Published November 7, 2022 | Version v1
Publication Open

Pollen morphology of the genus Gossypium and its systematic implications

Creators

  • 1. Cotton Research Institute
  • 2. Chinese Academy of Agricultural Sciences
  • 3. China Agricultural University

Description

Abstract Background Plants develop a variety of pollen morphological features during long-term evolution, which are controlled by genes and are not easily affected by the external natural environment. Therefore, pollen morphology has great significance in plant taxonomy, evolution and identification. However, there is no detailed study on the pollen morphology of the Gossypium genus although some cotton species have been investigated in the scattered reports. In this study, the pollen morphology of 23 cotton species was comprehensively examined using scanning electron microscopy to evaluate the pollen diversity of the genus and its taxonomic significance. Results The common characteristics of Gossypium pollen are spherical, radially symmetrical, echinate, panporate and operculate. The pollen diameter ranges from 62.43µm in G. harknessii to 103.41µm in G. barbadense , revealing that there are great variations in pollen size among cotton species. Moreover, the exine sculpture is echinate. The exine echini shape is mostly conical or sharply conical and occasionally rodlike. Echini density is found maximum in G. incanum (173) and minimum in G.gossypioides (54), meanwhile, echini length varies from 3.53 µm in G. herbaceum to 9.47 µm in G. barbadense . In addition, all cotton species are divided into three clusters based on cluster analysis, which provides new understanding of the evolution and phylogeny of the Gossypium genus. Conclusion Although the pollen characteristics alone are insufficient to reconstruct taxonomic and systematic relationships within the genus Gossypium , our findings can enrich our knowledge of sporopollen morphology and fill the phenological gap of these taxa and will contribute to future systematic and phylogenetic studies of the Gossypium genus.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نبذة مختصرة تطور النباتات مجموعة متنوعة من السمات المورفولوجية لحبوب اللقاح أثناء التطور على المدى الطويل، والتي تتحكم فيها الجينات ولا تتأثر بسهولة بالبيئة الطبيعية الخارجية. لذلك، فإن مورفولوجيا حبوب اللقاح لها أهمية كبيرة في تصنيف النباتات وتطورها وتحديد هويتها. ومع ذلك، لا توجد دراسة مفصلة حول مورفولوجيا حبوب اللقاح لجنس القوسيبيوم على الرغم من أن بعض أنواع القطن قد تم التحقيق فيها في التقارير المتناثرة. في هذه الدراسة، تم فحص مورفولوجيا حبوب اللقاح لـ 23 نوعًا من القطن بشكل شامل باستخدام الفحص المجهري الإلكتروني لتقييم تنوع حبوب اللقاح للجنس وأهميته التصنيفية. النتائج الخصائص الشائعة لحبوب اللقاح Gossypium هي كروية، متناظرة شعاعيًا، echinate، panporate و operculate. يتراوح قطر حبوب اللقاح من 62.43ميكرومتر في G. harknessii إلى 103.41 ميكرومتر في G. barbadense ، مما يكشف عن وجود اختلافات كبيرة في حجم حبوب اللقاح بين أنواع القطن. وعلاوة على ذلك، فإن النحت إكسين هو إيكينات. شكل إكسين إيكيني هو في الغالب مخروطي أو مخروطي بشكل حاد وأحيانًا يشبه القضيب. تم العثور على كثافة إيكيني كحد أقصى في G. incanum (173) والحد الأدنى في G.gossypioides (54)، وفي الوقت نفسه، يختلف طول إيكيني من 3.53 ميكرومتر في G. herbaceum إلى 9.47 ميكرومتر في G. barbadense . بالإضافة إلى ذلك، تنقسم جميع أنواع القطن إلى ثلاث مجموعات بناءً على التحليل العنقودي، والذي يوفر فهمًا جديدًا لتطور وسلالة جنس القوسيبيوم. على الرغم من أن خصائص حبوب اللقاح وحدها غير كافية لإعادة بناء العلاقات التصنيفية والمنهجية داخل جنس غوسيبيوم ، إلا أن النتائج التي توصلنا إليها يمكن أن تثري معرفتنا بمورفولوجيا سبوروبولين وتملأ الفجوة الظاهرية لهذه الأصناف وستساهم في الدراسات المنهجية والتطورية المستقبلية لجنس غوسيبيوم.

