Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự phát triển của giao tử và phát sinh phôi: hiểu biết về lịch sinh sản của Cypripedium japonicum Thunb. (Cypripedoideae, Orchidaceae), một loài lan dép đặc hữu của Đông Á
Tóm tắt
Chi Cypripedium L. là một trong năm chi của phân họ Cypripedioideae, các thành viên của nó thường được biết đến với tên gọi lan dép nữ. Cypripedium japonicum là một loài thảo mộc lâu năm có nguồn gốc từ Đông Á, cụ thể là Trung Quốc, Nhật Bản và Hàn Quốc. Do sự phân bố hạn chế, loài này được đưa vào danh sách các loài nguy cấp trong danh sách Đỏ của IUCN. Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu sự phát triển của giao tử, bao gồm sự phát triển hoàn chỉnh của phôi, trong C. japonicum. Chu trình sinh sản hoàn chỉnh được trình bày dựa trên những quan sát của chúng tôi. Sự phát triển của bao phấn bắt đầu dưới mặt đất, và sự giảm phân của các tế bào mẹ phấn bắt đầu 3 tuần trước khi nở hoa, có thể vào đầu tháng 4. Các tế bào mẹ của tế bào lớn phát triển ngay sau khi thụ phấn vào đầu tháng 5 và trưởng thành vào giữa đến cuối tháng 6. Mô hình hình thành túi phôi là bisporic, với sáu nhân: ba nhân hình thành cơ quan trứng, hai nhân cực và một tế bào đối cực trong túi phôi trưởng thành. Sự thụ tinh ba lần dẫn đến nhân nội nhũ, bị thoái hóa khi tiền phôi đạt đến giai đoạn từ tám đến mười sáu tế bào. So sánh tổng thể của chúng tôi về các đặc điểm của sự phát triển giao tử và phôi trong C. japonicum cho thấy các báo cáo trước về phôi học của Cypripedium là không đủ để đặc trưng hóa toàn bộ chi này. Dựa trên thông tin có sẵn, một lịch sinh sản đã được chuẩn bị, cho thấy các sự kiện sinh sản quan trọng dẫn đến sự hình thành phôi.
Từ khóa
#Cypripedium japonicum #giao tử #phát sinh phôi #lịch sinh sản #lan dép nữTài liệu tham khảo
Dressler RL. Phylogeny and classification of the orchid family. Cambridge: Cambridge University Press; 1993..
Lee YI, Yeung EC, Lee N, Chung MC. Embryo development in the lady’s slipper orchid, Paphiopedilum delenatii, with emphasis on the ultrastructure of the suspensor. Ann Bot. 2006;98:1311–9.
Swamy BGL. Embryological studies in Orchidaceae. 1. Gametophytes. Am Midl Nat. 1949;41:184–201.
Swamy BGL. Embryological studies in Orchidaceae. 1. Embryogeny. Am Midl Nat. 1949;41:202–32.
Young EC, Zee SY, Ye XL. Embryology of Cymbidium sinense: embryo development. Ann Bot. 1996;78:105–10.
Swamy BGL. Embryology of Orchidaceae. Curr Sci. 1943;12:13–7.
Wirth M, Withner CL. Embryology and development in the Orchidaceae. In: Withner CL, editor. The orchids a scientific survey. New York: The Ronald Press Company; 1959. p. 155–88.
Yeung EC, Law SK. Ovule and megagametophyte development in orchids. In: Orchid biology: reviews and perspectives, vol VII. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers; 1997. p. 31–73.
Zhang XS, O’neill SD. Ovary and gametophyte development are coordinately regulated by auxin and ethelyne following pollination. Plant Cell. 1993;5:403–18.
Cribb P. The genus Cypripedium. Portland, Oregon: Royal Botanic Gardens, Kew, in association with Timber Press; 1997.
Bowles ML. The tallgrass prairie orchids Platanthera leucophaea (Nutt.) Lindll. And Cypripedium candidum Muhl. Ex Willd: some aspects of their status, biology, and ecology and implications toward management. Nat Areas J. 1983;3:14–37.
Case MA, Mlodozeniec HT, Wallace LE, Eldy TW. Conservation genetics and taxonomic status of the rare Kentucky lady’s slipper: Cypripedium kentuckiense (Orchidaceae). Am J Bot. 1998;85:1779–86.
