Anther formation in some species of genus Echeveria (Crassulaceae)

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Echeveria species are characterized by both common and specific features in the anther structure. They, like most members of the Crassulaceae family, have basic characteristics associated with reproductive processes. These include: tetrasporangiate anther, parietal tapetum, predominantly tetrahedral tetrads of microspores, 2-celled and 3-colporate mature pollen grains. The studied species form different alliances: according to the anther shape – almost isobilateral (symmetrical) in E. gibbiflora and E. pulvinata and asymmetrical in E. puchella and E. pulidonis, which correlates with the contour of the microsporangium cavities; according to the shape of the layer of cells with thickened walls around the vascular bundle of the connective tissue – ring-shaped in E. gibbiflora and E. pulvinata and an oval in E. puchella and E. pulidonis; according to the tapetum structure – irregularly 2-layered in E. gibbiflora and E. pulidonis, 2-layered in E. pulvinata, and single-layered in E. puchellia; according to time of destruction of the walls between tapetum cells – at the stage of microspore tetrads in E. gibbiflora, E.puchella and E. pulvinata, of single microspores in E. pulidonis; according to the endothecium structure – cells begin to increase radially at the beginning of meiosis in E. pulvinata, at the tetrad stage in E. puchella, at the tetrad and early single microspore stages in E. gibbiflora and E. pulidonis. Some characters (symmetrical anthers with a 4-rayed connective tissue) reveal similarities with species of the genera Aeonium, Monanthes and Sedum. Based on the presence of fibrous thickenings in the cells (in addition to the typical layer based on the subepidermis of the microsporangium wall, additional layers appear in the connective tissue), Crassula joins the above-mentioned genera. The study revealed a mosaic distribution of anther structural traits in the genus Echeveria. It is likely that the studied species are characterized by a complex of multidirectional signs. The species form groupings depending on the analyzed properties, while each species does not have a set of traits inherent only to it. This conclusion does not contradict molecular genetic studies. Despite the similarity of some structural features, the species we studied belong to different clades of the “Echeveria group”.

About the authors

G. M. Anisimova

Komarov Botanical Institute RAS

Author for correspondence.
Email: galina0353@mail.ru
Prof. Popov Str., 2, St. Petersburg, 197022, Russia

I. I. Shamrov

Komarov Botanical Institute RAS; Herzen State Pedagogical University of Russia

Email: shamrov52@mail.ru
Prof. Popov Str., 2, St. Petersburg, 197022, Russia; Moika River Emb., 48, St. Petersburg, 191186, Russia

