Комплексный анализ родства представителей подсемейства Cryptogrammoideae (Pteridaceae)

УДК 582.394.7:581.4(59)+575.86

Ключевые слова: морфология спор, папоротники, систематика, сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), филогения, филогеография, Coniogramme, Cryptogramma, Cryptogrammoideae, Llavea, Pteridaceae

Аннотация

Представлен первый комплексный анализ родственных отношений в подсемействе Cryptogrammoideae: 14 таксонов Coniogramme и один вид Cryptogramma были дополнительно привлечены к молекулярно-филогенетическим исследованиям на основе гена rbcL пластидной ДНК; с применением метода сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) изучены споры 32 таксонов криптограммоидных папоротников, выявлено распространение 31 таксона Cryptogrammoideae в соответствии с глобальным ботанико-географическим районированием с использованием данных из Гербариев Европы и Азии (P, PE, LE, VLA, ALTB, TK). В результате установлена глубокая дивергенция Coniogramme merillii в суперкладе Coniogramme: этот вид является родственной линией остальной части рода; выявлена обособленность Co. suprapilosa от Co. rosthornii и Co. longissima, Co. africana от Co. lanceolata и Co. fraxinea, Co. robusta от Co. jinggangshanensis, Co. wilsonii и Co. japonica. Среди видов Cryptogramma выявлено родство дальневосточного Cr. gorovoi с кавказской и европейской Cr. crispa и турецким эндемиком Cr. bithynica, а не с каким-либо из дальневосточных видов. Споры Coniogrammeхарактеризуются простой гладкой, зернистой и папиллятной макроскульптурой, споры видов Cryptogramma имеют более грубую колликулятную или бугорчатую макроскульптуру. Особенности макроскульптуры позволяют выделить шесть типов спор у криптограммоидных папоротников: четыре типа спор у Coniogramme и два у Cryptogramma; один и тот же тип спор выявлен у Llaveacordifolia и Coniogramme suprapilosa. Для рода Coniogramme группировка видов по типу спор не согласуется с существующей классификацией и филогенетическими гипотезами. Генетическая обособленность Co. suprapilosa соотносится с необнаруженной у других видов Coniogramme бородавчатой скульптурой спор. В роде Cryptogramma группировка видов по типу спор согласуется с морфологическим характеристиками, существующей системой и молекулярной филогенией. Скульптура спор имеет диагностическое значение при распознавании таксонов криптограммоидных папоротников на родовом и секционном (в роде Cryptogramma) уровне. Центрами происхождения и разнообразия подсемейства Cryptogrammoideae, особенно рода Coniogramme, являются китайско-японский и китайско-гималайский регионы Восточноазиатского подцарства.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Литература

Alverson E. R. 1989a. Biosystematics of Parsley-ferns, Cryptogramma R. Br., in Western North America. Master’s Thesis: Oregon State University. 109 pp.

Alverson E. R. 1989b. Cryptogramma cascadensis, a new parsley fern from Western. North American Fern Journal 79: 95–102. DOI: 10.2307/1547291

Alverson E. R. 1993. Cryptogramma. In: Flora of North America Editorial Committee (eds.). The Flora of North America. Vol. 2. New York: Oxford University Press. pp. 137–139.

Barrington D. S., Paris C. A., Ranker T. A. 1986. Systematic inferences from spore and stomata size in the ferns. American Fern Journal 76: 149–159. DOI: 10.2307/1547723

Blasdell R. F. 1963. A monographic study of the fern genus Cystopteris. Memoirs of the Torrey Botanical Club 21: 1–102.

Britton D. M. 1968. The spores of four species of spinulose wood ferns (Dryopteris) in eastern North America. Rhodora 70: 340–347.