Isawa T, Kawahara T, Takahashi H. Genetic diversity of an endangered plant, Cypripedium macranthos var. rebunense (Orchidaceae): background genetic research for future conservation. Conserv Genet. 2007;8:1369–76.
Bernhardt P, Edens-Meier R. What we think we know vs. what we need to know about orchid pollination and conservation: Cypripedium L. as a model lineage. Bot Rev. 2010;76:204–19.
Li P, Luo YB, Deng YX, Kou Y. Pollination of the lady’s slipper Cypripedium henryi Rolfe (Orchidaceae). Bot J Linn Soc. 2008;156:491–9.
Sugiura N, Taketoshi F, Ken I, Kenji K. Flowering phenology, pollination, and fruit set of Cypripedium macranthos var. rebunense, a threatened lady’s slipper (Orchidaceae). J Plant Res. 2001;114:171–8.
Banziger H, Sun HQ, Luo YB. Pollination of a slippery lady slipper orchid in south-West China: Cypripedium guttatum (Orchidaceae). Bot J Linn Soc. 2005;148:251–64.
Edens-Meier R, Vance N, Luo Y, Li P, Westhus E, Bernhards P. Pollen-pistil interactions in north American and Chinese Cypripedium L. (Orchidaceae). Int J Plant Sci. 2010;171:370–81.
Edens-Meier R, Luo Y, Li P, Pemberton R, Bernhards P. Pollination and floral evolution of slipper orchids (subfamily Cypripediaceae). In: Edens-Meier R, Bernhards P, editors. Darwin’s Orchids Then and Now. Chicago and London: The University Chicago Press; 2014. p. 265–90.
Wu CH, Li DM, Liang CY, Ye XL. Flora of China. Vol. 25 (Orchidaceae). Beijing: Science press and St. Louis: Missouri Botanical Garden Press; 2009. p. 22–33.
Ramsay MM, Stewart J, Prendergast FG. Conserving endangered British orchids. In: Pridgeon A, editor. Proceedings of the 14th world orchid congress, Glasgow. Edinburgh: HMSO; 1994. p. 176–9.
IUCN. The IUCN Red List of Threatened species. Version 2019–1. 2019. https://www.iucnredlist.org. Accessed March 2020.
CITES. Conservation on international trade in endangered species of wild Fauna and Flora (CITES). In: Appendices I, II, and III (valid from 13 September 2007). Bern: Scientific Asuthority, Expert Committee; 2007.
Korea National Arboretum. Rare plants data book of Korea. Seoul: GeoBook Publishing Co; 2009.
Ministry of the Environment Japan Red Data Book 2014–Threatened wildlife of Japan, Vol. 8, Vascular Plants. Gyosei, Tokyo, Japan [in Japanese]. 2015. p. 646.
Qian X, Li QJ, Liu F, Gong MJ, Wang CX, Tian M. Conservation genetics of an endangered Lady’s slipper orchid: Cypripedium japonicum in China. Int J Mol Sci. 2014;15:11578–96. 24983476. https://doi.org/10.3390/ijms150711578.
Gale S. Autogamous seed set in a critically endangered orchid in Japan: pollination studies for the conservation of Nervilia nipponica. Plant Syst Evol. 2007;268:59–73.
Suetsugu K, Fukushima S. Pollination biology of the endangered orchid Cypripedium japonicum in a fragmented forest of Japan. Plant Spec Biol. 2013;29:294–9.
Sun HQ, Cheng J, Zhang FM, Luo YB, Ge S. Reproductive success of non-rewarding Cypripedium japonicum benefits from low spatial dispersion pattern and asynchronous flowering. Ann Bot. 2009;103:1227–37.
Pace L. Fertilization in Cypripedium. Bot Gaz. 1907;44:353–74.
Sood SK, Rao PRM. Studies in the embryology of the diandrous orchid Cypripedium cordigerum (Cypripedieae, Orchidaceae). Plant Syst Evol. 1988;160:159–68.
Vij SP, Sharma M. Embryological studies in Orchidaceae. V Epipactis Adams. Phytomorphology. 1987;37:81–6.
Johri BM, Ambegaokar KB, Srivastava PS. Comparative embryology of Angiosperms Vol. 2. Berlin: Springer-Verlag; 1992.
