This article was downloaded by: [California Poly Pomona University]On: 09 October 2014, At: 19:56Publisher: Taylor & FrancisInforma Ltd Registered in England and Wales Registered Number: 1072954Registered office: Mortimer House, 37-41 Mortimer Street, London W1T 3JH,UK

Caryologia: InternationalJournal of Cytology,Cytosystematics andCytogeneticsPublication details, including instructions forauthors and subscription information:http://www.tandfonline.com/loi/tcar20

Ricerche Cito-Embriologiche suRudbeckia Pinnata Vent.Rita CatelaniPublished online: 31 Jan 2014.

To cite this article: Rita Catelani (1951) Ricerche Cito-Embriologiche su RudbeckiaPinnata Vent., Caryologia: International Journal of Cytology, Cytosystematics andCytogenetics, 3:3, 327-335, DOI: 10.1080/00087114.1951.10797169

To link to this article: http://dx.doi.org/10.1080/00087114.1951.10797169

PLEASE SCROLL DOWN FOR ARTICLE

Taylor & Francis makes every effort to ensure the accuracy of all theinformation (the “Content”) contained in the publications on our platform.However, Taylor & Francis, our agents, and our licensors make norepresentations or warranties whatsoever as to the accuracy, completeness,or suitability for any purpose of the Content. Any opinions and viewsexpressed in this publication are the opinions and views of the authors, andare not the views of or endorsed by Taylor & Francis. The accuracy of theContent should not be relied upon and should be independently verified withprimary sources of information. Taylor and Francis shall not be liable for anylosses, actions, claims, proceedings, demands, costs, expenses, damages,and other liabilities whatsoever or howsoever caused arising directly orindirectly in connection with, in relation to or arising out of the use of theContent.

This article may be used for research, teaching, and private study purposes.Any substantial or systematic reproduction, redistribution, reselling, loan,sub-licensing, systematic supply, or distribution in any form to anyone isexpressly forbidden. Terms & Conditions of access and use can be found athttp://www.tandfonline.com/page/terms-and-conditions

Dow

nloa

ded

by [

Cal

ifor

nia

Poly

Pom

ona

Uni

vers

ity]

at 1

9:56

09

Oct

ober

201

4

RITA CATELANI

RICERCHE CITO-EMBRIOLOOICHE SU RUDBECKIA PINNAT A VENT.

(Asteraceae)

(con l7 figure nel leslo) (*)

In redazioue: l' 11 marzo 1951.

Nelle Sezioni Eurudbeckia e Dracopis del genere Rudbeckia il game~ tofito femminile delle specie anfimittiche si sviluppa secondo il tipo Euphor~ bia dulcis (tetramegasporiale 8-nucleato, con poliploidizzazione della meta calazale del gametofito).

Tale tipo e stato illustrato nelle seguenti specie: R. amplexicaulis Yah!. e R. bicolor N utt. (F AGERLIND 1939; RosEN

1944; MAHESWARI e SRINIVASAN 1944; BATIAGLIA J946a); R. hirta L. (BATTAGLIA 1946 a; F AGERLIND 1946; vedi anche PALM

1934); R. laciniata L. var. /lore plena (RosEN 1944; F AGERLIND 1946; BAT~

TAGLIA 1946 b); R. /lava Greene (BATTAGLIA 194 7);

ed inoltre e stato ann uncia to, rna senza documentazione, nelle seguenti specie: R. fulgida Ait. e R. pinnata Vent. (FAGERLIND 1946). Avendo avuto Ia possibilita di dispone di quest'ultima specie, ottenuta

da semi dell'Orto Botanico di Copenhaghen, mi sono occupata di seguire lo sviluppo del gametofito femminile in tutte le sue tappe, e credo opportuno di illustrarlo nei suoi particolari.

II materiale, per avere Ia sicurezza di omogeneita genetica, fu prelevato da un'unica pianta; fu fissato in liquido di Karpetschenko e colorato con I' ematossilina ferrica.

