GYNODIOECY OF LOMELOSIA SONGARICA (CAPRIFOLIACEAE) IN TAJIKISTAN

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Gynodioecy in the herbaceous polycarpic plant, Lomelosia songarica, from Tajikistan was identified and is described here for the first time. Three populations were studied in 2022. The plants produce flowers of two types, bisexual and pistillate, occurring on individuals of three different variants: hermaphrodite (bisexual flowers only), female (pistillate flowers only), and gynomonoecious (bisexual and pistillate flowers). The marginal flowers in floral units are irregular (transversely zygomorphic), the median ones are almost regular (actinomorphic). Two types of bisexual flowers have been identified, differing in the degree of androecium development: 1) all four stamens are fertile and produce viable pollen; 2) partially androsterile, i.e., one, two, or three stamens are sterile due to incompletely developed pollen, in this case the anthers remain closed. In pistillate flowers, rudiments of the androecium are preserved, represented by staminodes which produce no pollen. Bisexual flowers are larger than pistillate ones by most of the studied parameters. There are two types of L. songarica populations: monomorphic (consisting only of hermaphrodite individuals) and heteromorphic (gynodioecious). In the gynodioecious population, the frequency of hermaphrodite, female and gynomonoecious individuals was subequal (33.3%). The article addresses the adaptive significance of the gynomonoecious individuals of this species serving as an alternative to strictly female individuals in light of the presence of exclusively cross-pollination due to strict intra- and interfloral protandry and synchronicity of flowering of the floral units within synflorescences.

About the authors

V. N. Godin

Central Siberian Botanical Garden SB RAS

Author for correspondence.
Email: vn.godin@mpgu.su
Zolotodolinskaya Str., 101, Novosibirsk, 630090, Russia

A. Y. Astashenkov

Central Siberian Botanical Garden SB RAS

Email: vn.godin@mpgu.su
Zolotodolinskaya Str., 101, Novosibirsk, 630090, Russia

V. A. Cheryomushkina

Central Siberian Botanical Garden SB RAS

Email: vn.godin@mpgu.su
Zolotodolinskaya Str., 101, Novosibirsk, 630090, Russia

K. A. Bobokalonov

Institute of Botany, Physiology and Genetics of Plants, National Academy of Sciences of Tajikistan

