Variability of male gametophyte traits in morphological forms of Taraxacum officinale Wigg. s.l. under conditions of technogenic soil transformation

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper studies endogenous, individual and group variability of the traits «pollen grain fertility» and «size of fertile pollen grains» among two morphological forms of Taraxacum officinale Wigg. s.l., growing in coenopopulations in the gradient of technogenic soil transformation. The study area is the Pritagil zone of the Middle Urals (Nizhny Tagil city, Sverdlovsk Region, N 58°, E 60°). It was found that the studied morphological forms of dandelion in most cases are characterized by average endogenous, individual and group variability of the trait «pollen grain fertility» and low endogenous and individual variability of the trait «pollen grain size». The group variability for this trait is medium and low. The endogenous variability of pollen grain fertility and size among f. dahlstedtii on agrozems is slightly higher than on technozems. Among f. pectinatiforme the endogenous variability of pollen grain fertility is higher on agrozems only. An increase in the level of soil contamination on agrozems leads to a decrease in the endogenous variability of pollen grain fertility among both forms of dandelion. On technozems a similar reaction is expressed only among f. pectinatiforme. The analysis of the studied trait in the entire gradient of technogenic soil transformation indicates a significant influence of this factor only on the endogenous variability of pollen grain fertility among f. dahlstedtii. Despite the absence of statistically significant differences in the individual variability of the «pollen grain fertility» trait between dandelion forms, on average, the coefficients of its variation on agrozems are lower among f. dahlstedtii, and on technozems – among f. pectinatiforme. The same conclusion applies to the individual variability of the trait «size of fertile pollen grains». In general, among f. dahlstedtii the coefficients of variation of the studied signs of the male gametophyte are lower in agrozems than in technozems, among f. pectinatiforme the picture is reversed. On average, the proportion of plants with low (Cᵥ < 11%) individual variability in pollen grain fertility among f. dahlstedtii out of all the studied coenopopulations is 43,3% versus 61,7% among f. pectinatiforme. The influence of technogenic transformation of the environment is manifested in an increase in the proportion of f. pectinatiforme plants with a low level of variability of the studied traits in the coenopopulations of the buffer and impact zones. Among f. dahlstedtii the reverse pattern is characteristic only for pollen fertility. The group variability of pollen grain fertility in both agrozems and technozems is higher among f. dahlstedtii. With an increase in pollution on agro-soils, this indicator increases among both forms of dandelion, and decreases in technozems. There is a tendency to increase the group variability of pollen grain fertility among plants of both forms of T. officinale on technozems. An increase in the level of soil contamination on agrozems leads to an increase in the group variability of the trait «size of fertile pollen grains» among f. dahlstedtii and a decrease among f. pectinateforme. On technozems the opposite effect is noted. In general, the group variability of the studied trait among plants of both morphological forms of dandelion on agrozems is higher than on technozems.

About the authors

Tatyana Valerievna Zhuikova

Nizhny Tagil State Social and Pedagogical Institute (Branch) of Russian State Vocational Pedagogical University

Email: hbfnt@rambler.ru

doctor of biological sciences, associate professor, dean of Faculty of Natural Sciences, Mathematics and Computer Science

Russian Federation, Nizhny Tagil

Anna Andreevna Kovalenko

Nizhny Tagil State Social and Pedagogical Institute (Branch) of Russian State Vocational Pedagogical University

Email: aak.bio.chim@mail.ru

student of the Faculty of Natural Science, Mathematics and Computer Science

Russian Federation, Nizhny Tagil

Anna Vladimirovna Mezina

Nizhny Tagil State Social and Pedagogical Institute (Branch) of Russian State Vocational Pedagogical University

Author for correspondence.
Email: krivosheevaanna1997@gmail.com

master student of Natural Sciences and Physical and Mathematical Education Department

