ed. K. Linsbauer), pp. 1-364, Gebrüder Borntraeger, Berlin.
Ozcan, M. & N. Akinci 2019. Micromorpho-anatomical fruit characteristics and pappus features of representative Cardueae (Asteraceae) taxa: Their systematic significance. Flora 256:16-35. CrossRef
Panero, J.L. & V.A. Funk, 2008. The value of sampling anomalous taxa in phylogenetic studies: major clades of the Asteraceae revealed. Molecular Phylogenetics and Evolution 47(2):757-782. CrossRef
Polyakov, P.P. 1967. Taxonomy and origin of Asteraceae. Nauka Kazakhskoi SSR, Alma-Ata, 336 pp. (in Russian) [Поляков П.П. 1967. Систематика и происхождение сложноцветных. Алма-Ата: Наука Казахской ССР. 336 c.].
Radygina, V.I. 2014. Endemism of calcephites of the central Russian and Volga uplifts. Uchenye zapiski Orlovskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Estestvennye, tekhnicheskie i meditsinskie nauki 6:83-85 (in Russian). [Радыгина В.И. 2014. Эндемизм кальцефитов Среднерусской и Приволжской возвышенностей. Ученые записки Орловского государственного университета. Серия: Естественные, технические и медицинские науки. № 6. С. 83-85.]
Reese, H. 1989. Development of pericarp and testa in Calenduleae and Arctotideae (Asteraceae). Botanische Jahrbücher fur Systematik 110(3):325-419.
Reshetnikova, N.M. 2024. Serratula tanaitica P.A. Smirn. [Klasea radiata (Waldst. et Kit.) Á. Löve et D. Löve subsp. tanaitica (P.A. Smirn.) L. Martins]. In: Red Book of the Russian Federation (D.V. Geltman, ed.), p. 146, VNII Ekologiya, Moscow (in Russian). Решетникова Н.М. 2024. Серпуха донская - Serratula tanaitica P.A. Smirn. [Klasea radiata (Waldst. et Kit.) Á. Löve et D. Löve subsp. tanaitica (P.A. Smirn.) L. Martins] // Красная книга Российской Федерации / отв. ред. Д.В. Гельтман. Москва: ВНИИ Экология. С. 146].
Ruprecht, E., F. Essl, C.A. Mot, B. Balaji, T. Kuhn, A. Fenesi, ... & Z. Miholcsa 2024. Ecological attributes promoting intra-continental range-expansion of a native annual forb triggered by intensified land-use. Flora 310:152416. CrossRef
Şeker, M. & Ö. Çetin 2013. Inula tuzgoluensis (Asteraceae), a new species from Central Anatolia, Turkey. Turkish Journal of Botany 37(5):825-835. CrossRef
Stevens, P.F. 2007. Angiosperm Phylogeny Website. Version 14, July 2007 (and more or less continuously updated since). http://www.mobot.org/MOBOT/research/APweb/. Last accessed on 28.10.2024.
Tadesse, M. 2014. How to study the Asteraceae (Compositae) with special reference to the Asteraceae of fee. Ethiopian Journal of Biological Sciences 13(Supp.):91-101.
Terekhin, E.S. 1996. Seed and seed propagation. Mir i Semja-95, Saint-Petersburg. 376 pp. (in Russian). [Терехин Е.С. 1996. Семя и семенное размножение. Санкт-Петербург: Мир и Семья-95. 376 c.].
Velez, M.C. 1981. Carpological studies on American Astereae (Compositae). Mitteilungen der Botanischen Staatssammlung München 17:1-170.
Volodina, N. G. 1982. Flora of Cretaceous outcrops in the Volgograd region. In: Flora of steppes and semi-deserts (based on the example of the Lower Volga region) (Yu.Ya. Anikin, ed.), pp. 34-46, VGPI, Volgograd (in Russian). [Володина Н.Г. 1982. Флора меловых обнажений Волгоградской области // Флора степей и полупустынь (на примере Нижнего Поволжья) / под. ред. Ю.Я. Аникина. Волгоград: ВГПИ. С. 34-46].
Yakovleva, O.V., A.A. Korobkov & E.V. Boyko 2002. The structure of mucus-containing cells in the pericarp of achenes of some Artemisia species (Asteraceae). Botanicheskii Zhurnal 87(9):1-9 (in Russian) [Яковлева О.В., Коробков А.А., Бойко Е.В. 2002. Строение слизесодержащих клеток околоплодника семянок некоторых видов Artemisia (Asteraceae) // Ботанический журнал. Т. 87, № 9. С. 1-9].
|
|