MEGASPOROGENESI E SVILUPPO DEL GAMETOFITO FEMMINILE

Lo studio della megasporogenesi e delle successive fasi dello sviluppo del gametofito femminile in Rudbeckia pinnata Vent. e facilitato dalla par~ ticolare compattezza dei capolini, e dal fatto che i singoli fiori sono inseriti

( *) Centro di studio per Ia Citogenetica Vegetale del Consiglio Nazionale delle Ricerche

diretto dal Prof. ALBERTO CHIARUGI. Pubblicazione N. I 05: lavoro iniziato neli'Istituto Bo­

tanico di Pisa e continuato in quello di Firenze.

327) [Oa.ryologia., val. III, n. 3, 1951

Dow

nloa

ded

by [

Cal

ifor

nia

Poly

Pom

ona

Uni

vers

ity]

at 1

9:56

09

Oct

ober

201

4

328 CATELANI

sui disco secondo una linea spirale a passo moho raccorciato: i fiori di uno stesso livello sono normalmente nello stesso stadio perche hanno tutti Ia stes· sa eta, rna quelli di ogni livello sono sempre piu vecchi di quelli del rispet· tivo livello interno e presentano quindi stadi piu evoluti. In questo modo in ciascuna sezione microscopica ( essendo stati i capolini quadripartiti per una migliore penetrazione del liquido fissativo) compaiono ·fiori appartenenti a livelli diversi e quindi si possono osservare stadi successivamente piu evoluti partendo dal centro verso Ia peri feria: ogni sezione puo quindi presentare all' osservazione tutta Ia serie dello sviluppo: dalla cellula madre quiescente o in sinapsi fino al gametofito adulto.

La cellula madre delle megaspore dopo un breve periodo di accresci· mento inizia il processo della meiosi. Nella fase di sinapsi (fig. 1) presenta normalmente un solo nucleolo, che non appare mai immerso nella massa si· naptica me ne rimane al di fuori, pure essendone in stretto contatto. Lo sta· dio di sinapsi permane piuttosto a lungo come si puo rilevare dalla frequenza con cui esso compare nei preparati: il fitto intreccio di filamenti caratteristico di questo stadio si addossa dal lato del micropilo cioe il piu basso, essendo I' ovulo anatropo.

La metafase (fig. 2) ha inizio con Ia scomparsa della membrana nu· cleare ed uno spostamento dei cromosomi verso il centro dell'area nucleare stessa.

A lungo permane un alone costituito da materiali nucleari meno col~ rabile, reso ancor piu evidente dal fatto che il citoplasma si addensa intorno a quest'area. I cromosomi si spostano tutti con orientazione verso il centro dell'area nucleare: prima i piu interni, poi i periferici; segue un appiatti· mento della massa dei cromosomi dovuto al disporsi di questi nel piano equa· toriale, e contemporaneamente Ia formazione delle prime fibre fusali, indi· stinte dapprima poi sempre piu nitide.

Alia metafase seguono gli altri stadi: nella fig. 3 abbiamo Ia telofase che non presenta nessun aspetto particolare. Si giunge cosi al termine di una normale divisione eterotipica che porta alia formazione di un apocizio binu· cleato: (fig. 4). Lo stadio binucleato, dopo una breve intercinesi, subisce Ia seconda divisione della sporogenesi, o divisione omeotipica. AI termine di essa si ottiene un apocizio tetranucleato che prende il nome di « stadio tetra· nucleato primario ».

Quale caso particolare ho riscontrato: quello riportato nella fig. 5, nella quale, accanto ai quattro nuclei sporiali appaiono altri due nuclei di dimen· sioni assai piu piccole muniti di uno solo o raramente di due nucleoli. Dalla posizione che essi occupano nel gametofi.to in rapporto con i nuclei sporiali siamo propensi a credere che essi non si siano formati durante Ia divisione

Dow

nloa

ded

by [

Cal

ifor

nia

Poly

Pom

ona

Uni

vers

ity]

at 1

9:56

09

Oct

ober

201

4

RICERCHE CITO-EMBRIOLOGICHE SU RUDBECKIA PINNATA 329

eterotipica rna piuttosto durante quella orneotipica ; essi non sarebbero quindi nuclei fratelli, rna si sarebbero originati indipendenternente nei due fusi orneo-­tipici da alcuni crornosomi ritardatari rirnasti al di fuori del fuso.