Duncan RE, Curtis JT. Intermittent growth of fruits of Cypripedium and Paphiopedilum. A correlation of the growth of orchid fruits with their internal development. Bull Torrey Bot Club. 1942;69:353–9.
Carlson MC. Megasporogenesis and development of the embryo sac of Cypripedium parviflorum. Bot Gaz. 1945;107:107–14.
Poddubnaya-Arnoldi VA. Comparative embryology of the Orchidaceae. Phytomorphology. 1967;17:312–20.
Lee YI, Yeung EC, Lee N, Chung MC. Embryology of Phalaenopsis amabilis var. formosa: embryo development. Bot Stud. 2008;49:139–46.
Lee YI, Young EC. Embryology of the lady’s slipper orchid, Paphiopedilum delenatii: ovule development. Bot Stud. 2012;53:97–104.
Wang LH, Tsay JS, Chi HS. Embryological studies on Spiranthes sinensis (Pers.) Ames. Flora. 2016;224:191–202.
Li YY, Chen XM, Guo SX, Lee YI. Embryology of two mycroheterotrophic orchid species, Gastrodia elata and Gastrodia nantoensis: ovule and embryo development. Bot Stud. 2016;7:18. https://doi.org/10.1186/s40529-016-0137-7.
Tremblay RL, Ackerman JD, Zimmerman JK, Calvo RN. Variation in sexual reproduction in orchids and its evolutionary consequences: a spasmodic journey to diversification. Biol J Linn Soc. 2005;84:1–54.
Neiland MR, Wilcock CC. Fruit set, nectar reward and rarity in the Orchidaceae. Am J Bot. 1998;85:1657–71. https://doi.org/10.2307/2446499.
Ren Z, Li D, Berndardt P, Wang H. Flowers of Cypripedium fargesii (Orchidaceae) fool flat-footed floes (Platypezidae) by faking fungus-infected foliage. PNAS. 2011;108:7478–80.
Aybeke M. Anther wall and pollen development in Ophrys mammosa L. (Orchidaceae). Plant Syst Evol. 2012;298:1015–23.
Kant R, Hossain MM, Kattri L. Pollinium development in Spiranthes sinensis (Pers.) Ames. and Cymbidium pendulum SW: a comparative study. Bangl J Bot. 2013;42:307–14.
Prakash N, Lee-Lee A. Life history of common Malaysian orchid Spathoglottis plicata. Phytomorphology. 1973;23:9–17.
Sood SK, Rao PRM. Development of male and female gametophytes in Herminium angustifolium (Orchidaceae). Phytomorphology. 1986;36:11–5.
Sharma M, Vij SP. Embryological studies of Orchidaceae IV. Habenaria Willd. Phytomorphology. 1987;37:327–35.
Rao AN. Flower and seed development in Arundina graminifolia. Phytomorphology. 1967;17:291–300.
Karanth A, Bhat PK, Arekal GD. Tapetum-like anther epidermis in Zeuxine longilabris (Lindl.) Benth ex HK Orchidaceae. Curr Sci. 1979;48:542–3.
Sood SK, Sham N. Gametophytes, embryogeny and pericarp of Rhynchostylis retusa Blume (Epidendreae, Orchidaceae). Phytomorphology. 1987;37:307–16.
Guignard L. Recherches sur le développement de l'anthère et du pollen chez les Orchidées. Annales Des Science Naturelles (Botanique) 6 séries. 1882;14:26–45.
Meyer S. Studies in the family Apocynaceae. J Dep Sci Calcutta Univ. 1938;1:131–58.
Ghimire B, Ghimire BK, Heo K. Microsporogenesis in Rauvolfia serpentina (L.) Benth ex Kurz (Apocynaceae): An evidence for dual cytokinesis in microspore mother cells. J Med Pl Res. 2011;3:432–8.
Bhasin RK. Studies in Apocynaceae 2. A contribution to the embryology of Catharanthus pusillus (Murr.) G. Don. Botanique (Nagpur India). 1971;2:111–22.
Prosina MN. Uber die vom Cypripedium Typus abweichende Embryosackentwicklung von Cypripedium guttatum Sw. Planta. 1930;12:532–44.
Carlson MC. Formation of the seeds of Cypripedium parviflorum. Bot Gaz. 1940;102:295–301.
Swamy BGL. Embryo sac and fertilization in Cypripedium spectabile. Bot Gaz. 1945;107:291–5.
