Morphological characteristics of seeds of four species of the genus Cuscuta (Cuscutaceae) of the Amur Region

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The genus Cuscuta is one of the complex taxonomic groups of flowering plants. This paper presents the results of the study of the seed morphology and the seed coat sculpture of the Cuscuta campestris Yanck., C. tinei Inzenga, C. japonica Choisy, C. europaea L., occurring in the Amur Region. The study of the seed external structure has shown that the color, shape, the characteristics of the seed surface and the shape of the hilum are species-specific. The seed hilum in C. japonica, C. campestris, C. europaea is clearly visible, while in C. tinei it is barely noticeable, slightly depressed. Based on morphological characteristics, a short key has been compiled to identify the studied species of the genus Cuscuta by their seeds.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. V. Lesik

Amur Branch of Botanical Garden-Institute FEB RAS

Author for correspondence.
Email: stork-e@yandex.ru
Russian Federation, Ignatievskoye Hwy., 2nd km, Blagoveshchensk, 675000

I. A. Kreshchenok

Amur State Medical Academy

Email: ikreshhenok@yandex.ru
Russian Federation, Gor’kogo Str., 95, Blagoveshchensk, 675000

N. Y. Leusova

Institute of Geology and Nature Management FEB RAS

Email: leusova@mail.ru
Russian Federation, Relochny Lane, 1, Blagoveshchensk, 675000

G. F. Darman

Amur Branch of Botanical Garden-Institute FEB RAS

Email: gfdarman@yandex.ru
Russian Federation, Ignatievskoye Hwy., 2nd km, Blagoveshchensk, 675000

