Early reproductive processes in pentaploid dandelion Taraxacum mendax from Poland

Niniejsze badania dotyczyły procesów reprodukcyjnych zachodzących w pylnikach oraz młodych zalążkach Taraxacum mendax (Asteraceae, Cichorioideae) z terenu południowo-wschodniej Polski. Gatunek ten jest pentaploidalnym mniszkiem należącym do sekcji Palustria. W badaniach embriologicznych zastosowano technikę przejaśniania tkanek w salicylanie metylu i wykonane preparaty analizowano w mikroskopie z kontrastem Nomarskiego. W celu wykrycia kalozy przeprowadzono barwienie błękitem anilinowym, a w celu oszacowania żywotności pyłku wykonano test acetokarminowy.Analiza pylników ujawniła, że u badanego mniszka mikrosporogeneza przebiegała bez większych zakłóceń i w efekcie tego w późniejszych stadiach rozwojowych obserwowano w pylnikach regularne, nie wykazujące znacznego zróżnicowania wielkości ziarna pyłku. Sporadycznie tylko występowały olbrzymie, czterojądrowe ziarna pyłku, które prawdopodobnie powstawały wskutek zaburzeń cytokinezy po II podziale mejotycznym. Test acetokarminowy wykazał, że pyłek T. mendax jest w wysokim procencie żywotny (89,65%). Te cechy wskazywały, że badany takson jest fakultatywnym apomiktem, ponieważ silnie zaburzona mikrosporogeneza oraz nieregularny pyłek są charakterystyczne dla obligatoryjnych apomiktów. Występowanie fakultatywnej apomiksji potwierdziły obserwacje procesów zachodzących w zalążkach. Zalążek T. mendax rozwija się w jednokomorowej zalążni i jest anatropowy, cienkoośrodkowy, z jednym masywnym integumentem o strefowej strukturze. W większości przebadanych zalążków obserwowano mejotyczną diplosporię typu Taraxacum i tworzenie diplodiady. Jednak w niektórych zalążkach komórka macierzysta megaspor dzieliła się mejotycznie i powstawała liniowa tetrada zredukowanych megaspor. Wykazano, że depozycja kalozy zachodzi zarówno podczas mejotycznej megasporogenezy, jak i w toku mejotycznej diplosporii. W starszych zalążkach obserwowano formowanie dodatkowych woreczków zalążkowych, co może świadczyć o tendencji do aposporii. Taka różnorodność strategii rozmnażania może wskazywać na mieszańcowe pochodzenie badanego pentaploidalnego mniszka.

Taraxacum mendax (Asteraceae, Cichorioideae) is a pentaploid dandelion (2n=40) belonging to the section Palustria. This study focused on early reproductive processes in anthers and ovules of T. mendax from the southeastern Poland. A clearing tissue with methyl salicylate has been applied to the examination of non-stained, whole-mount young florets with the use of differential interference contrast microscopy. In addition, aniline blue staining was performed to detect callose and pollen viability was established with the use of acetocarmine test.Analysis of anthers revealed an almost regular course of microsporogenesis and formation of highly uniform pollen grains. Only occasionally, giant pollen grains with four nuclei were found. They probably arose as a result of defective cell wall formation after second meiotic division. The aceto-carmine test showed a high percentage of viable pollen (89,65%). It could indicate that analysed dandelion is a facultative apomict because a strongly disturbed male meiosis and irregular pollen are characteristic of obligatory apomicts. The occurrence of faculative apomixis confirmed observations of the processes taking place in the ovules. The ovule is anatropous, tenuinucellate with a single integument showing a zoned structure. Though meiotic diplospory of the Taraxacum-type was observed in most investigated ovules, the megaspore mother cells may also undergo meiotic division giving rise to tetrads of reduced megaspores. Both meiotic megasporogenesis and diplospory are accompanied the deposition of callose. Moreover, additional aposporous embryo sac was observed deep in the chalaza of some older ovules. Such diversity of reproductive strategy may indicate a hybrid origin of this pentaploid dandelion.