Systematic application of androecium morphology at the infra-generic classification of the genus Fritillaria (Liliaceae)

Document Type : Research Paper

Authors

Department of Biology, Payame Noor University, Tehran, Iran

10.22092/ijb.2024.366712.1484

Abstract

The systematic state of the genus Fritillaria at the subgeneric level has been the subject of long debate. The genus was classified into various subgenera ranging from two to ten in different morphological e.g., bulbs, style, nectaries, and capsule, Karyological, and molecular studies. In this study scanning electron microscopy imaging of the filament and anther was used to revise the systematics of the genus at the subgeneric level. Several quantitative and qualitative characteristics including filaments' morphology, length, color, ornaments, and anthers' length, color, and attachment were studied in 27 Fritillaria species. For the species under study, a clustering dendrogram was constructed based on these characters, and a phylogenetic tree was built using a phylogenetic backbone based on the botanical nomenclature of The Plant List in R software. The results showed some correspondence between the dendrogram and phylogenetic tree, indicating the relative usefulness of filament and anthers' ultrastructure characters in the systematics of Fritillaria at the subgeneric level. Moreover, both trees were correspondent in suggesting that the members of subgenus Fritillaria were not monophyletic, and a sister relationship between the subgenera Petilium and Theresia.

Keywords


Article Title [Persian]

کاربرد سیستماتیک مورفولوژی نافه گل در سطح زیر جنس در (Fritillaria (Liliaceae

Authors [Persian]

  • فاطمه محسن نژاد
  • غلامرضا بخشی خانیکی
دانشکده علوم، گروه زیست شناسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
Abstract [Persian]

وضعیت سیستماتیک جنس Fritillaria در سطح زیرجنس موضوع بحث‌های طولانی بوده است. این جنس از نظر ریخت‌شناسی پیاز، خامه، نوش‌جای و کپسول، مطالعه هسته و تیمارهای مولکولی به دو تا ده زیرجنس‌ طبقه‌بندی شده است. در این مطالعه از میکروسکوپ الکترونیکی روبشی میله پرچم و بساک برای بازنگری سیستماتیک جنس در سطح فرعی استفاده شد. چندین ویژگی کمی و کیفی از جمله طول میله پرچم، ریخت‌شناسی، رنگ، تزئینات و طول، رنگ و چسبندگی بساک‌ها در27 گونه از جنس Fritillaria مورد بررسی قرار گرفت. برای گونه‌های مورد مطالعه، یک دندروگرام خوشه‌بندی براساس این صفات ساخته شد و یک درخت فیلوژنتیک با استفاده از ستون فقرات فیلوژنتیکی براساس نام‌گذاری گیاه‌شناسی فهرست گیاهان در نرم‌افزار R صورت گرفت. نتایج نشان داد که تناظری بین دندروگرام و درخت فیلوژنتیک وجود دارد که نشان‌دهنده سودمندی نسبی ویژگی‌های فراساختاری میله و بساک در سیستماتیک Fritillaria در سطح زیرجنس است. علاوه بر این، هر دو درخت نشان دادند که اعضای زیرجنس Fritillaria تک‌نیا نیستند و یک رابطه خواهری بین زیرجنس‌های Petilium و Theresia وجود دارد.

Keywords [Persian]

