A SEM- baased study of the gynoecium in Fritillaria L. (Liliaceae)

Document Type : Research Paper

Authors

1 Department of Biology. Payame Noor University. Tehran. Iran

2 Department of Biology, Payame Noor University, Tehran, Iran

10.22092/ijb.2025.367980.1506

Abstract

The systematic value of stigma, style, and ovary morphology in the subgeneric classification of Fritillaria (Liliaceae) was investigated using scanning electron microscopy (SEM) on 29 taxa. A quantitative and qualitative analysis of gynoecium morphology was conducted across the subgenera Fritillaria, Rhinopetalum, and Petilium. The research methodology involved quantitative measurements of stigma, style, and ovary lengths, complemented by qualitative evaluations of style ornamentation, style apex, style morphology, and ovary morphology. 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 and Bray–Curtis dissimilarity. The results showed some correlation between the dendrogram and the phylogenetic tree, indicating the relative usefulness of a clustering dendrogram constructed based on the combined quantitative and qualitative characters. Moreover, phylogenetic analysis of the species was performed using the vascular plant mega-tree and the R package 'phylomaker' to construct a phylogenetic tree. A reference phylogenetic tree was used to evaluate the taxonomic accuracy of the dendrogram, with an assessment based on gynoecium characters. The gynoecium characters within Fritillaria were useful in a few subgenera and had limited significance in the subgeneric classification of the genus.

Keywords

Article Title [Persian]

مطالعه مادگی گل در جنس لاله سرنگون (Fritillaria)، (Liliaceae) با استفاده از میکروسکوپ الکترونی

Authors [Persian]

  • فاطمه محسن نژاد 1
  • غلام رضا بخشی خانیکی 2
1 گروه زیست شناسی. دانشگاه پیام نور. ایران.
2 دانشکده علوم، گروه زیست شناسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
Abstract [Persian]

ارزش سیستماتیک مورفولوژی کلاله، خامه و تخمدان در طبقه‌بندی لاله سرنگون(Fritillaria L.-Liliaceae) با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بر روی 29 آرایه مورد بررسی قرار گرفت. تجزیه‌و‌تحلیل کمی و کیفی مورفولوژی مادگی در همه زیرجنس‌های Fritillaria، Rhinopetalum و Petilium انجام شد. روش تحقیق شامل اندازه‌گیری‌های کمی کلاله، خامه و طول تخمدان بود که با ارزیابی‌های کیفی تزئینات کلاله، راس کلاله، مورفولوژی کلاله و مورفولوژی تخمدان تکمیل شد. یک دندروگرام خوشه‌بندی بر اساس این صفات ساخته شد، و یک درخت فیلوژنتیک با استفاده از یک ستون فقرات فیلوژنتیکی بر اساس اصول نامگذاری بانک اطلاعات لیست گیاهان(The Plant List)  در نرم‌افزار R و عدم تشابه Bray-Curtis ساخته شد. نتایج نشان داد که بین دندروگرام و درخت فیلوژنتیک همبستگی وجود دارد که نشان‌دهنده سودمندی نسبی دندروگرام خوشه‌بندی ساخته شده براساس صفات ترکیبی کمی و کیفی است. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل فیلوژنتیک گونه‌ها با استفاده از مگا درخت گیاه آوندی و بسته R 'phylomaker' برای ساخت یک درخت فیلوژنتیک انجام شد. یک درخت فیلوژنتیک مرجع برای ارزیابی دقت طبقه‌بندی دندروگرام، با ارزیابی بر اساس صفات مادگی استفاده شد. مقایسه گروه‌بندی‌های حاصل از آنالیز صفات مورفولوژیکی با گروه‌های حاصل از آنالیز فیلوژنتیکی نشان داد که تشابهی بین این گروه‌بندی‌ها وجود ندارد و خصوصیات مورفولوژیکی مادگی برای طبقه‌بندی زیر‌جنس‌ها نمی‌تواند مورد استفاده قرار گیرند.