References

  1. [Anisimova] Анисимова Г.М. 2016. Строение пыльника, микроспорогенез и пыльцевое зерно у Kalanchoe nyikae (Crassulaceae). – Бот. журн. 101(12): 1378–1389.
  2. [Anisimova] Анисимова Г.М. 2020. Развитие и строение пыльника Sedum kamtschaticum и Sedum palmeri (Crassulaceae). – Бот. журн. 105(11): 1093–1110. https://doi.org/10.31857/S0006813620090021
  3. [Anisimova, Shamrov] Анисимова Г.М., Шамров И.И. 2018. Морфогенез гинецея и семязачатка у Kalanchoe laxiflora и K. tubiflora (Crassulaceae). – Бот. журн. 103(6): 675–694. https://doi.org/10.1134/S0006813618060017
  4. [Anisimova, Shamrov] Анисимова Г.М., Шамров И.И. 2021a. Строение гинецея и семязачатка у Sedum kamtschaticum и Sedum palmeri (Crassulaceae). – Бот. журн. 106(4): 50–68. https://doi.org/10.31857/S000681362104002
  5. [Anisimova, Shamrov] Анисимова Г.М., Шамров И.И. 2021b. Сравнительный анализ строения гинецея и семязачатка у некоторых видов Sedum и Kalanchoe (Crassulaceae). – Бюл. Главн. бот. сада. 4: 31–39. https://doi.org/10.25791/BBGRAN.04.2021.1097
  6. [Anisimova, Shamrov] Анисимова Г.М., Шамров И.И. 2022a. Формирование стенки пыльника у Aeonium balsamiferum и A. ciliatum (Crassulaceae). – Бот. журн. 2022a. 107(6): 42–62. https://doi.org/10.31857/S0006813622060035
  7. Anisimova G.M., Shamrov I.I. 2022b. Anther wall formation in Aeonium balsamiferum and A. ciliatum (Crassulaceae). – Doklady Biological Sciences. 506(1): 160–171. https://doi.org/10.1134/S0012496622050027
  8. [Anisimova, Shamrov] Анисимова Г.М., Шамров И.И. 2023. Строение пыльника у Crassula ericoides, C. intermedia и C. multicava (Crassulaceae). – Бот. журн. 108(4): 22–36.
  9. EDN: OZEEKB. https://doi.org/10.31857/S0006813623040026
  10. [Anisimova, Shamrov] Анисимова Г.М., Шамров И.И. 2024. Формирование пыльника у Monanthes anagensis и M. muralis (Crassulaceae). – Бот. журн. 109(5): 428–445.
  11. EDN: QKIPNX. https://doi.org/10.31857/S0006813624050026
  12. Berger A. 1930. Crassulaceae. In: Engler A., Prantl K. (eds.). Die natürlichen Pflanzenfamilien. 2nd. ed. Engelmann, Leipzig. 18a: 352–483.
  13. Carrillo-Reyes P., Sosa V., Mort M.E. 2008. Thompsonella and the “Echeveria group” (Crassulaceae): phylogenetic relationships based on molecular and morphological characters. – Taxon. 57(3): 863–874.
  14. Carrillo-Reyes P., Sosa V., Mort M.E. 2009. Molecular phylogeny of the Acre clade (Crassulaceae): dealing with the lack of definitions for Echeveria and Sedum. – Mol. Phyl. Evol. 53(1): 267–276. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2009.05.022
  15. Davis G.L. 1966. Systematic embryology of angiosperms. New York etc. 528 p.
  16. De La Cruz-López L.E., Vergara-Silva F., Santiago J.R., Ortega G.E., Carrillo-Reyes P., Kuzmina M. 2019. Phylogenetic relationships of Echeveria (Crassulaceae) and related genera from Mexico, based on three DNA barcoding. – Phytotaxa. 422(1): 33–57. https://doi.org/10.11646/phytotaxa.422.1.3
  17. [Goncharova] Гончарова С.Б. 2006. Очитковые (Sedoi- deae, Crassulaceae) флоры российского Дальнего Востока. Владивосток. 222 с.
  18. [Grigorieva, Britski] Григорьева В.В., Брицкий Д.А. 2001. Морфология пыльцы представителей подсемейства Sedoideae (Crassulaceae). – В кн.: Проблемы современной палинологии. Материалы XIII российской палинологической конференции. Т. 1. Сыктывкар. С. 22–25.
  19. Han S., De Bi, Yi R., Ding H., Wu L., Kan X. 2022. Plastome evolution of Aeonium and Monanthes (Crassulaceae): insights into the variation of plastomic tRNAs, and the patterns of codon usage and aversion. – Planta. 256(2): 35. https://doi.org/10.1007/s00425-022-03950-y
