Orbicules in Flowering Plants: A Phylogenetic Perspective on their Form and Function

Verstraete, Brecht; Moon, Hye-Kyoung; Smets, Erik; Huysmans, Suzy

doi:10.1007/s12229-014-9135-1

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“…Ubisch bodies (orbicules) are sporopollenin elements produced by the tapetum. Ubisch bodies are usually found as isolated particles lining the mature locular wall, or between pollen grains (Huysmans et al 1998;Halbritter and Hesse 2005;Vinckier et al 2005;Verstraete et al 2014). They often resemble the pollen wall ornamentation.…”

Section: Sculpture: Ornamentationmentioning

confidence: 99%

Pollen Morphology and Ultrastructure

Halbritter

Ulrich

Grímsson

et al. 2018

Illustrated Pollen Terminology

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The study of pollen should encompass all structural and ornamental aspects of the grain. Pollen morphology is studied using LM and SEM and is important to visualize the general features of a pollen grain, including, e.g., symmetry, shape, size, aperture number and location, as well as ornamentation. TEM investigations are used to highlight the stratification and the uniqueness of pollen wall layers as well as cytoplasmic features. The following sections explain the most important structural and sculptural pollen features a palynologist should observe.

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Section: Sculpture: Ornamentationmentioning

confidence: 99%

Pollen Morphology and Ultrastructure

Halbritter

Ulrich

Grímsson

et al. 2018

Illustrated Pollen Terminology

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“…Analogies are often found between the ornamentation of the pollen exine and that of the Ubisch body wall (Hesse, 1986; Vinckier and Smets, 2002, 2003). Ubisch bodies are considered have great potential as model system to study sporopollenin deposition, since they are acellular structures, independent of cytoplasmic control (Clément and Audran, 1993; Verstraete et al, 2014). To date, only the RAFTIN gene was identified in pro-orbicule bodies and shown to accumulate in Ubisch bodies in wheat and rice.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…RAFTIN is highly anther-specific and essential for pollen development in cereals (Wang et al, 2003). Future genetic studies to identify the genes and gene products that control sporopollenin polymerisation and exine patterning will need to take Ubisch bodies into account when screening for phenotypes (Verstraete et al, 2014). …”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Transcriptome Analysis of Hamelia patens (Rubiaceae) Anthers Reveals Candidate Genes for Tapetum and Pollen Wall Development

et al. 2017

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Studies of the anther transcriptome on non-model plants without a known genome are surprisingly scarce. RNA-Seq and digital gene expression (DGE) profiling provides a comprehensive approach to identify candidate genes contributing to developmental processes in non-model species. Here we built a transcriptome library of developing anthers of Hamelia patens and analyzed DGE profiles from each stage to identify genes that regulate tapetum and pollen development. In total 7,720 putative differentially expressed genes across four anther stages were identified. The number of putative stage-specific genes was: 776 at microspore mother cell stage, 807 at tetrad stage, 322 at uninucleate microspore stage, and the highest number (1,864) at bicellular pollen stage. GO enrichment analysis revealed 243 differentially expressed and 108 stage-specific genes that are potentially related to tapetum development, sporopollenin synthesis, and pollen wall. The number of expressed genes, their function and expression profiles were all significantly correlated with anther developmental processes. Overall comparisons of anther and pollen transcriptomes with those of rice and Arabidopsis together with the expression profiles of homologs of known anther-expressed genes, revealed conserved patterns and also divergence. The divergence may reflect taxon-specific differences in gene expression, the use RNA-seq as a more sensitive methodology, variation in tissue composition and sampling strategies. Given the lack of genomic sequence, this study succeeded in assigning putative identity to a significant proportion of anther-expressed genes and genes relevant to tapetum and pollen development in H. patens. The anther transcriptome revealed a molecular distinction between developmental stages, serving as a resource to unravel the functions of genes involved in anther development in H. patens and informing the analysis of other members of the Rubiaceae.

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“…En helechos y en plantas con semilla se han identificados dos tipos principales de tapete: el celular y el plasmodial, esta estructura aporta sustancias de reserva y estructurales, contribuyendo a la síntesis de precursores de la pared de las esporas y granos de polen (Lugardon, 1990;Cresti, Blackmore, & van Went, 1992;Pacini & Franchi, 1993;Furness & Rudall, 2001;Furness, 2008;González et al, 2010;Rincón et al, 2013;Verstraete, Moon, Smets, & Huysmans, 2014). La presencia de orbículas en las cámaras plasmodiales que rodean a cada espora en maduración y la forma en que el tapete plasmodial se degenera con el desarrollo de las esporas de P. macrocarpa sugiere una función similar.…”

