Insights into developmental processes in anthers, ovaries, and ovules of Taraxacum belorussicum (Asteraceae-Cichorioideae) using DIC optics

This study represents the first report on the embryological characteristics of triploid male-sterile dandelion Taraxacum belorussicum (section Palustria) from Poland. While this taxon is considered to be a male-sterile species, we found that the investigated individuals produced pollen. Irregular tetrads, triads and diads with microspores of unequal size were observed in the pollen loculi as a result of disturbed meiotic division, while anthers’ tapetum did not show structural disorders. Possible reasons for the plasticity in the expression of male sterility, as well as the role of pollen in apomicts, are discussed. Flowers of the examined individuals contained well-developed nectaries. The course of embryological processes in the ovules indicated an apomictic mode of reproduction in T. belorussicum. We observed meiotic diplospory of the Taraxacum type, in which first meiotic division starts but results in nuclear restitution, while undisturbed second meiotic division gives rise to a dyad of unreduced megaspores (diplodyad). After three mitotic divisions of the chalazal megaspore, a seven-celled unreduced female gametophyte developed. The features of ovule anatomy and characteristics of a mature female gametophyte corresponded to these described in sexually reproducing dandelions

Procesy embriologiczne związane z formowaniem nasion u dwóch triploidalnych gatunków Taraxacum

Praca dotyczy obserwacji procesów embriologicznych w zalążkach triploidalnych mniszków: Taraxacum belorussicum (sect. Palustria) and T. atricapillum (sect. Borea). Rozwój nasion u tych taksonów obejmuje mejotyczną diplosporię, partenogenezę i autonomiczny rozwój endospermy. Z dojrzałych nasion, zawierających żywotne zarodki, rozwijają się prawidłowo wykształcone siewki. Badania cytologiczne i embriologiczne tego poliploidalnego kompleksu mają istotne znaczenie, bowiem Taraxacum jest jednym z modelowych rodzajów wykorzystywanych w genetycznych i molekularnych badaniach procesów apomiktycznych. W obrębie Taraxcaum istnieje ścisła zależność pomiędzy stopniem ploidalności a sposobem rozmnażania. Diploidy rozmnażają się seksualnie, podczas gdy poliploidy są apomiktami. Ze względu na to, że apomiktyczne potomstwo powiela genotyp rośliny matecznej, od wielu lat apomiksja pozostaje w centrum zainteresowania hodowców roślin. Jednak u roślin uprawnych nie stwierdzono apomiktycznego formowania nasion, a dotychczasowe próby wprowadzenia apomiksji do szlaku rozwojowego ważnych gospodarczo roślin nie powiodły się. Należy także zaznaczyć, że mniszki są wartościowymi roślinami miododajnymi, a ponadto liczne gatunki Taraxacum znajdują zastosowanie w farmacji.The present paper reports on our observations on embryological processes occurring in the ovules of triploids: Taraxacum belorussicum (sect. Palustria) and T. atricapillum (sect. Borea). The reproduction of these dandelions comprises meiotic diplospory, parthenogenesis and autonomous endosperm development. Mature seeds contain viable embryos that provide regular seedlings. At present the importance of cytological and embryological studies of apomicts is specially emphasized because Taraxacum is one of the model genus for investigations of apomixis. It forms a polyploid complex within which there is a close relationship between the mode of reproduction and the ploidy level: diploids reproduce sexually, whereas polyploids are apomicts. Apomixis is of a great interest in plant breeding because it allows clonal seed production but asexual seeds formation by apomixis is not found in any crop plants. Unfortunately, to date any attempts at introducing of apomixis into crop species have failed. It is worth mentioning that dandelions are valuable honey plants and numerous species of Taraxacum are also used in modern herbal medicine