Keywords [Persian]

  • لاله واژگون
  • خانواده سوسن
  • مادگی
  • کلاله
  • خامه
  • تخمدان
  • میکروسکوپ الکترونی نگاره

References

Advay, M. & Sharifi-Tehrani M. 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. https://doi.org/10.22080/jgr.2016.1476
Baker, J.G. 2009: Revision of the Genera and Species of Tulipeæ. -Botanical Journal of the Linnean Society, 14(76): 211-310. https://doi:10.1111/j.1095-8339.1874.tb00313.x
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. Gothenburg University Press. Sweden.
Bakhshi Khaniki, G. 2007: Taxonomic revision of the genus Rhinopetalum (Liliaceae) in Iran. -Plant Archives, 7: 47-52. https://doi :10.1111/j.1756-1051.1997.tb00355.x
Bakhshi Khaniki, G. 2023: Flora of Iran. Liliaceae. Nos. 171-175. Research Institue of Forests and Rengelands, Tehran.
Beetle, D.E. 1944: A Monograph Of The North American Species Of Fritillaria. -Madroño, 7(5): 133-159.
Boissier, E. 1884: Flora Orientalis, Vol: 5. Genevae. Basileae.
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., Berger, M. Hill, L. Fay, M.F., Leitch, A.R., Leitch, I.J. & Kelly, L.J. 2014: Evolutionary relationships in the medicinally important genus Fritillaria L. (Liliaceae). -Molecular Phylogenetics and Evolution 80: 11-19. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2014.07.024
Hao, L., Fan, Y., da Silva, J.A.T. and Yu, X., 2023: Pollen morphology of 16 species of Fritillaria L. and its taxonomic implications. -Maejo International Journal of Science and Technology, 17(2): 123-137.
Khaniki, G.B. & Persson, K. 1997: Nectary morphology in South West Asian Fritillaria (Liliaceae). -Nordic Journal of Botany, 17(6): 579-611. https://doi.org/10.1111/j.1756-1051.1997.tb00355.x
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. https://doi.org/10.1016/j.pld.2017.09.002
Komarov, V. L. 1935. Fritillaria L. In: Flora U.R.S.S. (Ed.) 4: 232-246. Akademiya Nauk SSSR.
Losina-Losinskaya, A.S. 1935: Rhinopetalum Fisch. In: V. L. Komarov (ed)., FI. U.R.S.S..
Mohsennezhad, F. & Bakhshi Khaniki, G. 2024; Systematic application of androecium morphology at the infra-generic classification of the genus Fritillaria (Liliaceae). -The Iranian Journal of Botany 30(2): 155-172. https://doi.org/10.22092/ijb.2024.366712.1484
Rechinger, K.H. 1990: In: Rechinger, K.H. (ed.), Flora Iranica, No. 165. Akademische Druck-u. Verlagsanstalt. Graz Austria.
Rix, E.M. 1975: Notes on Fritillaria (Liliaceae) in the eastern Mediterranean region, I & II. -Kew Bull. 29: 633-654. https://doi.org/10.2307/4108130
Rix, E.M. 1977: Fritillarla L.(Lillaceae) In IRAN. -The Iranian Journal of Botany 1(2): 75-96.
Rix, M., Frank, E., Webster, G. & Alpine, G. 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., Fay, M.F. & 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. https://doi.org/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.
Zhang, Z., Xing, C., Su, H., Wang, J., Qi, Y. & Li, M. 2024: In vitro plant regeneration and bioactive metabolite production of endangered medicinal plant Fritillaria cirrhosa. -Current Plant Biology, p.100363.
The Iranian Journal of Botany
Volume 31, Issue 1
June 2025
Pages 55-74

Files

History

  • Receive Date: 13 December 2024
  • Revise Date: 09 May 2025
  • Accept Date: 30 May 2025

Share

How to cite

Statistics