  20. Hart H. 1974. The pollen morphology of 24 species of the genus Sedum L. – Pollen & Spores. 16(4): 373–387.
  21. [Kamelina] Камелина О.П. 2009. Систематическая эмбриология цветковых растений. Двудольные. Барнаул. 501 c.
  22. Mes T.H.M., van Brederode J., ‘t Hart H. 1996. Origin of the woody Macaronesian Sempervivoideae and the phylogenetic position of the East African species of Aeonium. – Bot. Acta 109: 477–491.
  23. Mes T.H.M., Wijers G.-J., 't Hart H. 1997. Phylogenetic relationships in Monanthes (Crassulaceae) based on morphological, chloroplast and nuclear DNA variation. – J. Evol. Biol. 10: 193–216. https://doi.org/10.1046/j.1420-9101.1997.10020193.x/
  24. Mort M.E., Soltis D.E., Soltis P.S., Francisco-Ortega J., Santos-Guerra A. 2004. Phylogenetics and evolution of the Macaronesian clade of Crassulaceae inferred from nuclear and chloroplast sequence data. – Syst. Bot. 27(2): 272–288. https://doi.org/10.1943/0363-6445-27.2.271
  25. [Nikulin] Никулин В.Ю. 2017. Филогенетические отношения в роде Sedum L. (Crassulaceae J. St.-Hil.) и близких ему родах на основании сравнения нуклеотидных последовательностей ядерной и хлоропластной ДНК. Дисс… канд. биол. наук. Владивосток. 114 с.
  26. [Nikulin, Goncharov] Никулин В.Ю., Гончаров A.A. 2017. Молекулярно-филогенетическая характеристика Sedum (Crassulaceae) и близких ему родов на основании сравнения нуклеотидных последовательностей гена matK хлоропластной ДНК и его региона рибосомной ДНК. – Бот. журн. 102(3): 309–328.
  27. [Nikiticheva] Никитичева З.И. 1985. Семейство Crassulaceae – В кн.: Сравнительная эмбриология цветковых растений. Brunneliaceae – Tremandraceae. Л. С. 29–34.
  28. [Pausheva] Паушева З.П. 1974. Практикум по цитологии растений. М. 288 с.
  29. [Shamrov] Шамров И.И. 2008a. Семязачаток цветковых растений: строение, функции, происхождение. М. 356 с.
  30. [Shamrov] Шамров И.И. 2008b. Формирование спорангиев высших растений. – Бот. журн. 93(12): 1817–1845.
  31. [Shamrov, Anisimova] Шамров И.И., Анисимова Г.М. 2024. Структурное разнообразие андроцея и пыльника в семействе Crassulaceae. – Мат-лы XI Всеросс. конф. с междун. участием по экологической морфологии растений, посвященной памяти И.Г. и Т.И. Серебряковых. 24–26 октября 2024 г. М.: МПГУ. С. 531–536. https://doi.org/10.31862/9785426314665
  32. [Shamrov et al.] Шамров И.И., Анисимова Г.М., Бабро А.А. 2019. Формирование стенки микроспорангия пыльника и типизация тапетума покрытосеменных растений. – Бот. журн. 104(7): 1001–1032. https://doi.org/10.1134/S0006813619070093
  33. Shamrov I.I., Anisimova G.M., Babro A.A. 2020. Early stages of anther development in flowering plants. – Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation. – 9(2): 1–10. https://doi.org/10.17581/bp.2020.09202
  34. Shamrov I.I., Anisimova G.M., Babro A.A. Tapetum types and forms in angiosperms. – Proceedings of the Latvian Academy of Sciences, Section B. 2021. – 75(3): 167–179. https://doi.org/10.2478/prolas-2021-0026
  35. Silva R.M., Oliveira J.M.S. 2024. Occurrence of parietal and invasive tapetum in Dyckia strehliana (Bromeliaceae): first report for the family. – Rodriguésia 75: e00832023. https://doi.org/10.1590/2175-7860202475013 28-45
  36. Sin J.-H., Yoo Y.-G., Park K.-R. 2002. A palynotaxonomic studies of Korean Crassulaceae. – Korean J. Electron Microscopy. 32(4): 345–360.
  37. Thiede J., Eggli U. 2007. Crassulaceae. – In: Kubitzki K. (ed.). The families and genera of vascular plants. Hamburg. 9: 83–118.