References

  1. Aistova E.V., Leusova N.Yu. 2015. Genus Cuscuta L. in East Asia. – Turczaninowia. 18(2): 111–128 (In Russ.).
  2. An update of the Angiosperm Phylogeny Group classification for the orders and families of flowering plants: APG III. The angiosperm phylogeny group. 2009. – Bot. J. Linn. Soc. 161: 105–121.
  3. An update of the Angiosperm Phylogeny Group classification for the orders and families of flowering plants: APG II. The angiosperm phylogeny group. 2003. – Bot. J. Linn. Soc. 141: 399–436.
  4. Ayrapetyan A.M. 2010. Morfologiya pyl'tsy roda Cuscuta L. [Pollen morphology of the genus Cuscuta L.]. – Uchenyye zapiski Yerevanskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya khimiya i biologiya. 1: 42–49 (In Russ.).
  5. Barkalov V.J. 1995. Semeystvo Povilikovyye – Cuscutaceae Dum. 1995. Sosudistyye rasteniya sovetskogo Dal'nego Vostoka [Family Cuscutaceae Dum. Vascular plants of the Soviet Far East]. Saint-Petersburg. Vol. 7. P. 279–284 (In Russ.).
  6. Barthlott W. 1981. Epidermal and seed surface characters of plants: systematic applicability and some evolutionary aspects. – Nord. J. Bot. 1: 345–355.
  7. Bojňanský V., Fargašová A. 2007. Atlas of seeds and fruits of central and east-european flora. The Carpathian Mountains Region. 1046 р.
  8. Chrtek J., Osbornova J. 1991. Notes on the Synanthropic Plants of Egypt. 3. Grammica campestris and other species of family Cuscutaceae. – Folia Geobotanica et Phytotaxonomica. 26: 287–314.
  9. Costea M., Garcia M.A., Stefanovic S. 2015. A phylogenetically based infrageneric classification of the parasitic plant genus Cuscuta (Dodders, Convolvulaceae). – Systematic Botany. 40(1): 269–285. https://doi.org/10.1600/036364415X686567
  10. Costea M., Nesom G.L., Stefanoviс S. 2006. Taxonomy of the Cuscuta pentagona complex (Convolvulaceae) in North America. – Sida. 22(1): 151–175.
  11. Costea M., Tardif F.J. 2006. The biology of Canadian weeds. 133. Cuscuta campestris Yuncker, C. gronovii Willd. ex Schult., C. umbrosa Beyr. ex Hook., C. epithymum (L.) L. and C. epilinum Weihe. – Canаdian Journal Plant Science. 86: 293–316.
  12. Costea M., Stefanović S., García M.A., De La Cruz S., Casazza M.L., Green A.J. 2016. Waterfowl endozoochory: an overlooked long-distance dispersal mode for Cuscuta (dodder). – Am. J. Bot. 103(5): 957–962. https://doi.org/10.3732/ajb.1500507
  13. Cronquist A. 1981. An integrated system of classification of flowering plants. New York. 262 p.
  14. Danilova M.F., Kirpichnikov M.E. 1985. Slovar' terminov. Sravnitel'naya anatomiya semyan [Dictionary of terms. In: Comparative Anatomy of Seeds]. Monocotyledons. Vol. 1. L. 317 p. (In Russ.).
  15. Dobrohotov V.N. 1961. Semena sornykh rasteniy. Opredelitel' (spravochnik) [Weed seeds. Determinant (reference book)]. Moscow. 464 p. (In Russ.).
  16. Elsiddig M.A., Mahadi Y.M., Mohamed E.H., Alamin S.E., Alrahim A.I.A., Haroun N.E., Eltayeb A.H., Ibraheem Y.M. 2018. Genetic diversity of dodder (Cuscuta spp.) collected from Khartoum and Gezira states. – International Journal of Scientific and Research Publications. 8(12): 634–640. https://doi.org/10.29322/IJSRP.8.12.2018.p8482
  17. García M.A., Costea M., Kuzmina M., Stefanović S. 2014. Phylogeny, character evolution, and biogeography of Cuscuta (dodders; Convolvulaceae) inferred from coding plastid and nuclear sequences. – Am. J. Bot. 101(4): 670–690. https://doi.org/10.3732/ajb.1300449
  18. Gaertner E.E. 1950. Studies of seed germination, seed identification, and host relationships in dodders, Cuscuta spp. – Mem Cornell Univ Agri Exp Station. 294: 1–56.
  19. Hamed K.A. 2005. Pollen and seed characters of certain Cuscuta species growing in Egypt with a reference to a taxonomic treatment of the genus. – International Journal of Agriculture and Biology. 7(3): 325–332.
  20. Ho A., Costea M. 2018. Diversity, evolution and taxonomic significance of fruit in Cuscuta (dodder, Convolvulaceae); the evolutionary advantages of indehiscence. – Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics. 32: 1–17. https://doi.org/10.1016/j.ppees.2018.02.001
  21. Inkyu Park, Jun-Ho ong, Sungyu Yang, WookJin Kim, Goya Choi, Byeong Cheol Moon. 2019. Cuscuta species identification based on the morphology of reproductive organs and complete chloroplast genome sequences. – International Journal of Molecular Sciences. 20: 2726. https://doi.org/10.3390/ijms20112726
  22. Kanwal D., Abid R., Qaiser M. 2010. The seed atlas of Pakistan-III. Cuscutaceae. – Pakistan Journal of Botany. 42(2): 703–709. https://doi.org/10.3390/ijms20112726
  23. Komarov V.L., Klobukova-Alisova E.N. 1932. Opredelitel' rastenij Dal'nevostochnogo kraya [Key for plants of the Far Eastern region of the USSR]. Leningrad. Vol. 2. P. 623–1175 (In Russ.).
  24. Lyshede O.B. 1984. Seed structure and germination in Cuscuta pedicellate and C. campestris. – Nordic Journal of Botany. 4: 69–74.
  25. https://doi.org/10.1111/j.1756-1051.1984.tb01992.x
  26. Lyshede O.B., 1992. Studies on mature seeds of Cuscuta pedicellata and C. campestris by electron microscopy. – Annals of Botany. 69(4): 365–371.
  27. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a088353
  28. Maak R.K. 1861. Puteshestviye po doline reki Ussuri, sovershennoye po porucheniyu sibirskogo otdela Imperatorskogo russkogo geograficheskogo obshchestva [Journey through the valley of the Ussuri River, commissioned by the Siberian Department of the Imperial Russian Geographical Society]. Saint-Petersburg. Vol. 1. 240 p. (In Russ.).
  29. McNeal J.R., Arumugunathan K., Kuehl J.V., Boore J.L., de Pamphilis C.W. 2007. Systematics and plastid genome evolution of the cryptically photosynthetic parasitic plant genus Cuscuta (Convolvulaceae). – BMC Biology. 5: 55. https://doi.org/10.1186/1741-7007-5-55