Translated Description (French)

Résumé Contexte Les plantes développent une variété de caractéristiques morphologiques du pollen au cours de l'évolution à long terme, qui sont contrôlées par les gènes et ne sont pas facilement affectées par l'environnement naturel externe. Par conséquent, la morphologie du pollen a une grande importance dans la taxonomie, l'évolution et l'identification des plantes. Cependant, il n'y a pas d'étude détaillée sur la morphologie du pollen du genre Gossypium bien que certaines espèces de coton aient été étudiées dans les rapports dispersés. Dans cette étude, la morphologie pollinique de 23 espèces de coton a été examinée de manière approfondie à l'aide de la microscopie électronique à balayage pour évaluer la diversité pollinique du genre et sa signification taxonomique. Résultats Les caractéristiques communes du pollen de Gossypium sont sphériques, radialement symétriques, échinées, panporées et operculées. Le diamètre du pollen varie de 62,43µm chez G. harknessii à 103,41 µm chez G. barbadense , révélant qu'il existe de grandes variations dans la taille du pollen entre les espèces de coton. De plus, la sculpture exine est échinière. La forme exine echini est principalement conique ou fortement conique et parfois en forme de tige. La densité d'échini est maximale chez G. incanum (173) et minimale chez G. gossypioides (54), tandis que la longueur d'échini varie de 3,53 µm chez G. herbaceum à 9,47 µm chez G. barbadense . De plus, toutes les espèces de coton sont divisées en trois grappes sur la base de l'analyse des grappes, ce qui permet une nouvelle compréhension de l'évolution et de la phylogénie du genre Gossypium. Conclusion Bien que les caractéristiques du pollen à elles seules soient insuffisantes pour reconstruire les relations taxonomiques et systématiques au sein du genre Gossypium , nos résultats peuvent enrichir notre connaissance de la morphologie des sporopollens et combler le vide phénologique de ces taxons et contribueront aux futures études systématiques et phylogénétiques du genre Gossypium.

Translated Description (Spanish)

Antecedentes Las plantas desarrollan una variedad de características morfológicas del polen durante la evolución a largo plazo, que están controladas por genes y no se ven fácilmente afectadas por el entorno natural externo. Por lo tanto, la morfología del polen tiene una gran importancia en la taxonomía, evolución e identificación de las plantas. Sin embargo, no existe un estudio detallado sobre la morfología polínica del género Gossypium, aunque se han investigado algunas especies de algodón en los informes dispersos. En este estudio, se examinó exhaustivamente la morfología polínica de 23 especies de algodón utilizando microscopía electrónica de barrido para evaluar la diversidad polínica del género y su importancia taxonómica. Resultados Las características comunes del polen de Gossypium son esféricas, radialmente simétricas, equinadas, panporadas y operculadas. El diámetro del polen oscila entre 62,43µm en G. harknessii y 103,41 µm en G. barbadense , lo que revela que existen grandes variaciones en el tamaño del polen entre las especies de algodón. Además, la escultura exina es equinada. La forma de los equinos exinos es en su mayoría cónica o agudamente cónica y ocasionalmente en forma de varilla. La densidad de equinos se encuentra máxima en G. incanum (173) y mínima en G.gossypioides (54), mientras que la longitud de los equinos varía de 3,53 µm en G. herbaceum a 9,47 µm en G. barbadense . Además, todas las especies de algodón se dividen en tres grupos basados en el análisis de grupos, lo que proporciona una nueva comprensión de la evolución y la filogenia del género Gossypium. Conclusión Aunque las características polínicas por sí solas son insuficientes para reconstruir las relaciones taxonómicas y sistemáticas dentro del género Gossypium , nuestros hallazgos pueden enriquecer nuestro conocimiento de la morfología de los esporopolen y llenar el vacío fenológico de estos taxones y contribuirán a futuros estudios sistemáticos y filogenéticos del género Gossypium.

Files

latest.pdf.pdf

Files (881.1 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:49549c447d6fe7e990ebc52cc9c42cb9
881.1 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مورفولوجيا حبوب اللقاح لجنس Gossypium وآثارها المنهجية
Translated title (French)
Morphologie pollinique du genre Gossypium et ses implications systématiques
Translated title (Spanish)
Morfología polínica del género Gossypium y sus implicaciones sistemáticas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4308405420
DOI
10.21203/rs.3.rs-2174547/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W803886818 (Other)
https://openalex.org/W4250960521 (Other)
https://openalex.org/W3066280113 (Other)
https://openalex.org/W2797828168 (Other)
https://openalex.org/W2335751735 (Other)
https://openalex.org/W2279676356 (Other)
https://openalex.org/W2229834257 (Other)
https://openalex.org/W2175580367 (Other)
https://openalex.org/W2074437607 (Other)
https://openalex.org/W1992803360 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1498867375
  • https://openalex.org/W2018740114
  • https://openalex.org/W2043489760
  • https://openalex.org/W2059692475
  • https://openalex.org/W2059899674
  • https://openalex.org/W2101851879
  • https://openalex.org/W2105455965
  • https://openalex.org/W2170391558
  • https://openalex.org/W2170613743
  • https://openalex.org/W2213805990
  • https://openalex.org/W2419922918
  • https://openalex.org/W2431605287
  • https://openalex.org/W2735328269
  • https://openalex.org/W2794588246
  • https://openalex.org/W2810116850
  • https://openalex.org/W2901364722
  • https://openalex.org/W3049254075
  • https://openalex.org/W3132137155
  • https://openalex.org/W3195254380
  • https://openalex.org/W3198162136
  • https://openalex.org/W4210842115
  • https://openalex.org/W652256362