Russian Federation, Nizhny Tagil

References

  1. Звягина А.С. Показатель фертильности мужского гаметофита как критерий в биотестировании влияния гербицидов на репродуктивную систему озимой мягкой пшеницы // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2014. № 4 (98). С. 675–685.
  2. Осколков В.А., Воронин В.И. Репродуктивный процесс сосны обыкновенной в Верхнем Приангарье при техногенном загрязнении. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2003. 140 с.
  3. Третьякова И.Н., Носкова Н.Е. Пыльца сосны обыкновенной в условиях экологического стресса // Экология. 2004. № 1. С. 26–33.
  4. Мамаев С.А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений (на примере семейства Pinaceae на Урале). М.: Наука, 1973. 284 с.
  5. Мамаев С.А., Махнев А.К. Проблемы биологического разнообразия и его поддержания в лесных экосистемах // Лесоведение. 1996. № 3. С. 3–10.
  6. Волков И.В. Биоморфологические адаптации высокогорных растений: автореф. дис. … д-ра биол. наук: 03.00.16, 03.00.05. Новосибирск, 2008. 35 с.
  7. Артамонова В.С., Еремченко О.З. Адаптивные признаки Chlorococcum beiyrinck и Bacillus mycoides Flugge в городских почвах // Вестник Пермского университета. Биология. 2015. Вып. 2. С. 158–166.
  8. Легощина О.М. Адаптивные реакции и фитоиндикационная способность древесных растений в условиях техногенного загрязнения: дис. … канд. биол. наук: 03.02.08. Кемерово, 2018. 144 с.
  9. Луговская А.Ю. Некоторые аспекты изучения морфо-биологической изменчивости растений в зависимости от антропогенной нагрузки: автореф. дис. … канд. биол. наук: 03.02.08. Новосибирск, 2020. 19 с.
  10. Глотов Н.В., Семериков Л.Ф., Верещагин A.A. Естественно-историческое и популяционное исследование скального дуба (Quercus petraea Liebl.) на Северо-Западном Кавказе // Журнал общей биологии. 1975. Т. 36, № 4. С. 537–554.
  11. Ермакова И.М. Одуванчик лекарственный: Номенклатура и систематическое положение // Биологическая флора Московской области / под ред. В.Н. Павлова и др. М., 1990. С. 210–269.
  12. Флора европейской части СССР / отв. ред. Н.Н. Цвелев. Л.: Наука, 1989. Т. 8. 412 с.
  13. Жуйкова Т.В. Реакция ценопопуляций и травянистых сообществ на химическое загрязнение среды: автореф. дис. … д-ра биол. наук: 03.00.16, 03.00.05. Екатеринбург, 2009. 40 с.
  14. Global Environmental Monitoring System (GEMS) SCOPE Report 3. Canada, 1973. 74 p.
  15. Жуйкова Т.В., Мелинг Э.В., Кайгородова С.Ю., Безель В.С., Гордеева В.А. Особенности почв и травянистых растительных сообществ в условиях техногенеза на среднем Урале // Экология. 2015. № 3. С. 163–172.
  16. Ившина И.Б., Костина Л.В., Каменских Т.Н., Жуйкова В.А., Жуйкова Т.В., Безель В.С. Почвенный микробиоценоз как показатель стабильности луговых сообществ при химическом загрязнении среды тяжелыми металлами // Экология. 2014. № 2. С. 83–90.
  17. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. М.: Агропромиздат, 1988. 271 с.
  18. Филипченко Ю.А. Изменчивость и методы ее изучения. Изд. 5-е. М.: Наука, 1978. 238 с.
  19. Щекалев Р.В., Тарханов С.Н. Радиальный прирост сосны обыкновенной при аэротехногенном загрязнении в бассейне Северной Двины // Лесоведение. 2007. № 2. С. 47–51.
  20. Тарханов С.Н. Состояние лесных экосистем в условиях атмосферного загрязнения на Европейском Севере: автореф. дис. … д-ра биол. наук: 03.02.08. Сыктывкар, 2011. 38 с.
  21. Тарханов С.Н. Внутрипопуляционная изменчивость биохимических признаков и поврежденность форм Pinus sylvestris (Pinaceae) в стрессовых условиях северной тайги // Растительные ресурсы. 2016. № 52 (4). С. 543–564.
  22. Рогозин М.В. Изменение параметров ценопопуляций Рinus sylvestris L. и Рicea × fennica (Regel) Кom. в онтогенезе при искусственном и естественном отборе: автореф. дис. … д-ра биол. наук: 03.02.01. Пермь, 2013. 47 с.
  23. Мокин А.Ю. Критерии устойчивости нелокальных разностных схем: автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук: 01.01.07. М., 2009. 14 с.
  24. Лудилов В.А. Семеноведение овощных и бахчевых культур. М.: Росинформагротех, 2005. 391 с.