  • Fritillaria
  • Liliaceae
  • فراساختار رشته- بساک
  • میکروسکوپ الکترونی روبشی
Advay, M. & M. Sharifi-Tehrani 2016: Taxonomic Relationships of Ten Fritillaria Species of Subgenera Fritillaria and Theresia Based on Analysis of Flower Qualitative and Quantitative Morphological Characters. Journal of Genetic Resources 2: 11-22. doi: 10.22080/jgr.2016.1476.
Baker J, G. 1874: Revision of the genera and species of Tulipeae. J. Linn. Soc., Bot. 14: 211-310.
Bakhshi Khaniki, G. 1997: Fritillaria atrolineata (Liliaceae), a new species from Iran. Edinburgh Journal of Botany 54(2): 171-181.
Bakhshi Khaniki, G. 1998: Taxonomy and Karyology of the Genus Fritillaria S. Lat. (Liliaceae) in South West Asia with Special Reference to the Species in Iran. doi:10.1017/S0960428600004017.
Bakhshi Khaniki, G. 2007: Taxonomic revision of the genus Rhinopetalum (Liliaceae) in Iran. Plant Archives 7: 47-52. https://doi.org/10.1111/j.1756-1051.1997.tb00355.x.
Bakhshi Khaniki, G. 2023: Fritillaria, Liliaceae in Assadi, M. & al. (eds) Flora of Iran, Nos. 171-175. -Research Institute of Forests and Rangelands, Tehran.
Beetle, D. E. 1944: A Monograph Of The North American Species Of Fritillaria. Madro&xf1;o 7(5): 133-159.
Boissier, E. 1884: Flora Orientalis : 5. Genevae. Basileae.
Darlington, C. D. & Wylie A. P. 1955: Chromosome atlas of flowering plants.
Darlington, C. D. & Wylie A. P. 1956: Chromosome atlas of flowering plants [by] C. D. Darlington [and] A. P. Wylie. London & Allen & Unwin.
Day, P. D., M. Berger, L. Hill, M. F. Fay, A. R. Leitch, I. J. Leitch & Kelly L. J. 2014: Evolutionary relationships in the medicinally important genus Fritillaria L. (Liliaceae). Molecular Phylogenetics and Evolution 80: 11-19. doi:10.1016/j.ympev. 2014.07.024.
Khaniki, G. B. & Persson K. 1997: Nectary morphology in South West Asian Fritillaria (Liliaceae). Nordic Journal of Botany 17(6): 579-611. doi:https://doi.org/10.1111/j.1756-1051.1997. tb00355.x.
Kandemir N, Celik, A, Shah S., Albasher G. & Iqbal M. 2024: Taxonomic relevance of stem and leaf anatomy in 10 endemic Fritillaria species from the Mediterranean Region Journal of Flora.Volume 310, January, 152444. https://doi.org/10.1016/j. flora.2023.152444.
Kiani, M., Mohammadi S., Babaei A., Sefidkon F., Naghavi M. R., Ranjbar M., Razavi S. A., Saeidi K., Jafari H., Asgari D. & Potter D. 2017: Iran supports a great share of biodiversity and floristic endemism for Fritillaria spp. (Liliaceae): A review. Plant Diversity 39(5): 245-262. doi:https://doi.org/10. 1016/j.pld.2017.09.002.
Li, H.-J., Y. Jiang & P. Li 2009: Characterizing distribution of steroidal alkaloids in Fritillaria spp. and related compound formulas by liquid chromatography-mass spectrometry combined with hierarchical cluster analysis." Journal of Chromatography A 1216(11): 2142-2149. doi:https://doi.org/10.1016/j.chroma.2008.03.093.
Losina-Losinskaya, A. 1935: Rhinopetalum Fisch. FI. URSS.
Rechinger, K. 1990: Fritillaria L. Flora iranica 165: 61-76.
Rix, E. M. 1975: Notes on Fritillaria (Liliaceae) in the eastern Mediterranean region, I & II. Kew Bull. 29: 633-654. doi: 10.2307/4108130.
Rix, E. M. 1977: Fritillarla L.(Lillaceae) In IRAN. The Iranian Journal of Botany 1(2): 75-96.
Rix, M., E. Frank, G. Webster & G. Alpine Garden Society. Fritillaria 2001: Fritillaria: a revised classification: together with an updated list of species. [England], Fritillaria Group of the Alpine Garden Society [England].
Rønsted, N., Law S., Thornton H., M. F. Fay & Chase M. W. 2005: Molecular phylogenetic evidence for the monophyly of Fritillaria and Lilium (Liliaceae; Liliales) and the infrageneric classification of Fritillaria." Molecular phylogenetics and evolution 35(3): 509-527. doi: 10.1016/j.ympev.2004.12.023.
Tekşen, M. & Aytaç Z. 2011: The revision of the genus Fritillaria L.(Liliaceae) in the Mediterranean region (Turkey)." Turkish Journal of Botany 35(5): 447-478.
Tomović, G., Vukojičić S., Niketić M., Zlatković B. & Stevanović V. 2007: Fritillaria (Liliaceae) in Serbia: distribution, habitats and some taxonomic notes. Phytologia Balcanica 13(3): 359-370. doi: 10.3906/bot-0812-9.
Vasconcelos, T. N. C., Prenner G., Bünger M. O., De-Carvalho P. S., Wingler A. & E. J. Lucas 2015: Systematic and evolutionary implications of stamen position in Myrteae (Myrtaceae). Botanical Journal of the Linnean Society 179(3): 388-402.