MICROMORPHOLOGY OF THE LEAF EPIDERMIS SURFACE IN SOME PYRINAE SPECIES (ROSACEAE)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Scanning electron microscopy (cryoSEM) was used to study the micromorphology of the leaf epidermis surface of species of 6 genera: Sorbus L., Aronia Medik., Amelanchier Medik., Cydonia Mill., Cotoneaster Medik., Crataegus L. (Rosaceae). The surface of the leaves of the studied plants has two types of cuticular folding. In C. melanocarpus and S. aucuparia, larger and sometimes branched single cuticular strands, usually located on one cell, were observed. In other species, the folding has the form of numerous smaller parallel microstrands running along the long axis of the cell. Different degree of manifestation of both types of cuticular folding was observed on the surface of main epidermal cells on one or both sides of the leaf blades. In addition, the stomata and trichomes were surrounded by radial striations. Microstrands in A. spicata and S. aucuparia were also present on papillae in the area of stomata. All the studied species show stomatal dimorphism. Larger primary stomata with more pronounced cuticular strands are located at some distance or in the center of a group of several smaller secondary stomata. The proportion of primary stomata ranged from 5 to 17%. In the studied species, there is a negative correlation between the stomata length and stomata density, which is close to such correlation in other taxa.

About the authors

A. V. Babosha

Tsitsin Main Botanical Garden, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: phimmunitet@yandex.ru
Russia, 127276, Moscow, Botanicheckaya Str., 4

A. S. Ryabchenko

Tsitsin Main Botanical Garden, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: marchellos@yandex.ru
Russia, 127276, Moscow, Botanicheckaya Str., 4

T. Kh. Kumachova

Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Author for correspondence.
Email: tkumachova@yandex.ru
Russia, 127550, Moscow, Timiryazevskaya Str., 49