Dopo il processo della rneiosi I' apocizio tetranucleato o « stadia tetra­nucleato primario » subisce un processo di vacuolizzazione. I vacuoli ap­paiono dapprirna rninuti ed interessano tutto I' apocizio; poi dirninuiscono di numero e confluiscono a costituire due grandi vacuoli: uno superiore nella regione micropilare ed uno inferiore nella regione calazale; qui i vacuoli pos­sono talvolta essere anche due. Ciascun vacuolo e separato dall'altro da un istmo in cui sono irnmersi i due nuclei; cosicche I' apocizio si presenta come nella fig. 6 con un nucleo nella regione micropilare ed uno nella regione ca­lazale, due al centro, circondati da una porzione citoplasrnatica e separati dai due vacuoli.

II gametofito a questo punto si accresce notevolrnente e particolarmente nel senso della lunghezza. Conternporaneamente avviene Ia polarizzazione del gametofito secondo Ia disposizione 1 + 3 propria del tipo tetramegaspo-­riale «Euphorbia dulcis » (CARANO 1925, 1926; CHIARUGI 1927, 1950). Questo stadia si realizza in seguito ad un grande sviluppo del vacuolo supe­riore a cui corrisponde invece, nella regione calazale, un rimpicciolimento del vacuolo inferiore. In tal modo al termine della polarizzazione il gametofito presenta: un nucleo rnicropilare, un grande vacuolo centrale e tre nuclei nel ci­toplasma calazale, dove puo talvolta sussistere qualche piccolo vacuolo (fig. 7).

In queste condizioni il garnetofito subisce Ia terza divisione; che e Ia prima della gametogenesi (fig. 8). II nucleo rnicropilare si divide regolar­mente dando origine a due nuclei figli: 1' asse del fuso non e verticale rna obliquo rispetto a quella del garnetofito, cosicche i due nuclei non rirnangono

.esattamente allineati. Ma cio che e interessante notare e il cornportamento dei tre nuclei nella regione calazale. Essi nella profase si presentano ancora separati e ben differenziati (fig. 7); soltanto nel passaggio dalla profase alia metafase perdono la loro individualita e si uniscono forrnando un fuso unico costituito da tre corredi crornosomici e quindi triploide : questo processo prende il nome di « messa a fuso unica » dei tre corredi cromosornici; rnan­ca la preventiva formazione di « un fuso tripolare ».

Alia rnetafase seguono una anafase ed una telofase normale che portano alia formazione di un apocizio anch' esso tetranucleato e che, per differen­ziarlo dal precedente, chiameremo « stadia tetranucleato secondario ». Esso presenta due nuclei nella regione rnicropilare con corredo aploide, e due nella regione calazale con corredo triploide. La fig. 1 0 rappresenta un tale stadio i nuclei triploidi sono ben riconoscibili per ii rnaggior volume e per il rnaggior

Dow

nloa

ded

by [

Cal

ifor

nia

Poly

Pom

ona

Uni

vers

ity]

at 1

9:56

09

Oct

ober

201

4

330 CATELANI

numero dei nucleoli {2, 3 e talvolta 4) di dimensioni diverse. Nella fig. 9 accanto ai nuclei triploidi appaiono due nuclei assai piu piccoli. Essi devono

Rudbeckia pinnata Vent. -Fig. I : Cellula madre delle megaspore in stadio di sinapsi. - Fig. 2 : Metafase eterotipica della cellula madre. - Fig. 3 : Telofase della divisione eterotipica della cellula madre. -- Fig. 4: Apocizio binucleate ottenuto dalla prima divisione. -Fig. 5 : Apocizio tetranucleato ottenuto dalla seconda divisione, omeotipica, con nuclei so­prannumerari. - Fig. 6 : Apocizio tetranucleato primario con vacuolizzazione e polariz­zazione I+ 3. - Fig. 7: Apocizio tetranucleato primario con polarizzazione I+ 3 e nuclei in profase. - Fig. 8: Metafase della terza divisione con fuso aploide a! micropilo e triploide alia calaza. - Fig. 9 : Apocizio tetranucleato secondario con due nuclei so­prannumerari nella regione calazale. - Fig. I 0 : Apocizio tetranucleato secondario tipico. - Fig. 11 : Apocizio tetranucleato secondario dell'ultima divisione delle sviluppo. -X 1100 ca .. ripr. X 2/3.