Email: vn.godin@mpgu.su
Karamova Str., 27, Dushanbe, 734017, Tajikistan

References

  1. Alatalo J.M., Molau U. 2001. Pollen viability and limitation of seed production in a population of the circumpolar cushion plant, Silene acaulis (Caryophyllaceae). – Nord. J. Bot. 21(4): 365–372. https://doi.org/10.1111/j.1756-1051.2001.tb00780.x
  2. Anisimova I.N. 2020. Structural and functional organization of genes that induce and suppress cytoplasmic male sterility in plants. – Russ. J. Genetics. 56(11): 1288–1297 (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0016675820110028
  3. Barrett S.C.H. 1992. Gender variation and the evolution of dioecy in Wurmbea dioica (Liliaceae). – J. Evol. Biol. 5(3): 423–444. https://doi.org/10.1046/j.1420-9101.1992.5030423.x
  4. Barrett S.C.H., Hough J. 2013. Sexual dimorphism in flowering plants. – J. Exp. Bot. 64(1): 67–82. https://doi.org/10.1093/jxb/ers308
  5. Botov G.K., Godin V.N. Gynodioecy in у Knautia arvensis (Caprifoliaceae). – Bot. Zhurn. 110(1): 71–90 (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0006813625010049
  6. Buide M.L., del Valle J.C., Castilla A.R., Narbona E. 2018. Sex expression variation in response to shade in gynodioecious-gynomonoecious species: Silene littorea decreases flower production and increases female flower proportion. – Envir. Exper. Bot. 146: 54–61. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2017.10.016
  7. Chukavina A.P. 1985. Some Peculiar features of flora and vegetation of the salt-mountain Khodzhamumin (Southern Tajikistan). – Bot. Zhurn. 70(5): 624–632 (In Russ.).
  8. Darwin C. 1877. The different forms of flowers on plants of the same species. London. 352 p.
  9. Delannay X. 1978. La gynodioécie chez les Angiosperms. – Naturalistes Belges. 59(8-9): 223–237.
  10. Demyanova E.I. 1981. A contribution to the study of the gynodioecy in the genus Dianthus (Caryophyllaceae). – Bot. Zhurn. 66(1): 65–74 (In Russ.).
  11. Demyanova E.I. 1985. Distribution of gynodioecy in flowering plants. – Bot. Zhurn. 70(10): 1289–1301 (In Russ.).
  12. Demyanova E.I. 2013. On the sexual polymorphism of some androdioecious plants. – Bot. Zhurn. 98(9): 1139–1146 (In Russ.).
  13. Demyanova E.I., Ponomarev A.N. 1979. Sexual structure of natural populations of gynodioecious and dioecious plants in Trans-Ural territories. – Bot. Zhurn. 64(7): 1017–1024 (In Russ.).
  14. Dufay M., Lahiani E., Brachi B. 2010. Gender variation and inbreeding depression in gynomonoecious Silene nutans (Caryophyllaceae). – Inter. J. Plant Sci. 171(1): 53–62. https://doi.org/10.1086/647916
  15. Farinati S., Draga S., Betto A., Palumbo F., Vannozzi A., Lucchin M., Barcaccia G. 2023. Current insights and advances into plant male sterility: new precision breeding technology based on genome editing applications. – Frontiers in Plant Science. 14: 1223861. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1223861
  16. Fedorov Al.A., Artyushenko Z.T. 1975. Organographia illustrata plantarum vascularum. Flos. Leningrad. 351 p. (In Russ.).
  17. Fleming T.H., Maurice S., Hamrick J.L. 1998. Geographic variation in the breeding system and the evolutionary stability of trioecy in Pachycereus pringlei (Cactaceae). – Evol. Ecol. 12(3): 279–289. https://doi.org/10.1023/a:1006548132606
  18. Glazunova K.P., Dlusskiy G.M. 2007. Interrelation between flower structure and pollen vector composition in some Dipsacaceae and Asteraceae with externally similar anthodia. – Zhurn. Obsh. Biol. 68(5): 361–378 (In Russ.).
  19. Godin V.N. 2002. Sexual structure of coenopopulations of Pentaphylloides fruticosa (Rosaceae) in natural conditions of Mountain Altai. – Bot. Zhurn. 87(9): 92–99 (In Russ.).
  20. Godin V.N. 2008. Sexual structure of Potentilla fruticosa (Rosaceae) coenopopulations in the Altay-Sayan Mountain region. – Bot. Zhurn. 93(9): 1423–1444 (In Russ.).