Chao Y. Sh., Huang Y. M. 2018. Spore morphology and its systematic implication in Pteris (Pteridaceae). PLoS ONE 13(11): e0207712. DOI: 10.1371/journal.pone.0207712

Chen C. W., Chao Y. S., Mustapeng A. M. A., Lindsay S., Huang Y. M., Kessler M., Luu H. T., Hsieh C. M. 2022. Insights into the systematics of Old World taenitidoid ferns (Pteridoideae; Pteridaceae): evidence from phylogeny and micromorphology. Botanical Journal of the Linnean Society 20: 1–29. DOI: 10.1093/botlinnean/boac008

Ching R. C. 1930. The studies of Chinese ferns I. Sinensia 1, 4: 43–56.

Ching R. C. 1940. On natural classification of the family Polypodiaceae. Sunyatsenia 5: 201–268.

Ching R. C. 1978. The Chinese fern families and genera: systematic arrangement and historical origin. Acta Phytotaxonomica Sinica 16(3):1–19 et 16(4):16–37.

Christenhusz M. J. M., Zhang X. C., Schneider H. 2011. A linear sequence of extant families and genera of lycophytes and ferns. Phytotaxa 19: 7–54. DOI: 10.11646/phytotaxa.19.1.2

Darriba D., Taboada G. L., Doallo R., Posada D. 2012. jModelTest 2: more models, new heuristics and parallel computing. Nature Methods 9: DOI: 77.10.1038/nmeth.2109

Fraser-Jenkins C. R. 2008. Taxonomic Revision of Three Hundred Indian Subcontinental Pteridophytes with a Revised Census-list, a new picture of fern-taxonomy and nomenclature in the Indian subcontinent. Bishen Singh Mahendra Pal Singh. India: Dehra Dun. 685 pp.

Fraser-Jenkins C. R., Gandhi K. N., Kholia B. S., Benniamin A. 2017. An Annotated Checklist of Indian Pteridophytes (Lycopodiaceae to Thelypteridaceae). India, Dehra Dun: Bishen Singh Mahendra Pal Singh. 562 pp.

Fraser-Jenkins C. R., Kandel D. R., Pariyar S. 2015. Ferns and Fern-allies of Nepal Vol. 1. National Herbarium and Plant Laboratories. Nepal, Kathmandu: Department of Plant Resources. 492 pp.

GBIF.org 2023. GBIF Occurrence Download https://doi.org/10.15468/dl.23qvch.

Gervais C., Trahan R., Gagnon J. 1999. IOPB chromosome data 14. Newslett. Int. Organ. Pl. Biosyst. (Oslo) 30: 10–15.

Gureyeva I. I., Kuznetsov A. A. 2015. Spore morphology of the north Asian members of Cystopteridaceae. Grana 54(3): 213–235. DOI: 10.1080/00173134.2015.1048824

Гуреева И. И., Шмаков А. И., Кузнецов А. А., Ваганов А. В. Морфология спор сибирских видов Cryptogramma R. Br. ex Richards // Вестник Томского государственного университета, 2009. Вып. 322. С. 235–238.

Hieronymus G. 1916. Über die Gattung Coniogramme und ihre Arten. Hedwigia 57: 265–328.

Huelsenbeck J. P., Ronquist F. 2001. MRBAYES: Bayesian inference of phylogenetic trees. Bioinformatics 17, 8: 754–575. DOI: 10.1093/bioinformatics/17.8.754. PMID: 11524383

Hultén E., Fries M. 1986. Atlas of North European Vascular Plants: North of the Tropic of Cancer. Vol. 1–3. Konigstein: Koeltz Scientific Books. 1172 pp.

Irfan M., Jan G., Jan F. G., Murad W. 2021. Taxonomy and spore morphology of selected taxa of Cheilanthoideae and Pteridoideae (Pteridaceae) from Pakistan. Microscopy Research and Technique 84, 12: 2867–2882. DOI: 10.1002/jemt.23845

Камелин Р. В. Флора Земли: флористическое районирование суши. Барнаул: АлтГУ, 2017. 130 с.

Kato M., Nakato N., Cheng X., Iwatsuki K. 1992. Cytotaxonomic study of ferns of Yunnan, southwestern China. Botanical Magazine 105: 105–124.

