Анатомические особенности эпидермы листа и формирование фитолитов некоторых представителей Poaceae юга Западной Сибири

  • M.Yu. Solomonova Altai State University
  • N.Yu. Speranskaya Altai State University
  • D.D. Ryzhakova Altai State University
  • P.D. Gudkova Tomsk State University
  • M.S. Blinnikov St. Cloud State University
  • M.M. Silantyeva Altai State University
  • T.A. Terekhina Altai State University
Ключевые слова: кремний; короткие клетки; трихомы; фитолиты; эпидерма; Achnatherum sibiricum; Agrostis gigantean; Elymus dahuricus; Festuca pratensis; Festuca pseudovina; Koeleria cristata; Phalaroides arundinacea

Аннотация

В статье приведен анализ основных морфотипов фитолитов злаков юга Западной Сибири и анатомической ультраструктуры эпидермы листовых пластинок. Фитолиты – кремниевые структуры, формирующиеся внутри клеток и позволяющие идентифицировать растение при палеоботанических исследованиях. Выбор объектов для изучения обоснован представленностью форм окремнения. Впервые сопоставлен состав форм фитолитов в % с анатомическими особенностями строения эпидермальных тканей листьев злаков. Исследованы семь видов злаков, в которых представлен полный набор морфотипов фитолитов, встречающихся у Poaceae на территории юга Западной Сибири: Achnatherum sibiricum, Agrostis gigantea, Elymus dahuricus, Festuca pseudovina, Festuca pratensis, Koeleria cristata, Phalaroides arundinacea. Их морфотипы фитолитовимеют диагностическое значение при археоботанических и палеоэкологических реконструкциях. Выявлена локализация основных форм фитолитов в эпидерме листовых пластинок этих видов. Установлены корреляции, касающиеся форм коротких клеток эпидермы, трихом и морфотипов фитолитов, формирующихся в них. Полученные данные о строении фитолитов расширяют представления об анатомическом строении тканей и позволяют оценить 3d-форму их отдельных клеток. Большинство диагностических морфотипов фитолитов соответствуют формам основных клеток эпидермы. Выявленные несоответствия формы ронделей и короткихклеток эпидермы у некоторых видов подтверждают сложность процесса образования кремниевых частиц. Фитолиты в форме ланцетных частиц формируются в трихомах не у всех видов злаков с выраженным опушением. Знания об анатомических особенностях формирования фитолитов позволяют избежать неточностей в определении кремниевых частиц из почвенных образцов и служат для расширения коллекции рецентных форм фитолитов, как для юга Западной Сибири, так и для Северной Евразии в целом. 

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Литература

Blackman E. 1971. Opaline silica bodies in the range grasses of southern Alberta. Canadian Journal of Botany 49: 769–781. DOI: 10.1139/b2012-070
Blinnikov M. 2005.Phytoliths in plants and soils of the interior Pacific Northwest, USA. Review of Palaeobotany and Palynology 135: 71–98. DOI: 10.1016/j.revpalbo.2005.02.006
Bobrov A. A., Semenov A. N., Alexeev Yu. E. 2016. Phytoliths of species some genera of the family Cyperaceae. Environmental dynamics and global climate change 7, 1: 27–33 [In Russian]. (Бобров А. А., Семенов А. Н., Алексеев Ю. Е. 2016. Фитолиты видов некоторых родов семейства Сyperaceae // ДОСиГИК, Т. 7, № 1. С. 27–33). DOI: 10.17816/edgcc7127-33
Brown W. V. 1958. Leaf anatomy in grass systematics. Botanical Gazette, 119, 3: 170–178. DOI: 10.1086/335974
Ellis R. P. 1986. A review of comparative leaf blade anatomy in the systematics of the Poaceae: the past twenty-five years, in Soderstrom. In: Grass Systematics and Evolution. Eds. T. R. Soderstorm, K. H. Hilu. Washington, 3–11 pp.
Ellis R. P. 1979. A procedure for standardizing comparative leaf anatomy in the Poaceae. The epidermis as seen in surface view. Bothalia 12: 641–671. DOI: 10.1086/335974
Esau K. 1953. Plant Anatomy. Wiley, New York, Chapman & Hall, London, 735 pp.