References

  1. Akçin Ö.E., Şenel G., Akçin Y. 2013. Leaf epidermis morphology of some Onosma (Boraginaceae) species from Turkey. – Turk. J. Bot. 37: 55–64. https://doi.org/10.3906/bot-1202-33
  2. Assaad H., Zhou L., Carroll R.J., Wu G. 2014. Rapid publication-ready MS-Word tables for one-way ANOVA. – Springer Plus. 3: 474.
  3. Babosha A.V., Kumachova T.K., Ryabchenko A.S., Komarova G.I. 2020. Stomata polymorphism in leaves of apple trees (Malus domestica Borkh.) growing under mountain and plain conditions. – Biology Bulletin. 47 (4): 352–363. https://doi.org/10.1134/S1062359020040032
  4. Blanke M.M., Höfer M., Pring R.J. 1994. Stomata and structure of tetraploid apple leaves cultured in vitro. – Ann. of Bot. 73 (6): 651–654.
  5. Boldt K.M., Rank B. 2010. Stomata dimorphism in dicotyledonous plants of temperate climate. – Feddes Repertorium. 121 (5–6): 167–183. https://doi.org/10.1002/fedr.201000023
  6. Campbell C.S., Evans R.C., Morgan D.R., Dickinson T.A., Arsenault M.P. 2007. Phylogeny of subtribe Pyrinae (formerly the Maloideae, Rosaceae): limited resolution of a complex evolutionary history. – Plant Syst. Evol. 266: 119–145. https://doi.org/10.1007/s00606-007-0545-y
  7. Carr S.G.M., Carr D.G. 1990. Cuticular features of the Central Australian bloodwoods Eucalyptus, section Corymbosae (Myrtaceae). – Bot. J. Linn. 102: 123–156.
  8. Czerepanov S.K. 1995. Plantae vasculares rossiae et civitatum collimitanearum (in limicis URSS olim). St. Petersburg. 992 p.
  9. Dehgan B. 1980. Application of epidermal morphology to taxonomic delimitations in the genus Jatropha L. (Euphorbiaceae). – Bot. J. Linn. Soc. 80: 257–278. https://doi.org/10.1111/j.1095-8339.1980.tb01989.x
  10. Evert R.F., Eichhorn S.E. 2006. Esau’s plant anatomy: meristems, cells, and tissues of the plant body: their structure, function, and development, 3rd ed. – Hoboken, New Jersey, USA. 601 p.
  11. Evert R.F. 2015. Anatomiya rasteniy Ezau. Meristemy, kletki i tkani rasteniy: stroenie, funkcii i razvitie. M. 600 p.
  12. Fontenelle G.B., Costa C.G., Machado R.D. 1994. Foliar anatomy and micromorphology of eleven species of Eugenia L. (Myrtaceae). – Bot. J. Linn. Soc. 116: 111–133. https://doi.org/10.1006/bojl.1994.1056
  13. Franks P.J., Farquhar G.D. 2007. The mechanical diversity of stomata and its significance in gas-exchange control. – Plant Physiol. 143 (1): 78–87. https://doi.org/10.1104/pp.106.089367
  14. Franks P.J., Franks P.J., Drake P.L., Beerling D.J. 2009. Plasticity in maximum stomatal conductance constrained by negative correlation between stomatal size and density: an analysis using Eucalyptus globulus. – Plant Cell Environ. 32: 1737–1748. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2009.002031.x
  15. Giday H. et al. 2013. Smaller stomata require less severe leaf drying to close: a case study in Rosa hydrida. – J. Plant Physiol. 170: 1309–1316. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2013.04.007
  16. Kamelin R.V. 2006. Rozotsvetnyye (Rosaceae) [Rosaceae (Rosaceae)]. Barnaul. 100 p. (In Russ.).
  17. Kumaсhova T.Kh., Beloshapkina O.O., Voronkov A.S., Ryabchenko A.S. 2019. Morphofunctional characteristics of leaves and fruits in Maloideae (Rosaceae): b. the role of surface tissues in the formation of resistance to fungal diseases. – Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 180 (2): 95–101 (In Russ). https://doi.org/10.30901/2227-8834-2019-2-95-101
  18. Kumachova T.Kh. et al. 2021. Leaf epidermis in Rosaceae: diversity of the сuticular folding and microstructure. – Proc. Natl. Acad. Sci., India Sect. B: Biol Sci. 91 (2): 455–470. https://doi.org/10.1007/s40011-021-01244-z
  19. Miroslavov Ye.A. 1994. Structural adaptations of plants to cold climates. – Bot. Zhurn. 79 (2): 20–26 (In Russ.).
  20. Miroslavov Ye.A., Kravkina Ye.M. 1990. Comparative anatomy of the leaf of plants growing in the mountains at different heights. – Bot. Zhurn. 75 (3): 368–375 (In Russ.).
  21. Murtazaliyev R.A. 2009. Konspekt Flory Dagestana. [Synopsis of the Flora of Dagestan]. Vol. II. Makhachkala. 222 p. (In Russ.).
  22. Pautov A.A. 2009. The role of morphogenetic correlations in the occurrence of heterostomacy. – Bot. Zhurn. 94 (6): 785–792 (In Russ.).
  23. Pautov A.A. 2011. The location of microrelief folds on the side cells of the stomata of Hydrangea macrophylla (Thunb.) Ser. (Hydrangeaceae). – Vestnik SPbGU. 3 (2): 39–44 (In Russ.).
  24. Pautov A.A., Arbicheva A.I., Yakovleva O.V. 2010. Correlations of leaf structure features of Agathis brownii Lem. – Vestnik SPbGU. 3 (3): 21–28 (In Russ.).
  25. Pautov A.A., Vasil’yeva V.A. 2010. The role of the shape of the main cells of the epidermis in the morphogenesis of the leaf of representatives of Hamamelidaceae. – Bot. Zhurn. 95 (3): 338–344 (In Russ.).
  26. Pautov A.A., Vasil’yeva V.A., Krylova Ye.G. 2015. Stomatal polymorphism in the leaf epidermis of Exbucklandia populnea (Hamamelidaceae) and its possible significance]. – Bot. Zhurn. 100 (6): 540–549 (In Russ.).
  27. Pautov A., Bauer S., Ivanova O., Krylova E., Sapach Y., Gussarova G. 2017. Role of the outer stomatal ledges in the mechanics of guard cell movements. – Trees. 31 (1): 125–135. https://doi.org/10.1007/s00468-016-1462-x
  28. Pautov A., Bauer S., Ivanova O., Krylova E., Yakovleva O., Sapach Y., Pautova I. 2019. Influence of stomatal rings on movements of guard cells. – Trees. 33 (5): 1459–1474. https://doi.org/10.1007/s00468-019-01873-y
  29. Pautov A.A., Sapach Y.O., Ivanova O.V., Krylova E.G., 2014. Surface ornamentation in leaves of flowering plants: stomatal rims and ledges. – Bot. Zhurn. 99 (6): 625–640 (In Russ.).
  30. Potter D., Eriksson T., Evans R.C., Oh S., Smed-mark J.E.E., Morgan D.R., … and Campbell C.S. 2007. Phylogeny and classification of Rosaceae. – Plant Syst. Evol. 266 (1): 5–43. https://doi.org/10.1007/s00606-007-0539-9
  31. Ryabchenko A.S., Babosha A.V. 2011. Using thermal compound as adhesive and heat-conducting composition when analysing biological samples on scanning electron microscope using freezing attachments. RU patent 2445660.
  32. Takhtajan A.L. et al. 1981. Zhizn’ rasteniy (Tsvetkovye rasteniya) [Plant life (Flowering plants)]. Moscow. Vol. 5 (2). P. 175–187 (In Russ.).
  33. Takhtajan A. (ed.). 2009. Flowering plants. – Dordrecht, Netherlands. P. 293–324.
  34. Ullah F., Ayaz A., Saqib S., Parmar G., Bahadur S., Zaman W. 2021. Taxonomic implication of leaf epidermal anatomy of selected taxa of Scrophulariaceae from Pakistan. – Microsc. Res. Tech. 84 (3): 521–530. https://doi.org/10.1002/jemt.23608
  35. Xiang Y., Huang C.H., Hu Y., Wen J., Li S., Yi T., Chen H., Xiang J., Ma H. 2017. Evolution of Rosaceae fruit types based on nuclear phylogeny in the context of geological times and genome duplication. – Mol. Biol. Evol. 34 (2): 262–281. https://doi.org/10.1093/molbev/msw242
  36. Zhang S.D., Jin J.J., Chen S.Y., Chase M.W., Soltis D.E., Li H.T., Yang J.B., Li D.Z., Yi T.S. 2017. Diversification of Rosaceae since the Late Cretaceous based on plastid phylogenomics. – New Phytol. 214 (3): 1355–1367. https://doi.org/10.1111/nph.14461
  37. Zitte, P., Vailer, E.V., Kaderait, I.V., Brezinski, A., Kerner, K. 2007. Botanika. Uchebnik dlya vuzov. Tom 4: Ekologiya. M. 256 p. (In Russ.).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (5MB)
3.

Download (5MB)
4.

Download (3MB)
5.

Download (3MB)
6.

Download (4MB)
7.

Download (4MB)
8.

Download (190KB)

Copyright (c) 2023 А.В. Бабоша, А.С. Рябченко, Т.Х. Кумахова

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».