Khullar S. P., Sharma S. S., Verma S. C. 1988. SOCGI plant chromosome number reports VI. Journal of Cytology and Genetics 23: 38–52.

Knobloch I. W. 1967. Chromosome numbers in Cheilanthes, Notholaena, Llavea and Polypodium. American Journal of Botany 54: 461–464.

Korall P., Pryer K. M., Metzgar J. S., Schneider H., Conant D. S. 2006. Tree ferns: monophyletic groups and their relationships as revealed by four protein-coding plastid loci. Molecular Phylogenetics and Evolution 39, 3: 830–845. DOI: 10.1016/j.ympev.2006.01.001

Kurita S. 1972. Chromosome numbers of some Japanese ferns (8). Annual Report, Foreign Students’ College. Chiba University 3: 47–53.

Larkin M. A., Blackshields G., Brown N. P., Chenna R., McGettigan P. A., McWilliam H., Valentin F., Wallace I. M., Wilm A., Lopez R., Thompson J. D., Gibson T. J., Higgins D. G. 2007. Clustal W and Clustal X version 2.0. Bioinformatics 23: 2947–2948. DOI: 10.1093/bioinformatics/btm404

Lellinger D. B. 2002. A modern multilingual glossary for taxonomic pteridology: American Fern Society Inc., Washington. Pteridologia 3: 263.

Lu S. G. 2001. A taxonomic revision of Coniogramme Fée (Hemionitidaceae) in Yunnan. Guihaia 21: 37–42.

Löve A., Löve D., Pichi Sermolli R. E. 1977. Cytotaxonomical atlas of the Pteridophyta. Vol. 3. Vaduz: J. Cramer. 398 pp.

Maddison W., Maddison D. 2018. Mesquite: a modular system for evolutionary analysis. Ver. 3.81. URL: http://www.mesquiteproject.org (Accessed 12 April 2023).

Merrill E. D. 1927. An enumeration of Hainan plants. Lingnan Science Journal 5: 1–186.

Metzgar J. S., Alverson E. R., Chen S., Vaganov A. V., Ickert-Bond S. M. 2013. Diversification and reticulation in the circumboreal fern genus Cryptogramma. Molecular Phylogenetics and Evolution 67(3): 589–599. DOI: 10.1016/j.ympev.2013.02.020

Metzgar J., Stamey M., Ickert-Bond S. 2016. Genetic differentiation and polyploid formation within the Cryptogramma crispa complex (Polypodiales: Pteridaceae). Turk. J. Bot.: 10. DOI: 10.3906/bot-1501-54

Nayar B. K., Devi S. 1966. Spore morphology of the Pteridaceae I. The Pteridoid Ferns. Grana Palynologica 6: 476–502. DOI: 10.1080/00173136609430036

Nayar B. K., Devi S. 1967. Spore Morphology of the Pteridaceae II. The Gymnogrammoid Ferns. Grana Palynologica 7: 568–600. DOI: 10.1080/00173136709430049

Pajarón S., Pangua E., García-Álvarez L. 1999. Sexual expression and genetic diversity in populations of Cryptogramma crispa (Pteridaceae). American Journal of Botany 86: 964–973. DOI: 10.2307/2656613

Palacios-Rios M., Marcelo D. A., Gonzalo M. 2017a. Revision of monotypic genus Llavea (Cryptogrammoideae: Pteridaceae). Anales del Jardín Botánico de Madrid 73(2): 044. DOI: 10.3989/ajbm.2417

Palacios-Rios M., Prada C., Y Galan J. M. G., Noa J. 2017b. Spore types in Mexican and Mesoamerican species of Pteris L. (Pteridaceae). Grana 56(4): 241–256. DOI: 10.1080/00173134.2016.1217038

Pichi-Sermolli R. E. G. 1963. Adumbratio Florae Aethiopicae 9. Cryptogrammaceae. Webbia 17: 299–315. DOI: 10.1080/00837792.1963.10669747