  38. Anisimova G.M. 2016. Anther structure, microsporogenesis and pollen grain in Kalanchoe nyikae (Crassulaceae). – Bot. Zhurn. 101(12): 1378–1389 (In Russ.).
  39. Anisimova G.M. 2020. Anther development and structure in Sedum kamtschaticum and Sedum palmeri (Crassulaceae). – Bot. Zhurn. 105(11): 1093–1110 (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0006813620090021
  40. Anisimova G.M., Shamrov I.I. 2018. Gynoecium and ovule morphogenesis in Kalanchoe laxiflora and K. tubiflora (Crassulaceae). – Bot. Zhurn. 103(6): 675–694 (In Russ.). https://doi.org/10.1134/S0006813618060017
  41. Anisimova G.M., Shamrov I.I. 2021a. Gynoecium and ovule structure in Sedum kamtschaticum and Sedum palmeri (Crassulaceae). – Bot. Zhurn. 106(4): 50–68 (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S000681362104002
  42. Anisimova G.M., Shamrov I.I. 2021b. Comparative analysis of gynoecium and ovule structure in some species of Sedum and Kalanchoe (Crassulaceae). – Bull. Main Bot. Gard. 4: 31–39 (In Russ.). https://doi.org/10.25791/BBGRAN.04.2021.1097
  43. Anisimova G.M., Shamrov I I. 2022a. Anther wall formation in Aeonium balsamiferum and A. ciliatum (Crassulaceae). – Bot. Zhurn. 107(6): 42–62. (In Russ.). doi: 10.31857/S0006813622060035.
  44. Anisimova G.M., Shamrov I.I. 2022b. Anther wall formation in Aeonium balsamiferum and A. ciliatum (Crassulaceae). – Doklady Biological Sciences. 506(1): 160–171. https://doi.org/10.1134/S0012496622050027
  45. Anisimova G.M., Shamrov I.I. 2023. Anther structure in Crassula ericoides, C. intermedia and C. multicava (Crassula- ceae). – Bot. Zhurn. 108(4): 22–36 (In Russ.).
  46. EDN: OZEEKB. https://doi.org/10.31857/S0006813623040026
  47. Anisimova G.M., Shamrov I.I. 2024. Anther formation in Monanthes anagensis and M. muralis (Crassulaceae). – Bot. Zhurn. 109(5): 428–445 (In Russ.).
  48. EDN: QKIPNX. https://doi.org/10.31857/S0006813624050026
  49. Berger A. 1930. Crassulaceae. – In: Engler A., Prantl K. (eds.). Die natürlichen Pflanzenfamilien. 2nd. ed. Engelmann, Leipzig. 18a: 352–483.
  50. Carrillo-Reyes P., Sosa V., Mort M.E. 2008. Thompsonella and the “Echeveria group” (Crassulaceae): phylogenetic relationships based on molecular and morphological characters. – Taxon. 57(3): 863–874.
  51. Carrillo-Reyes P., Sosa V., Mort M.E. 2009. Molecular phylogeny of the Acre clade (Crassulaceae): dealing with the lack of definitions for Echeveria and Sedum. – Mol. Phyl. Evol. 53(1): 267–276. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2009.05.022
  52. Davis G.L. 1966. Systematic embryology of angiosperms. New York etc. 528 p.
  53. De La Cruz-López L.E., Vergara-Silva F., Santiago J.R., Ortega G.E., Carrillo-Reyes P., Kuzmina M. 2019. Phylogenetic relationships of Echeveria (Crassulaceae) and related genera from Mexico, based on three DNA barcoding. – Phytotaxa. 422(1): 33–57. https://doi.org/10.11646/phytotaxa.422.1.3
  54. Goncharova S.B. 2006. Subfamily Sedoideae (Crassula- ceae) of flora of the Russian Far East. Vladivostok. 222 p. (In Russ.).
  55. Grigorieva V.V., Britski D.A. 2001. Pollen morphology of representatives of subfamily Sedoideae (Crassulaceae). – In: Problems of modern palynology. Proc. XIIIth Russian palynological conference. Vol. 1. Syktyvkar. P. 22–25 (In Russ.).
  56. Han S., De Bi, Yi R., Ding H., Wu L., Kan X. 2022. Plastome evolution of Aeonium and Monanthes (Crassulaceae): insights into the variation of plastomic tRNAs, and the patterns of codon usage and aversion. – Planta. 256(2): 35. https://doi.org/10.1007/s00425-022-03950-y