Fredlund G. Tieszen L. T. 1994. Modern phytolith assemblages from the North American Great Plains. Journal of Biogeography 21(3): 321–335. DOI: 10.2307/2845533
Gol'eva A. A. 2001. Phytoliths and their information role in natural and archaeological objects. Elista, Moscow, Syktyvkar, 200 pp. [In Russian]. (Гольева А. А. Фитолиты и их информационная роль в изучении природных и археологических объектов. М., Сыктывкар, Элиста, 2001. 200 с.).
Gudkova P. D., Olonova M. V. 2012. Micromorphology of abaxial epidermis of siberian Stipa L. leaf blades. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya [Tomsk State University Journal of Biology] 3, 19: 33–45. (Гудкова П. Д., Олонова М. В. Микроморфологическое изучение абаксиальной эпидермы листовых пластинок Сибирских видов рода Stipa L. // Вестник Томского государственного университета. Биология, 2012. № 3, 19. С. 33–45). DOI: 10.17223/19988591/19/3
Kiseleva N. K. 1989. Phytolith analysis of zoogenic deposits and buried soils. In: L. G. Dinesman, N. K. Kiseleva, A. V. Knyazev. Istoriya stepnykh ekosistem Mongolskoy Narodnoy Respubliki [The history of the steppe ecosystems of the Mongolian People's Republic]. Nauka, Moscow, 15–36 pp. [In Russian]. (Киселева Н. К. Фитолитный анализ зоогенных отложений и погребенных почв // Л. Г. Динесман, Н. К. Киселева, А. В. Князев. История степных экосистем Монгольской Народной Республики. М.: Наука, 1989. С. 15–36).
Lada N. Yu., Gavrilov D. A. 2016. Analysis of phytolith composition of the main plant steppe ecosystems of Western Siberia. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya [Tomsk State University Journal of Biology] 2(34): 53–68 [In Russian]. (Лада Н. Ю., Гаврилов Д. А. Анализ фитолитного состава основных растений степных экосистем Западной Сибири // Вестник Томского государственного университета. Биология, 2016. № 2(34). С. 53–68). DOI: 10.17223/19988591/34/4
Lu H., Liu K-b. 2003. Phytoliths of common grasses in the coastal environments of southeastern USA. Estuarine, Coastal and Shelf Science 58: 587–600. DOI: 10.1016/S0272-7714(03)00137-9
Madella M., Alexandre A., Ball T. 2005. Internetional Code for Phytolith Nomenclature 1.0. Annals of Botany 96: 253–260. DOI: 10.1093/aob/mci172
McCune J. L., Pellatt M. G. 2013. Phytoliths of Southeastern Vancouver Island, Canada, and their potential use to reconstruct shifting boundaries between Douglas-fir forest and oak savannah. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 383–384: 59–71. DOI: 10.1016/j.palaeo.2013.05.003
Matiushkina L. A., Golyeva A. A., Stenina A. S. Kharitonova G. V. 2017. Forms of biogenic silica in meadow soils of the Middle Amur Lowland. Regionalnyye problemy [Regional problems] 20, 1: 34–38 [In Russian]. (Матюшкина Л. А., Гольева А. А., Стенина А. С., Харитонова Г. В. Формы биогенного кремнезема в луговых почвах Среднеамурской низменности // Региональные проблемы, 2017. Т. 20, № 1. С. 34–38).