  25. Ishikama M., Robertson A.J., Gusta L. Comparation of viability tests for assessing cross-adaptation to freezing, heat salt stress induced by abscisic in bromegrass (Bromus inermis Leyss) suspension culture cells // Plant Science. 1995. Vol. 107. P. 83–93.
  26. Hughes M.A., Dunn M.A. The molecular biology of plant acclimation to low temperature // Journal of Experimental Botany. 1996. Vol. 47. P. 296–305.
  27. Franco E., Alessandrelli S., Masojidek J. Modulation of D1 protein turnover under cadmium and heat stress monitored by [³⁵S] methionine incorporation // Plant Science. 1999. Vol. 144. P. 53–61.
  28. Шакирова Ф.М. Неспецифическая устойчивость растений к стрессовым факторам и ее регуляция. Уфа: Гилем, 2001. 160 с.
  29. Воробьев Г.В., Алябьев А.Ю., Огородникова Т.И., Хамидуллин А.Ф., Воробьев В.Н. Адаптивные возможности одуванчика лекарственного в условиях загрязнения атмосферы автомобильным транспортом // Экология. 2014. № 2. С. 91–96.
  30. Безель В.С., Жуйкова Т.В., Позолотина В.Н. Структура ценопопуляций одуванчика и специфика накопления тяжелых металлов // Экология. 1998. № 5. С. 376–382.
  31. Жуйкова Т.В. Ценопопуляции Taraxacum officinale s.l. в условиях токсического загрязнения среды: автореф. дис. … канд. биол. наук. Екатеринбург, 1999. 26 с.
  32. Позолотина В.Н., Безель В.С., Жуйкова Т.В. Механизмы адаптации к техногенному стрессу в ценопопуляциях растений (Taraxacum officinale s.l.) // Доклады академии наук. 2000. Т. 371, № 4. С. 565–568.
  33. Мазная Е.А., Лянгузова И.В. Эколого-популяционный мониторинг ягодных кустарничков при аэротехногенном загрязнении. СПб.: ВВМ, 2010. 195 с.
  34. Злобин Ю.А. Принципы и методы изучения ценотических популяций растений. Казань, 1989. 147 с.
  35. Сурсо М.В. Репродуктивная биология и полиморфизм хвойных видов (семейства Pinaceae Lindl., Cupressaceae Rich. ex Bartl.): автореф. дис. … канд. биол. наук: 06.03.01. Архангельск, 2013. 43 с.
  36. Ловелиус Н.В. Изменчивость прироста деревьев: дендроиндикация природных процессов и антропогенных воздействий. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1979. 231 с.
  37. Веселова Т.В., Веселовский В.А., Чернавский Д.С. Стресс у растений (биофизический подход). М.: Изд-во Московского ун-та, 1993. 144 с.
  38. Безель В.С., Позолотина В.Н., Бельский Е.А., Жуйкова Т.В. Изменчивость популяционных параметров: адаптация к токсическим факторам среды // Экология. 2001. № 6. С. 447–453.
  39. Северцов А.С. Направленность эволюции. M.: Изд-во МГУ, 1990. 272 с.
  40. Северцов А.С. Внутривидовое разнообразие как причина эволюционной стабильности // Русский орнитологический журнал. 2014. Т. 23. Экспресс-выпуск 1072. С. 3659–3673.
  41. Симинел В.Д., Кильчевская О.С. Особенности биологии цветения; опыления и оплодотворения тритикале / отв. ред. Ф.Г. Кириченко. Кишинев: Штиинца, 1984. 152 с.
  42. Авров Ф.Д. Экология и селекция лиственницы // Проблемы региональной экологии. Вып. 7. Томск: Спектр, 1996. 213 с.
  43. Титов С.В., Кузьмин А.А., Шмыров А.А. Репродуктивная стратегия как фактор межвидовой гибридизации и изоляции симпатрических видов сусликов // Современные проблемы биологической эволюции (к 100-летию Дарвиновского музея): мат-лы конф. М.: ГДМ., 2007. С. 255–257.
  44. Чернодубов А.И. Сосна обыкновенная в островных борах Восточно-Европейской равнины (история – генетика – экология – география). Воронеж: Воронежская гос. лесотехническая акад., 2009. 156 с.
  45. Машкина О.С., Кузнецова Н.Ф., Исаков Ю.Н., Буторина А.К. Самофертильность у сосны обыкновенной как один из механизмов ее устойчивости к химическим мутагенам // Экология. 2009. № 4. С. 423–428.
  46. Чекменева Ю.В. Изучение индивидуальной изменчивости хвойных интродуцентов для мониторинга в городской среде: дис. … канд. с/х. наук: 06.03.01. Воронеж, 2011. 227 с.
  47. Хлебова Л.П., Ерещенко Л.П. Ритмы суточной митотической активности у березы повислой (Betula pendula Roth) в условиях Алтайского края // Известия Алтайского государственного университета. 2014. № 3/1. С. 100–104.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2021 Zhuikova T.V., Kovalenko A.A., Mezina A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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».