interpretarsi come derivanti da cromosomi ritardatari che erano rimasti al di fuori del fuso durante la terza divisione dello sviluppo. Lo « stadio tetra-

Dow

nloa

ded

by [

Cal

ifor

nia

Poly

Pom

ona

Uni

vers

ity]

at 1

9:56

09

Oct

ober

201

4

RICERCHE CITO-EMBRIOLOGICHE SU RUDBECKIA PINNATA 331

Rudbeckia pinnata Vent. - Fig. 12: Garnetofito adulto a comp1eto svi1uppo. - Fig. 13: Doppia fecondazione: uno sperrnio si e gia fuso col nucleo secondario che si trova in pro­fase, l'altro permane accollato al nucleo dell' ovocellula. - Fig. 14 : Nucleo dello zigoto in profase. - Fig. 15 : Zigoto in ~tadio di rnetafase. - Fig. 16 : Ernbrione tetranuclea­to. - Fig. 17: Ernbrione ottonudeato. - X 1100 ca., ripr. X 2/3.

Dow

nloa

ded

by [

Cal

ifor

nia

Poly

Pom

ona

Uni

vers

ity]

at 1

9:56

09

Oct

ober

201

4

332 CATELANI

nucleato secondario » assume dunque un aspetto ben diverso dallo « stadio tetranucleato primario », e difficilmente si puo confondere con esso: pre­senta, oltre a notevoli differenze di volume fra i nuclei micropilari e cala­zali, anche un ampio vacuolo centrale che occupa buona parte del gameto­fito, essendo il citoplasma ridotto a due masse limitate ai poli in cui sono im­mersi i nuclei.

II gametofito tetranucleato secondario si divide infine una quarta volta ( seconda divisione della gametogenesi, CHIARUGI 1927); nella figura 11 abbiamo riportato la metafase di tale divisione. I fusi micropilari e calazali sono notevolmente diversi per la grandezza delle piastre.

AI termine della divisione si ottengono otto nuclei che cellularizzandosi daranno origine al gametofito 8-nucleato: esso si designa anche « gameto­fito adulto » per distinguerlo da quello « maturo ll nel quale e gia avvenuta la formazione del nucleo secondario.

La quarta divisione avviene sempre contemporaneamente sia nella re­gione micropilare sia in quella calazale. Essa e l'ultima divisione dello svilup­po del gametofito; alla fine di essa si presenta un apocizio 8-nucleato con quattro nuclei aploidi al micropilo e quattro triploidi alia calaza.

Esso ben presto si cellularizza, differenziando le sinergidi, I' oosfera, le antipodi e Ia cellula proendospermatica con i due nuclei polari.

II processo della cellularizzazione in Rudbeckia pinnata Vent. avviene nel modo seguente: ai due estremi del gametofito, secondo un piano perpen­dicolare all' asse maggiore del gametofito stesso, si formano due membrane che separano due porzioni di citoplasma contenenti due nuclei ciascuno; suc­cessivamente una seconda membrana, perpendicolare alia prima, divide le due porzioni binucleate in vere e proprie cellule: saranno le sinergidi al polo micropilare e le antipodi alia calaza: le cellule individualizzate contengono nuclei fratelli. In un secondo tempo dai nuclei rimasti si formeranno I' oosfera ed il nucleo polare superiore, Ia terza antipode ed il nucleo polare inferiore. Anche questi due gruppi di cellule posseggono nuclei fratelli. I due nuclei po­lari rimangono nella stessa cellula {cellula proendospermatica). Per quanto riguarda il succedersi cronologico delle differenziazioni e quasi certo che I' ap­parato antipodale si differenzia dopo l'apparato ovarico. Pure da osservare e la modalita diversa con cui si differenziano I' oosfera e la terza antipode: non si ha in questo caso formazione di fragmoplasto e si e quindi portati a pensare ad un semplice fenomeno di strozzamento citoplasmatico.