  21. Godin V.N. 2019. Distribution of gynodioecy in APG IV system. – Bot. Zhurn. 104(5): 669–683 (In Russ.). https://doi.org/10.1134/S0006813619050053
  22. Godin V.N. 2020. Distribution of gynodioecy in flowering plants. – Bot. Zhurn. 105(3): 236–252 (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0006813620030023
  23. Godin V.N. 2024. Trioecy in Ranunculus auricomus (Ranunculaceae). – Bot. Zhurn. 109(6): 600–610 (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0006813624060058
  24. Godin V.N., Astashenkov A.Y., Cheryomushkina V.A. 2023. Gynodioecy in Nepeta gontscharovii (Lamiaceae). – Bot. Zhurn. 108(2): 155–162 (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0006813623020047
  25. Godin V.N., Astashenkov A.Y., Cheryomushkina V.A., Bobokalonov K.A. 2024. Gynodioecy of Origanum vulgare ssp. gracile (Lamiaceae) in Tajikistan. – Nord. J. Bot. 2024(1): e04148. https://doi.org/10.1111/njb.04148
  26. Jeon Y.-Ch., Moon H.-K., Kong M.-J., Hong S.-P. 2024. Floral dimorphism of Elsholtzia angustifolia (Loes.) Kitag. (Lamiaceae). – Flora. 319: 152583. https://doi.org/10.1016/j.flora.2024.152583
  27. Kamelin R.V. 1973. An account tо the knowledge of the flora of Nuratavian mountains. – Bot. Zhurn. 58(5): 625–638 (In Russ.).
  28. Kamelin R.V., Tokmatchova N.D., Chalimov A. 1989. Calophaca grandiflora (Fabaceae) in vegetational cover of the Darvaz region. – Bot. Zhurn. 74(5): 702–713 (In Russ.).
  29. Kamelin R.V., Khasanov F.O. 1987. Vertical belts in the vegetative cover of the Kugitang mountain range (south-west Pamiro-Alai). – Bot. Zhurn. 72(1): 49–58 (In Russ.).
  30. Кamelinа О.Р., Yakovlev М.S. The development of anther and microgametogenesis in representatives of the families Dipsacaceae and Morinaceae. – Bot. Zhurn. 61(7): 932–945 (In Russ.).
  31. Karimova V.V. 1988. Dipsacaceae. – In: Flora of the Tajik SSR. Vol. IX: Rubiaceae – Asteraceae (including the Echinopsidae). Leningrad. P. 122–133 (In Russ.).
  32. Kaul M.L.H. 1988. Male Sterility in higher plants. – In: Monographs on Theoretical and Applied Genetics. Sprin- ger. 1005 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-83139-3
  33. Lasa J.M., Bosemark N.O. 1993. Male sterility. – In: Plant Breeding. Plant Breeding Series. Springer. P. 213–228. https://doi.org/10.1007/978-94-011-1524-7_15
  34. Mamut J., Cheng J., Tan D., Baskin C.C., Baskin J.M. 2022. Effect of hermaphrodite–gynomonoecious sexual system and pollination mode on fitness of early life history stages of offspring in a cold desert perennial ephemeral. – Diversity. 14(4): 268. https://doi.org/10.3390/d14040268
  35. Mayer V. 2016. Dipsacaceae (inclusive Triplostegia). – In: Kadereit J., Bittrich V. (eds). Flowering Plants. Eudicots. The Families and Genera of Vascular Plants. 14: 145–163. https://doi.org/10.1007/978-3-319-28534-4_11
  36. Morris W., Doak D. 1998. Life history of the long-lived gynodioecious cushion plant Silene acaulis (Caryophyllaceae), inferred from size-based population projection matrices. – Amer. J. Bot. 85(6): 784–793. https://doi.org/10.2307/2446413
  37. Nilsson E., Ågren J. 2006. Population size, female fecundity, and sex ratio variation in gynodioecious Plantago maritima. – J. Evol. Biol. 19(3): 825–833. https://doi.org/10.1111/j.1420-9101.2005.01045.x
  38. Oak M.K., Song J.H., Hong S.P. 2018. Sexual dimorphism in a gynodioecious species, Aruncus aethusifolius (Rosa- ceae). – Plant Syst. Evol. 304(4): 473–484. https://doi.org/10.1007/s00606-018-1493-4
  39. Ponomarev A.N., Demyanova E.I. 1975. To the study of gynodioecy in plants. – Bot. Zhurn. 60(1): 3–15 (In Russ.).
  40. Sennikov A.N., Tojibaev K.Sh., Karimov F.I. 2019. Caprifoliaceae Juss. – In: Flora of Uzbekistan. 3: 47–96 (In Russ.).
  41. Sokal R.R., Rohlf F.J. 2012. Biometry: the principles and practice of statistics in biological research. 4th edition. New York. 937 p.

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».