Metcalfe C. R. 1960. Anatomy of Monocotyledons. I. Gramineae. Clarendon Press, Oxford, 731 pp. DOI: 10.1126/science.133.3467.1817-a
Mulholland S. 1989. Phytolith shape frequencies in North Dakota grasses: a comparison to general patterns. Journal of Archaeological Science 16: 489–511. DOI: 10.1016/0305-4403(89)90070-8
Neumann K., Fahmy A. G., Müller-Scheeßel N., Schmidt M. 2017. Taxonomic, ecological and palaeoecological significance of leaf phytoliths in West African grasses. Quaternary International 434 (B): 15–32. DOI: 10.1016/j.quaint.2015.11.039
Novello A., Barboni, D. 2015. Grass inflorescence phytoliths of useful species and wild cereals from sub-Saharan Africa. Journal of Archaeological Science 59: 10–22. DOI: 10.1016/j.jas.2015.03.031
Olonova M. V., Gudkova P. D., Barkworth M. E. 2016. Lemma micromorphology and the systematics of siberian species of Stipa (Poaceae). Nordic Journal of Botany 34(3): 322–334. DOI: 10.1111/njb.00881
Parry D. W., Smithson, F. 1964. Types of opaline silica depositions in the leaves of British grasses. Annals of Botany 28: 169–185. DOI: 10.1093/oxfordjournals.aob.a083891
Ryzhakova D. D., Gudkova P. D. 2018. A leaf blade anatomical survey of some grasses species groups from the Altai Republic. In: Problems of Botany of South Siberia and Mongolia: Proceedings of 17th International Scientific-Practical Conference (Barnaul, Altai Republic 24–26 May 2018), Barnaul: 255–259 pp. [In Russian]. (Рыжакова Д. Д., Гудкова П. Д. Анатомические особенности строения эпидермы листовой пластинки отдельных групп злаков Республики Алтай // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии: Сборник научных статей по материалам XVII международной научно-практической конференции (Барнаул, Республика Алтай 24–26 мая). Барнаул, 2018. С. 255–259).
Sangster A. G. 1970. Intracellular Silica Deposition in Immature Leaves in Three Species of the Gramineae. Annals of Botany 34: 245–257. DOI: 10.1093/oxfordjournals.aob.a084359
Sangster, A. G., Hodson M. J., Parry D. W. 1983. Silicon deposition and anatomical studies in the inflorescence bracts of four Phalaris species with their possible relevance to carcinogenesis. New Phytologist 93, 1: 105–122. DOI: 10.1111/j.1469-8137.1983.tb02696.x
Sase T., Kondo R. 1974. The study of opal phytoliths in the humus horizon of buried volcanic-ash soils in Hokkaido. Research Bulletin of the Obihiro University 8: 465–483.
Shavrova P. D. 2007. The study of the anatomical structure of the leafs of the mountainous Altai feather-grass for systematics. In: Problems of Botany of South Siberia and Mongolia: Proceedings of 6th International Scientific-Practical Conference (Barnaul, 25–28 Oktober 2007), Barnaul: 354–356 [In Russian]. (Шаврова П. Д. Изучение анатомического строения листьев ковылей Горного Алтая для целей систематики // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии: Материалы Шестой Международной научно-практической конференции (25–28 октября 2007 г., Барнаул). Барнаул, 2006. С. 354–356).
Semenyak N. S., Golyeva А. А., Syrovatko A. S., Troshina A. A. 2018. The comparative characteristics phytolith, pollen and charcoal methods (by materials archaeological sites in the middle river Oka I millennium AD). In: Problems of Botany of South Siberia and Mongolia: Proceedings of 17th International Scientific-Practical Conference (Barnaul, Altai Republic 24–26 May 2018), Barnaul: 304–308 pp. (Семеняк Н. С. Гольева А. А. Сыроватко А. С. Трошина А. А. Сравнительный анализ фитолитного, спорово-пыльцевого и педоантрокологического методов (по материалам археологических памятников второй пол. I тыс. н. э. в Московской области // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии: Сборник научных статей по материалам XVII международной научно-практической конференции (Барнаул, Республика Алтай 24–26 мая). Барнаул, 2018. С. 304–308).
Solomonova M. Yu., Speranskaya N. Yu., Silantieva M. M., Mitus A. A. 2015.Incidence of phytoliths at form of trapezium-shape short particles of grasses of different ecological groups in the south of Western Siberia. In: Problems of Botany of South Siberia and Mongolia: Proceedings of 14th International Scientific-Practical Conference (Barnaul, 25–29 May 2015), Barnaul: 295–300 pp. [In Russian]. (Соломонова М. Ю., Сперанская Н. Ю., Силантьева М. М., Митус А. А. Встречаемость фитолитов в форме трапециевидных коротких частиц у злаков различных эколого-ценотических групп юга Западной Сибири // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии: Сборник научных статей по материалам Четырнадцатой международной научно-практической конференции (Барнаул, 25–29 мая 2015 г.). Барнаул, 2015. С. 295–300).
