Пыльца представителей рода Pterocarya (Juglandaceae), произрастающих в естественных местообитаниях и в условиях Санкт-Петербурга

 Актуальность. Сравнительно-палиноморфологическое исследование естественно произрастающих и интродуцированных представителей лапин позволит выявить таксономическое значение морфологических признаков пыльцы рода и особенности пыльцы культивируемых растений. Охарактеризованы качество пыльцевого материала и интродукционный потенциал растений из Ботанического сада БИН РАН.
Материалы и методы. Пыльцевые зерна изучены с помощью светового, конфокального лазерного сканирующего и сканирующего электронного микроскопов. Фертильность определяли стандартным ацетокарминовым методом.
Результаты. Впервые проведено сравнение морфологии пыльцы культивируемых и обитающих в естественных условиях растений этого рода. Фертильность пыльцевых зерен у всех изученных образцов, за исключением Pterocarya fraxinifolia (Lam.) Spach, очень высокая, в основном более 90%. Фертильность зерен P. fraxinifolia в разные годы варьирует от 28 до 73%, что является низким или средним показателем качества пыльцы. В результате изучения 12 образцов выявлено, что пыльцевые зерна пяти таксонов сплющенные, средних размеров, 21–45 мкм в диаметре, 4–8-поровые, поры расположены вблизи экватора. Скульптура микрошипиковатая. У P. fraxinifolia обнаружены мелкие пыльцевые зерна, а также зерна с бугорчатой поверхностью, в нераспавшихся тетрадах и диадах. Приведены данные об интродукции рода в Санкт-Петербурге.
Заключение. Палинономофологическая характеристика является диагностической для рода Pterocarya Kunth. Пыльца птерокарий хорошо отличима от других ветроопыляемых таксонов, однако точные определения видов по пыльце с целью спорово-пыльцевого анализа невозможны. Морфологически наиболее разнообразны зерна низкофертильного образца P. fraxinifolia. Ограниченная возможность семенного размножения P. fraxinifolia, вероятно, связана с низкой фертильностью пыльцы у интродуцированного экземпляра. Качество пыльцы произрастающих в культуре P. rhoifolia Siebold et Zucc. и P. stenoptera DC. высокое. 

1. Bean W.J. Trees and shrubs hardy in the British Isles. G. Taylor, D.L. Clarke (eds). London: John Murray; 1976.

2. Bos J.A.A., Punt W. The Northwest European pollen flora. 47. Juglandaceae. Review of Palaeobotany and Palynology. 1991;69:79-95.

3. Булыгин Н.Е., Фирсов Г.А. Древесные растения «Красной книги СССР» в Ленинграде. Бюллетень Главного ботанического сада. 1990;(157):9-15.

4. Erdtman G. Pollen morphology and plant taxonomy – Angiosperms. Stockholm: Almqvist & Wiksell; 1952.

5. Федорук А.Т. Опыт интродукции древесных лиственных растений в Белоруссии. Минск: Университетское; 1985.

6. Фирсов Г.А. Древесные растения ботанического сада Петра Великого (XVIII-XXI вв.) и климат Санкт-Петербурга. В сб.: Ботаника: история, теория, практика (к 300-летию основания Ботанического института им. В.Л. Комарова Российской академии наук): Труды международной научной конференции / под ред. Д.В. Гельтмана. Санкт-Петербург: ЛЭТИ; 2014. C.208-215.

7. Фирсов Г.А., Васильев Н.П., Фёдорова Н.Э. Семейство Juglandaceae в коллекции Ботанического сада Петра Великого на Аптекарском острове. Hortus botanicus. 2015;10:175-188. DOI: 10.15393/j4.art.2015.2681

8. Gavrilova O., Zavialova N., Tekleva M., Karasev E. Potential of CLSM in studying some modern and fossil palynological objects. Journal of Microscopy. 2018;269(3):291-309. DOI: 10.1111/jmi.12639

9. Гаврилова О.А., Тихонова О.А. К репродуктивной биологии отдаленных гибридов в семействе Grossulariaceae. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2017;178(4):106-123. DOI: 10.30901/2227-8834-2017-4-100-118

10. Grimshaw J., Bayton R. New trees: Recent introductions to cultivation. Kew: Royal Botanic Gardens; 2009.

11. Ильинская И.А. Монография рода Pterocarya Kunth. Труды Ботанического института им. В.Л. Комарова АН СССР. 1953;1(10):7-123.