PPG I. 2016. A community-derived classification for extant lycophytes and ferns. Journal of Systematics and Evolution 54: 563–603. DOI: 10.1111/jse.12229

Prado J., Rodrigues C. D. N., Salatino A., Salatino M. L. F. 2007. Phylogenetic relationships among Pteridaceae, including Brazilian species, inferred from rbcL sequences. Taxon 56: 355–368. DOI: 10.1002/tax.562008

Pryer K. M., Britton D. M., McNeill J. 1983. A numerical analysis of chromatographic profiles in North American taxa of the fern genus Gymnocarpium. Canadian Journal of Botany 61: 2592–2602. DOI: 10.1139/b83-285

Raven P. H. 1963. Amphitropical relationships in the floras of North and South America. Quarterly Review of Biology 38: 151–177.

Schuettpelz E., Schneider H., Huiet L., Windham M. D., Pryer K. M. 2007. A molecular phylogeny of the fern family Pteridaceae: аssessing overall relationships and the affinities of previously unsampled genera. Molecular Phylogenetics and Evolution 44: 1172–1185. DOI: 10.1016/j.ympev.2007.04.011

Шмаков А. И. Конспект папоротников России // Turczaninowia, 2001. Т. 4, № 1–2. С. 36–72.

Shing K. H. 1981. New taxa of the genus Coniogramme Fée from China. Acta Botanica Yunnanica 3: 217–238.

Singh V. P., Roy S. K. 1988. Cytology of forty four species from Sikkim, Himalaya. Indian Fern Journal 5: 162–169.

Smith A. R., Pryer K. M., Schuettpelz E., Korall P., Schneider H., Wolf P. G. 2006. A classification for extant ferns. Taxon 55: 705–731. DOI: 10.2307/25065646

Sorsa P. 1980. Spore morphology of the fern genus Gymnocarpium and its relations to the taxonomy. Annales Botanici Fennici 17: 86–90.

Tryon A. F., Lugardon B. 1991. Spores of the Pteridophyta: surface, wall structure, and diversity based on electron microscope studies. New York: Springer-Verlag New York Inc. 648 pp.

Tryon R. M., Tryon A. F. 1982. Ferns and Allied Plants. With Special Reference to Tropical America. New York: Springer. DOI: 10.1007/978-1-4613-8162-4

Tryon R. M., Tryon A. F., Kramer K. U. 1990. Pteridaceae. In: K. U. Kramer, P. S. Green (eds.) The Families and Genera of Vascular Plants. Vol. 1 (Pteridopphytes and Gymnosperms). Berlin: Springer-Verlag. Pp. 230–256. DOI: 10.1007/978-3-662-02604-5_42

Цвелев Н. Н. О некоторых папоротниках (Pteridophyta) Дальнего Востока // Новости сист. высш. раст., 1989. Т. 26. С. 5–11.

Ушаков С. А., Ясаманов Н. А. Дрейф материков и климаты земли. М.: Мысль, 1984. 206 с.

Vaganov A. V. 2016. A comparative study of spore morphology of the subfamily Cryptogrammoideae genera. Biological Bulletin of Bogdan Chmelnitskiy Melitopol State Pedagogical University 6(3): 333–346. DOI: 10.15421/2016103

Vaganov A. V. 2022. Phylogenetic comparative morphological analysis of fern spores in subfamily Pteridoideae (Pteridaceae, Pteridophyta). Microscopy Research and Technique 85(2): 487–498 (First Published: 31 August 2021). DOI: 10.1002/jemt.23921

Vaganov A. V., Gureyeva I. I., Shmakov A. I., Kuznetsov A. A., Romanets R. S. 2018. Spore morphology of Taenitis, Syngramma and Austrogramme species (Pteridoideae, Pteridaceae) from South-Eastern Asia. Turczaninowia 21, 3: 5–11. DOI: 10.14258/turczaninowia.21.3.1

Vaganov A. V., Gureyeva I. I., Shmakov A. I., Kuznetsov A. A., Romanets R. S. 2021. Spore morphology of Taenitis, Syngramma, and Austrogramme species (Pteridoideae, Pteridaceae) from South-Eastern Asia and Oceania. II. Turczaninowia 24, 3: 36–51. DOI: 10.14258/turczaninowia.24.3.3

Vaganov A. V., Kuznetsov A. A., Shmakov A. I. 2011. Taxonomy and morphology of Llavea cordifolia Lag. (Cryptogrammaceae). Turczaninowia 14, 1: 17–20.