Una volta terminato il processo di cellularizzazione i due nuclei polari inferiore e superiore si fondono per dar luogo al nucleo secondario della cel­lula proendospermatica. A questo punto il gametofito subisce un intenso ac­crescimento tanto che al termine di esso le sue dimensioni sono circa tre volte

Dow

nloa

ded

by [

Cal

ifor

nia

Poly

Pom

ona

Uni

vers

ity]

at 1

9:56

09

Oct

ober

201

4

RICERCHE CITO-EMBRIOLOGICHE SU RUDBECKIA PINNATA 883

queUe iniziali. Soltanto a questo stadio, il gametofito e maturo, pronto cioe per Ia fecondazione. Esso appare, come nella fig. 12, perfettamente simme­trico; apparato ovarico e apparato antipodale sono posti di fronte, separati dalla cellula proendospermatica che appare come una grossa cellula con un nucleo tetraploide a vente uno o piu nucleoli. L' oosfera e divenuta enorme, pi­riforme e si protende nella cellula proendospermatica, fiancheggiata nella par­te superiore dalla sinergidi anch 'esse di volume notevole. Nella regione cala­zale una antipode, e precisamente Ia micropilare, quella sorella del nucleo po­lare inferiore, appare piu voluminosa delle altre, munita di un grosso nucleo tondeggiante, ricco di cromatina, con uno solo nucleolo, e come I' oosfera, sem­bra immergersi nel nucleo secondario: per questo viene denominata « anti­pode oosimile >>. Le altre due antipodi sono simili aile sinergidi. L'unico par­ticolare che si oppone alia perfetta simmetria del gametofito e il fatto che i nuclei delle sinergidi hanno una membrana poco netta e minima individualita della cromatina per cui le sinergidi appaiono spesso come cellule triangolari con citoplasma piuttosto denso in cui spiccano soltanto i nucleoli sotto forma di corpi rotondeggianti intensamente colorati in numero di uno per ciascun nu­cleo, mentre le antipodi invece hanno nucleo ben individualizzato con uno o piu nucleoli.

Oosfera e antipode oosimile rappresentano gli elementi ricchi di vitalita del gametofito, che raramente degenerano: nei nostri preparati non abbiamo mai trovato traccia di tale degenerazione.

fECONDAZIONE ED EMBRIOGENESI

In Rudbeckia pinnata Vent. si ha Ia regolare doppia fecondazione. II tubetto pollinico entra attraverso il micropilo e, giunto in corrispondenza delle sinergidi, fa uscire i due spermi: successivamente degenera insieme alia siner­gide in cui e penetrate. I due spermi intanto fecondano rispettivamente I' oo­sfera, e il nucleo secondario. La fecondazione di quest' ultimo precede sempre quella dell' oosfera; infatti (fig. 13) appare evidente come il nucleo secondario e gia in profase mentre ancora non e avvenuta Ia cariogamia fra cellula uovo e spermio: quest'ultimo appare come una mass a fusiforme, oscura, addossato al nucleo dell'oosfera.

Dalla cellula proendospermatica, attraverso normali processi di mitosi, si ottengono 2 e successivamente 4, 8 cellule dell' albume che risultano fornite di un corredo pentaploide. La prima divisione del nucleo secondario feconda­to e del tipo cellulare, cioe porta alia formazione di due separate cellule del­I'albume. II processo di citodieresi si ripete in tutte le divisioni successive. L'al­bume o endosperma e percio del tipo cosidetto « cellulare ab initio n. Nella

Dow

nloa

ded

by [

Cal

ifor

nia

Poly

Pom

ona

Uni

vers

ity]

at 1

9:56

09

Oct

ober

201

4

334 CATELANI

fig. 14 abbiamo riportato uno stadia in cui accanto alia profase della zigoto appaiono le prime due cellule dell'albume.