Speranskaya N. Yu., Solomonova M. Yu., Silantyeva M. M., Genrih Yu. V., Blinnikov M. S. 2018. Cereal phytoliths of Northern Altai. Ukrainian Journal of Ecology 8(1): 762–771 [In Russian]. (Сперанская Н. Ю., Соломонова М. Ю., Силантьева М. М., Гейнрих Ю. В., Блинников М. С. Фитолиты злаков Северного Алтая // Ukrainian Journal of Ecology, 2018, 8(1): 762–771). DOI: 10.15421/2018_278
Speranskaja N. Yu. , Solomonova M. Yu., Silantyeva M. M. 2014. Diversity of the feather-grass (Stipa) phytoliths in the south of Western Siberia. Izvestiya of Altai State University 3–1(83): 89–94 [In Russian]. Сперанская Н. Ю., Соломонова М.Ю., Силантьева М. М. Разнообразие фитолитов ковылей (Stipa) юга Западной Сибири // Известия Алтайского государственного университета, 2014. № 3–1(83). С. 89–94). DOI: 10.14258/izvasu(2014)3.1-16
Speranskaya N. Yu., Solomonova M. Yu., Kharitonova E. Yu. 2016. Phytoliths in some grasses of Altai region from deferent ecological groups and life forms. Environmental dynamics and global climate change 7, 1: 155–162. (Сперанская Н. Ю., Соломонова М. Ю., Харитонова Е. Ю. Фитолиты некоторых видов злаков Алтайского края разных экологических групп и жизненных форм // ДОСиГИК, 2016. Т. 7, № 1. С. 155–162). DOI: 10.17816/edgcc71155-162
Strömberg C. A. E. 2004.Using phytolith assemblages to reconstruct the origin and spread of grass-dominated habitats in the Great Plains of North America during the late Eocene to early Miocene. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 207: 239–275. DOI: 10.1016/j.palaeo.2003.09.028
Soreng R. J., Peterson P. M., Romaschenko K., Davidse G., Zuloaga F. O., Judziewicz E. J., Filgueiras T. S., Davis J. I., Morrone O. 2015. A worldwide phylogenetic classification of the Poaceae (Gramineae). Journal of Systematics and Evolution 53(2): 117–137. DOI: 10.1111/jse.12150
Twiss P. C. 1992. Predicted world distribution of C3 and C4 grass phytolith. In: Phytolith Systematics. Emerging Issues. Eds. G. R. Rapp, S. C. Mullholland. New York, 113–128 pp. DOI: 10.1007/978-1-4899-1155-1_6
Twiss P. C. 2001. A curmudgeons view of grass phytolithology. In: Phytoliths: Applications in Earth Sciences and Human History. Eds. J. D. Meunier, F. Colin. Lisse, 7–25 pp.
Twiss P. C., Suess E., Smith R. 1969.Morphological classification of grass phytoliths. Soil Science Society of America Proceedings 33, 1: 109–117. DOI: 10.2136/sssaj1969.03615995003300010030x
Wang, Y. J., Lu, H. Y. The study of phytolith and its application (in Chinese). China Ocean Press, Beijing, 1993. 228 pp.
Yost C. L., Blinnikov M. S. 2011. Locally diagnostic phytoliths of wild rice (Zizania palustris L.) from Minnesota, USA: comparison to other wetland grasses and usefulness for archaeobotany and paleoecological reconstructions. Journal of Archaeological Science 38: 1977–1991. DOI: 10.1016/j.jas.2011.04.016
Опубликован
2018-12-11
Как цитировать
Solomonova, M., Speranskaya, N., Ryzhakova, D., Gudkova, P., Blinnikov, M., Silantyeva, M., & Terekhina, T. (2018). Анатомические особенности эпидермы листа и формирование фитолитов некоторых представителей Poaceae юга Западной Сибири. Turczaninowia, 21(4), 100-108. https://doi.org/https://doi.org/10.14258/turczaninowia.21.4.11
Раздел
Научные статьи