Vaganov A. V., Metzgar J. S., Sinitsyna T. A., Shmakov A. I. 2020. Comprehensive analysis of Actiniopteris Link and Onychium Kaulf. (Pteridophyta) relationships according to their phylogeography, phylogeny and spore morphology. Phytotaxa 441(1): 1–18. DOI: 10.11646/phytotaxa.441.1.1.

Vaganov A. V., Shmakov A. I. 2007. New species of Cryptogramma (Cryptogrammaceae) from the Far East. Turczaninowia 10, 1: 5–8.

Ваганов А. В., Шмаков А. И., Кузнецов А. А., Гуреева И. И. Морфология спор видов Cryptogramma R. Br. ex Richards (Cryptogrammaceae) // Turczaninowia, 2010. Т. 13, № 3. С. 50–58.

Wang C.-H., Yang W.-L., Zhang D.-K., Zhang G.-M. 2020. Insight of phylogeny and the number of sporangium annulus cells in Coniogramme ser. Coniogramme. Phytotaxa 456(2): 166–174. DOI: 10.11646/phytotaxa.456.2.4

Weng R. F., Qiu S. P. 1988. Chromosome counts of some ferns from Zhejiang. Investigatio et Studium Naturae 8: 43–52.

Yu J., Wang Q. X., Bao W. M. 2001. Spore morphology of pteridophytes from China II. Sinopteridaceae. Acta Botanica Yunnanica 39: 224–233.

Zhang G. M., Alverson E. R., Metzgar J. S. 2013. Cryptogramma R. Brown. In: Z.-Y. Wu, P. H. Raven, D.-Y. Hong (eds.) Flora of China. Vols. 2–3 (Lycopodiaceae through Polypodiaceae). Beijing: Science Press; St. Louis: Missouri Botanical Garden Press. Pp. 179–179.

Zhang G. M., Dong S. Y., Zhang X. C. 2015. A taxonomic revision of Coniogramme Fée from Hainan Province, China. Bulletin of Botanical Research 35: 647–651. DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2015.05.002

Zhang G. M., Ranker T. A. 2013. Coniogramme Fée. In: Z.-Y. Wu, P. H. Raven, D.-Y. Hong (eds.). Flora of China. Vols. 2–3 (Lycopodiaceae through Polypodiaceae). Beijing: Science Press; St. Louis: Missouri Botanical Garden Press. Pp. 171–178.

Zhang G. M., Zhang X. Ch. 2003. Taxonomic revision of the genus Cryptogramma R. Br. From China. Acta Phytotaxonomica Sinica 41: 475–482.

Zhang G. M., Zhang X. C., Chen Z. D. 2005. Phylogeny of cryptogrammoid ferns and related taxa based on rbcL sequences. Nordic Journal of Botany 23: 485–493. DOI: 10.1111/j.1756-1051.2003.tb00421.x

Опубликован
2023-07-01
Как цитировать
Ваганов А. В., Гуреева И. И., Скапцов М. В., Кузнецов А. А., Романец Р. С., Салохин А. В., Куцев М. Г., Шмаков А. И. Комплексный анализ родства представителей подсемейства Cryptogrammoideae (Pteridaceae) // Turczaninowia, 2023. Т. 26, № 2. С. 5-38 DOI: 10.14258/turczaninowia.26.2.1. URL: http://turczaninowia.asu.ru/article/view/13287.
Раздел
Научные статьи

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 3 4 > >>