II nucleo della zigoto subisce Ia prima divisione trasversale; Ia metafase e stata riportata nella fig. 15 ; essa forma cosi un embrione bicellulare a eel~ lule sovrapposte. La seconda divisione sincrona per le due cellule del proem~ brione com porta fusi orientati ad angola retto !'uno rispetto all' altro, per cui, a! termine della divisione, si forma un embrione di quattro cellule del tipo a « T >> (fig. 16). In seguito ad una terza divisione diviene otto~cellulare come rappresentato dalla fig. 17.

Le tappe successive della sv:iluppo, come quelle ora descritte decorrono con le modalita ben note per Ie Asteraceae sotto il nome di: « embriogenesi del tipo delle Asteraceae >> {CARANO 1915 ).

LETTERATURA CIT AT A

BATTAGLIA E., I 946 a. - Ricerche cariologiche ed embriologiche sui genere Rudbeckia (Aste­

raceae). I-V: il gametofito femminile e maschile di R. bicolor Nutt., R. hirta L., R. hirta

L. var. meine freude Hart., R. amplexicaulis Vahl., e R. purpurea L. (N.G.B.I.. LIII:

I -26).

I 946 b. - Ricerche cariologiche ed embriologiche sui genere Rudbeckia. VII: apomissia

in Rudbeckia laciniata L. e amfimissia nella sua varieta a fiori doppi. (N. G. B. I., n. s ..

LIII: 437-482).

I 947. - Ricerche cariologiche ed embriologiche sui genere Rudbeckia. XII: II gametofito

femminile e maschile di Rudbeckia !lava Greene. (N. G. B. I.. n. s .. LIV: 560-567).

CARANO E .. I 9 I 5. - Ricerche sulla embriogenesi delle Asteraceae. (Annali di Botannica,

XIII: 2 5 I- 3 0 1 ).

I 925. - Sui particolare sviluppo del gametofito Femminile di Euphorbia dulcis L. (Ren­

diconti dell'Accademia Nazionalc dci Lincci. scrie VI. I : 63 3-635).

I 926. - Ulteriori osservazioni su Euphorbia dulcis L. in rapporto col suo comportamen­

to apomittico. (Annali di Botanica, XVII: 50-79).

CHIARUGI A., I 927. - ll gametofito Femmineo delle Angiospermae nei suoi uari tipi di co;­

struzione e di suiluppo. (N. G. B. I., n. s., XXXIV, 5-133).

-, I 950. -La poliploidia della generazione aploide Femminile delle Fanerogame. Caryologia,

3: I49-155.

FAGERLIND F., I939.- Drei Beispiele des Fritillaria-Typs. (Sv. Bot. Tidskr., 33: Il8-

204).

-, 1946. - Sporogenesis, Embryosakentwiklung und Pseudogame Samenbildung bei Rudbe­

ckia laciniata L. (Acta Horti Bergiani. 14: 39-90).

MAHESHWARI P. 1:-1 SRINIVASAN A. R., 1944.- A contribution to the embryology of Rud­

beckia bicolor Nutt. (New Phytologist, 43: 135-142).

Dow

nloa

ded

by [

Cal

ifor

nia

Poly

Pom

ona

Uni

vers

ity]

at 1

9:56

09

Oct

ober

201

4

RICERCHE C/TO-EMBRIOLOGICHE SU RUDBECKIA PINNATA 335

PALM B. J., 1934. -Ein nuen Embryosacktypus (bei Rudbeckia hirta L.) (Bot. Not., Lund.

1934: 423-427).

ROSEN W .. 1934. - The embryo-sac of Rudbeckia. (Acta Horti Gotoburgensis, XV: 267-

273).

SUMMARY

In Rudebckia pinnata Vent. the embryo-sac development follows the « Euphorbia dulcis

type '' characterized by trip1oidy in its chalaza! half.

RIASSUNTO

In Rudbeckia pinnata Vent. 1o sviluppo del gamctofito femminilc segue il « tipo Euphor­

bia dulcis >>. caratterizzato dalla trip1oidia della sua meta calazale.

Dow

nloa

ded

by [

Cal

ifor

nia

Poly

Pom

ona

Uni

vers

ity]

at 1

9:56

09

Oct

ober

201

4