  30. Nickrent D.L., Musselman L.J. 2004. Introduction to parasitic flowering plants. The plant health instructor. http://www.apsnet.org/edcenter/intropp/PathogenGroups/Pages/ParasiticPlants.aspx http://dx.doi.org/10.1094/PHI-I-2004-0330-01
  31. Nikitin V.V. 1983. Sornyye rasteniya flory SSSR [Weeds of the flora of the USSR.]. Leningrad. 454 p. (In Russ.).
  32. Olszewski M. 2019. Diversity and Evolution of Seeds in Cuscuta (dodders, Convolvulaceae): Morphology and structure. Theses and Dissertations (Comprehensive). 111 р. https://scholars.wlu.ca/etd/2186
  33. Olszewski M., Dilliott M., García-Ruiz I., Bendarvandi B., Costea M. 2020. Cuscuta seeds: Diversity and evolution, value for systematics/identification and exploration of allometric relationships. – PLoS ONE. 15(6): 1–23. https://doi.org/10.1371/JOURNAL.PONE.0234627
  34. Opredelitel' rasteniy Primor'ya i Priamur'ya [Key to plants of Primorye and Amur region.]. 1966. Moscow–Leningrad. 491 p. (In Russ.).
  35. Plisko М.А. Semeystvo Cuscutaceae. Sravnitel'naya anatomiya semyan. Dvudol'nye. Lamiidae, Asteridae. 2010 [Family Cuscutaceae. Comparative anatomy of seeds. Dicotyledonous. Lamiidae, Asteridae]. Saint-Petersburg. Vol. 7. P. 183–191 (In Russ.).
  36. Reed C., Hughe R. 1977. Economically Important Foreign Weeds. Agricultural Handbook Agricultural Research Service, Animal and Plant Health Inspection Service, United States Department of Agriculture. 498: 746.
  37. Sarić-Krsmanović M., Vrbničanin S. 2017. Field dodder life cycle and interaction with host plants. – Pestic. Phytomed. (Belgrade). 32(2): 95–103. https://doi.org/10.2298/PIF1702095S
  38. Shena G., Liua N., Zhanga J., Xua Y., Baldwinc I.T., Wu J. 2020. Cuscuta australis (dodder) parasite eavesdrops on the host plants’ FT signals to flower. – PNAS. 117(37): 23125–23130. https://doi.org/10.1073/pnas.2009445117/-/DCSupplemental
  39. Simões A.R.G., Eserman L.A., Zuntini A.R., Chatrou L.W., Utteridge T.M.A., Maurin O., Rokni S., Roy S., Forest F., Baker W.J., Stefanovic S. 2022. A bird’s eye view ´of the systematics of Convolvulaceae: novel insights from nuclear genomic data. – Frontiers in Plant Science. 13: 889–988. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.889988
  40. Stefanovic S., Krueger L., Olmstead R.G. 2002. Monophyly of the Convolvulaceae and circumscription of their major lineages based on DNA sequences of multiple chloroplast loci. – American Journal of Botany. 89(9): 1510–1522. https://doi.org/10.3732/ajb.89.9.1510
  41. Stefanovic S., Kuzmina M., Costea M. 2007. Delimitation of major lineages within Cuscuta subgenus Grammica (Convolvulaceae) using plastid and nuclear DNA sequences. – Am. J. Bot. 94(4): 568–589.
  42. Stefanovic S., Olmstead R.G. 2004.Testing the Phylogenetic Position of a Parasitic Plant (Cuscuta, Convolvulaceae, Asteridae): Bayesian Inference and the Parametric Bootstrap on Data Drawn from Three Genomes. – Systematic Biology. 53(3): 384–399. https://doi.org/10.1080/10635150490445896
  43. Takhtajan A. 2009. Flowering Plants. Second Edition. Netherlands. 872 p.
  44. Takhtajan A.L. 1964. Osnovy evolyucionnoj morfologii pokrytosemennyh [Fundamentals of evolutionary morphology of angiosperms]. Moscow–Leningrad. 236 p. (In Russ.).
  45. Takhtajan A.L. 1987. Sistema magnoliofitov [Magnolyophyte system]. Leningrad. 439 p. (In Russ.).
  46. Terekhin E.S. 1977. Parazitnyye tsvetkovyye rasteniya: evolyutsiya ontogeneza i obraz zhizni [Parasitic flowering plants: the evolution of ontogeny and lifestyle]. Leningrad. 220 p. (In Russ.).
  47. Terekhin E.S., Kotov V.A. Embryology of Сuscuta japonica (Cuscutaceae). – Bot. Zhurn. 73(2): 222–230 (In Russ.).
  48. Voroshilov V.N. 1966. Flora sovetskogo Dal'nego Vostoka (konspekt s tablicami dlya opredeleniya vidov) [Flora of the Soviet Far East (compendium with tables for identifying species)]. Moscow. 479 p. (In Russ.).
  49. Voroshilov V.N. 1982. Opredelitel' rasteniy sovetskogo Dal'nego Vostoka [Key to plants of the Soviet Far East]. Moscow. 672 p. (In Russ.).
  50. Voroshilov V.N. 1985. Spisok sosudistyh rastenij sovetskogo Dal'nego Vostoka. Floristicheskie issledovaniya v raznyhrajonah SSSR [List of vascular plants of the Soviet Far East. Floristic research in different regions of the USSR.]. Moscow. P. 139–200 (In Russ.).
  51. Welsh M., Stefanovic S., Costea M. 2010. Pollen evolution and its taxonomic significance in Cuscuta (dodders, Convolvulaceae). – Plant Systematics and Evolution. 285: 83–101. https://doi.org/10.1007/s00606-009-0259-4
  52. Yuncker T.G. 1932. The genus Cuscuta. – Torrey Botanical Society. 18: 113–331.
  53. Zare G., Dönmez Ali.A. 2020. Cuscuta campestris Yunck. Morphology, anatomy and traditional use in Turkey. – Hacettepe University Journal of the Faculty of Pharmacy. 40(1): 1–10.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Seed of Cuscuta japonica. A – general view of the seed from the ventral side, B – exotesta cells on the ventral side of the seed, C – fragment of the seed hilum; h – seed hilum.

Download (239KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Seed of Cuscuta campestris. A – general view of the seed from the ventral side, B – exotesta cells on the ventral side of the seed, C – seed hilum; h – seed hilum.

Download (243KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Seed of Cuscuta europaea. A – general view of the seed from the dorsal (1) and ventral (2) sides: h – seed hilum; B – exotesta cells on the ventral side of the seed, C – seed scar.

Download (264KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Seed of Cuscuta tinei. A – general view of the seed from the ventral side, B – exotesta cells on the ventral side of the seed, C – seed hilum; h – seed hilum.

Download (298KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».