12. Kozlowski G., Bétrisey S., Song Y. Wingnuts (Pterocarya) and walnut family. Relict trees: linking the past, present and future. Fribourg: Natural History Museum; 2018.

13. Krussmann G. Manual of cultivated broad-leaved trees and shrubs. Vol. III, PRU-Z. Portland: Timber Press; 1986.

14. Конспект флоры Кавказа: В 3 томах. Т. 3, ч. 2 / под ред. Г.Л. Кудряшовой, И.В. Татанова. Санкт-Петербург; Москва: КМК; 2012.

15. Куприянова Л.А. Палинология сережкоцветных (Amentiferae). Москва; Ленинград; 1965).

16. Manning W.E. The Classification within the Juglandaceae. Annals of the Missouri Botanical Garden. 1978;65(4):1058-1087. DOI: 10.2307/2398782

17. Manos P.S., Soltis P.S., Soltis D.E., Manchester S.R., Oh S.H., Bell C.D. et al. Phylogeny of extant and fossil Juglandaceae inferred from the integration of molecular and morphological data sets. Systematic Biology. 2007;56(3):412-430. DOI: 10.1080/10635150701408523

18. Moon H.K., Kong M.J., Song J.H., Kim S.Y., Kim J.S., Jung E.H. et al. Morphological characteristics of major airborne pollen in Korea peninsula. Journal of Species Research. 2015;4(2):159-168. DOI: 10.12651/JSR.20154.2.159

19. Nakano Y., Sakio H. Pterocarya rhoifolia. In: Sakio H. (ed.) Long-Term Ecosystem Changes in Riparian Forests. Ecological Research Monographs. Singapore: Springer; 2020. DOI: 10.1007/978-981-15-3009-8_3

20. Паушева З.А. Практикум по цитологии растений. Москва: Агропромиздат; 1988.

21. Rix M. Pterocarya macroptera var. insignis, Juglandaceae. Curtis’s Botanical Magazine. 2007;24(3):180-185.

22. Shishova M., Puzanskiy R., Gavrilova O., Kurbanniazov Sh., Demchenko K., Yemelyanov V. et al. Metabolic alterations in male-sterile potato as compared to male-fertile. Metabolites. 2019;9(2):24. DOI: 10.3390/metabo9020024

23. Song YG., Walas Ł., Pietras M., Sȃm H.V., Yousefzadeh H., Ok T. et al. Past, present and future suitable areas for the re lict tree Pterocarya fraxinifolia (Juglandaceae): Integrating fossil records, niche modeling, and phylogeography for conservation. European Journal of Forest Research. 2021;140(6):1323-1339. DOI: 10.1007/s10342-021-01397-6

24. Stachurska A. Morphology of pollen grains of the Juglandaceae. Monographiae Botanicae. 1961;12:121-143. DOI: 10.5586/mb.1961.005

25. Связева О.А. Деревья, кустарники и лианы парка Ботанического сада Ботанического института им. В.Л. Комарова (к истории введения в культуру). Санкт-Петербург: Росток; 2005.

26. Тихонова О.А., Гаврилова О.А., Радченко Е.А., Вержук В.Г., Павлов А.В. Жизнеспособность пыльцы черной смородины до и после криоконсервирования в жидком азоте и особенности ее морфологии. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(3):110-119. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-3-110-119

27. Whitehead D.R. Pollen morphology in the Juglandaceae, II: Survey of the family. Journal of the Arnold Arboretum. 1965;46(4):369-410.