Section: Discussionunclassified

“…Estas mismas características y funciones del tapete han sido propuestas para otras especies de pteridófitos sensu lato Rincón et al, 2013Rincón et al, , 2014aRincón et al, , 2014b. La presencia de orbículas en especies que forman tapete plasmodial no representa una característica ampliamente distribuida, por el contrario, ésta ha sido relacionado con especies que forman tapete celular (Rincón et al, 2014a(Rincón et al, , 2014bVerstraete et al, 2014). Se ha señalado que los pteridófitos sensu lato que forman tapete plasmodial en etapas tempranas de la ontogenia del esporangio el tapete puede estar formado de varias capas o ser biestratificado, como el observado en P. macrocarpa, en donde la capa interna del tapete adyacente a los esporocitos premeióticos pierde la integridad histológica dando origen a un plasmodio o tapete plasmodial.…”

Section: Discussionunclassified

Ontogenia y aspectos histoquímicos de los esporangios y escamas receptáculares del helecho epífito Pleopeltis macrocarpa (Polypodiaceae)

Barón¹,

Sierra²,

Zuluaga³

et al. 2019

RBT

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Ontogenia y aspectos histoquímicos de los esporangios y escamas receptáculares del helecho epífito Pleopeltis macrocarpa (Polypodiaceae). Introducción: las investigaciones sobre la ontogenia de los esporangios y más aún, de la estructura y función de las escamas receptáculares presentes en los soros de algunas especies de helechos, son escasos en la literatura científica. Objetivos: describir y analizar la ontogenia de los esporangios y las escamas receptáculares de Pleopeltis macrocarpa. Métodos: durante marzo y mayo de 2017 se recolectaron frondas fértiles de esta especie en los troncos de árboles en vivero el Edén de las flores en el municipio de Rionegro, Antioquia-Colombia. Las muestras se fijaron y procesaron de acuerdo a protocolos estándar para la inclusión y corte en parafina y resina. Las secciones obtenidas en resina (0.5 µm) se tiñeron con azul de Toluidina. Para descripciones adicionales sobre la anatomía e histoquímica se aplicaron reactivos específicos para determinar paredes primarias, secundarias, núcleos, lignina, polifenoles, polisacáridos, sustancias pécticas y celulosa. Las observaciones y registro fotográfico se efectuaron con microscopio fotónico y microscopía de epifluorescencia. Para observaciones con microscopía electrónica de barrido (MEB), los soros se deshidrataron con 2,2 dimetoxipropano, se desecaron a punto crítico y se metalizaron con oro. Resultados: los soros son superficiales, vascularizados y de desarrollo mixto y están cubiertos por escamas receptáculares que se desprenden con la maduración de los esporangios. El esporangio de tipo leptosporangio tiene pedicelos largos de paredes primarias, anillos de los esporangios muestran paredes secundarias con engrosamientos en forma de “U” ricos en lignina. Las células epidérmicas de los receptáculos originan a los esporangios y las escamas receptáculares. Los eventos de división mitótica de estas dos estructuras son inicialmente similares, pero luego divergen para la diferenciación reproductiva y vegetativa de estos dos órganos. La meiosis es simultánea y las tétradas de esporas se disponen de forma decusada o tetragonal. El tapete celular es inicialmente uniestratificado pero por una división mitótica se torna biestratificado. Las células del estrato interno del tapete se rompen dando origen a un tapete plasmodial. En el desarrollo del esporodermo, primero se forma el exosporio, compuesto por esporopolenina, luego el endosporio compuesta de celulosa, pectina y polisacáridos carboxilados y finalmente el perisporio. Los resultados histoquímicos y de epifluorescencia indican que las paredes celulares tanto de los esporangios como las escamas receptáculares inmaduras son de naturaleza celulósica. Al madurar, estas estructuras, así como las células de la pared del esporangio mantienen esta composición. En tanto que las células epidérmicas de los escudos de las escamas receptáculares maduras se caracterizan por mostrar cutícula engrosada. Los polifenoles están presentes durante todas las etapas de desarrollo de los esporangios y escamas receptáculares. Los almidones son abundantes en etapas tempranas del desarrollo en las células del receptáculo y primordios de los esporangios. Conclusiones: la ontogenia de los esporangios de P. macrocarpa es similar al descrito para helechos leptosporangidos. Las escamas receptáculares son estructuras principalmente de protección, su morfología y composición de las paredes celulares evitan la desecación o perdida de humedad en los esporangios durante las etapas lábiles de su desarrollo. Estos resultados concuerdan con la función de protección atribuida a las escamas peltadas pluricelulares presentes en las estructuras vegetativas de algunas especies de helechos y angiospermas tolerantes a la sequía.

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Orbicules in Flowering Plants: A Phylogenetic Perspective on their Form and Function

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Pollen Morphology and Ultrastructure

Pollen Morphology and Ultrastructure

Transcriptome Analysis of Hamelia patens (Rubiaceae) Anthers Reveals Candidate Genes for Tapetum and Pollen Wall Development

Ontogenia y aspectos histoquímicos de los esporangios y escamas receptáculares del helecho epífito Pleopeltis macrocarpa (Polypodiaceae)

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