  57. Hart H. 1974. The pollen morphology of 24 species of the genus Sedum L. – Pollen & Spores. 16(4): 373–387.
  58. Kamelina O.P. 2009. Systematic embryology of flowering plants. Dicotyledons. Barnaul. 501 p. (In Russ.).
  59. Mes T.H.M., van Brederode J., ‘t Hart H. 1996. Origin of the woody Macaronesian Sempervivoideae and the phylogenetic position of the East African species of Aeonium. – Bot. Acta. 109: 477–491.
  60. Mes T.H.M., Wijers G.-J., 't Hart H. 1997. Phylogenetic relationships in Monanthes (Crassulaceae) based on morphological, chloroplast and nuclear DNA variation. – J. Evol. Biol. 10: 193–216. https://doi.org/10.1046/j.1420-9101.1997.10020193.x/
  61. Mort M.E., Soltis D.E., Soltis P.S., Francisco-Ortega J., Santos- Guerra A. 2004. Phylogenetics and evolution of the Ma- caronesian clade of Crassulaceae inferred from nuclear and chloroplast sequence data. – Syst. Bot. 27(2): 272–288. https://doi.org/10.1943/0363-6445-27.2.271
  62. Nikiticheva Z.I. 1985. Crassulaceae family. – In: Comparative embryology of flowering plants. Brunneliaceae–Tremandraceae. Leningrad. P. 29–34 (In Russ.).
  63. Nikulin V.Yu. 2017. Phylogenetic connections in Sedum L. (Crassulaceae J. St.-Hil.) and related genera on the basis of comparison of nucleotid sequence of nuclear and chloroplast DNA: Dis. … cand. biol. nauk. Vladivostok. 114 p. (In Russ.).
  64. Nikulin V.Yu., Gontcharov A.A. 2017. Molecular-phylogenetic characterization of Sedum (Crassulaceae) and closely related genera based on cpDNA gene matK and its rDNA sequence comparisons. – Bot. Zhurn. 102(3): 309–328 (In Russ.).
  65. Pausheva Z.P. 1974. Practical work on plant cytology. Moscow. 288 p. (In Russ.).
  66. Shamrov I.I. 2008a. Ovule of flowering plants: structure, functions, origin. Moscow. 356 p. (In Russ.).
  67. Shamrov I.I. 2008b. Formation of sporangia in higher plants. – Bot. Zhurn. 93(12): 1817–1845 (In Russ.).
  68. Shamrov I.I., Anisimova G.M. 2024. Structural diversity of androecium and anther in Crassulaceae. – Proc. XI All-Russian Conf. with international participation on ecological morphology of plants, dedicated to the memory of I.G. and T.I. Serebryakov. October 24–26, 2024. Moscow: MPGU. P. 531–536 (In Russ.). https://doi.org/10.31862/9785426314665
  69. Shamrov I.I., Anisimova G.M., Babro A.A. 2019. Formation of anther microsporangium wall, and typification of tapetum in angiosperms. – Bot. Zhurn. 104(7): 1001–1032 (In Russ.). https://doi.org/10.1134/S0006813619070093
  70. Shamrov I.I., Anisimova G.M., Babro A.A. 2020. Early sta- ges of anther development in flowering plants. – Bota- nica Pacifica. A journal of plant science and conservation. 9(2): 1–10. https://doi.org/10.17581/bp.2020.09202
  71. Shamrov I.I., Anisimova G.M., Babro A.A. 2021. Tapetum types and forms in angiosperms. – Proceedings of the Latvian Academy of Sciences, Section B. 75(3): 167–179. https://doi.org/10.2478/prolas-2021-0026/
  72. Silva R.M., Oliveira J.M.S. 2024. Occurrence of parietal and invasive tapetum in Dyckia strehliana (Bromeliaceae): first report for the family. – Rodriguésia. 75: e00832023. https://doi.org/10.1590/2175-7860202475013 28-45
  73. Sin J.-H., Yoo Y.-G., Park K.-R. 2002. A palynotaxonomic studies of Korean Crassulaceae. – Korean J. Electron Microscopy. 32(4): 345–360.
  74. Thiede J., Eggli U. 2007. Crassulaceae. – In: Kubitzki K. (ed.). The families and genera of vascular plants. Hamburg. 9: 83–118.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 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».