Kimura C. On the embryo sac of Cypripedium debile Reichb. Science Report of the Tohoku University Series IV (Biology). 1967;34:67–74.
Abe K. Contributions to the embryology of the family Orchidaceae. VII. A. comparative study of the orchid embryo sac. Science Report of the Tohoku University Series IV, Biol. 1972;36:179–201.
Duarte MO, Oliveira DMT, Borba EL. Ontogenesis of ovary and fruit of Acianthera johannensis (Pleurothallidinae, Orchidaceae) reveals a particular female embryology. Flora. 2019;259:151462.
Francini E. Ricerche embriologiche cariologiche sul genere Cypripedium s.l. Nuovo Giorn Bot Ital. 1931;38:155–212.
Sagawa Y, Isreal SH. Post pollination ovule development in Dendrobium orchids. I introduction. Caryologia. 1964;17:53–64.
Sogo A, Tobe H. Delayed fertilization and pollen-tube growth in pistils of Fagus japonica (Fagaceae). Am J Bot. 2006;93:1748–56.
Arditti J. Fundamentals of orchid biology. New York: John Wiley; 1992.
Chugai K. Embryological studies of Galeola septentrionalis Reichb. fil (Orchidaceae). Science Report of the Tohoku University Series IV (Biology). 1971;35:253–8.
Savina GI. Certain peculiarities in the embryology of orchids. Proceeding of the Indian Academy Sciences Section Biological Science. 1978;44:141–5.
Maheshwari P, Narayanaswami S. Embryological studies on Spiranthes australis Lindl. Bot J Linn Soc. 1952;53:474–86.
Tarasaka O, Niitsu T, Tanaka R. Single fertilization in Spiranthes sinensis. Bot Mag Tokyo. 1979;92:59–67.
Battaglia E. Embryological question; 1. On the occurrence of the last step of the male gametophyte evolution in Spiranthes (Orchidaceae). Ann Bot. 1980;39:1–7.
Treub M. Notes sur l’embryogenie de quelques Orchidees. Nat Verh Akad Amsterdam. 1879;19:1–50.
Schnarf K. Vergleichende Embryologie der Angiospermen. Berlin: Borntraeger; 1931.
Tohda H. Development of embryo of Lecanorchis japonica. Science Report of the Tohoku University Series IV (Biology). 1971;35:245–51.
Tohda H. An embryological study of Hetaeria shikokiana, a sporophytic orchid in Japan. Science Report of the Tohoku University Series IV (Biology). 1967;33:83–95.
Barsberg S, Rasmussen HN, Kodahl N. Composition of Cypripedium calceolus (Orchidaceae) seeds analyzed by attenuated total reflectance IR spectroscopy: insearch of understanding longevity in the ground. Am J Bot. 2013;100:2066–73.
de Pauw MA, Remphrey WR. In vitro germination of three Cypripedium species in relation to time of seed collection, media, and cold treatment. Can J Bot. 1993;71:879–85.
Jiang H, Chen M-C, Lee Y-I. In vitro germination and low-temperature seed storage of Cypripedium lentiginosum P.J. Cribb and S.C. Chen, a rare and endangered lady’s slipper orchid. Sci Hort. 2017;225:471–9. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.07.040.
Kitamura S, Murata G, Koyama T. Colored illustration of herbaceous plants of Japan. Osaka: Hoikusha Publishing; 1986. (in Japanese).
Ohwi J. Flora of Japan. Washington, DC: Smithsonian Institution; 1965.
Chung JM, Park KW, Park CS, Lee SH, Chung MG, Chung MY. Contrasting levels of genetic diversity between the historically rare orchid Cypripedium japonicum and the historically common orchid Cypripedium macranthos in South Korea. Bot J Linn Soc. 2009;160:119–29.
Nilsson LA. Orchid pollination biology. Tren Ecol Evol. 1992;7:255–9.
Neiland MRM, Wilcock CC. Fruit set, necter reward, and rarity in the Orchidaceae. Am J Bot. 1998;85:1657–71.
Johansen DA. Plant Microtechnique. New York: Mc Graw Hill; 1940.
O’Brien TP, McCully ME. The study of plant structure: Principles and selected methods. Melbourne: Termarcarphi. Pvt. Ltd; 1981.