Pollen morphology of some species in the family Juglandaceae

Abstract

Background and Aims The majority of studies conducted to present on the pollen morphology of the family Juglandaceae have focused predominantly on Juglans regia L., while comparative morphological data on Juglans nigra L. and Pterocarya fraxinifolia (Poir.) Spach remain limited. Therefore, the aim of this study is to examine the pollen morphology of these species in detail using both light microscopy and scanning electron microscopy (SEM), and to statistically evaluate the morphological differences among them. Methods The pollen morphology of several species in the Juglandaceae family (including Juglans nigra, Juglans regia, and Pterocarya fraxinifolia was examined using both light microscopy and scanning electron microscopy (SEM). Results Among the studied taxa, the pollen grains of Juglans nigra and Juglans regia are periporate, whereas those of Pterocarya fraxinifolia possess a stephanoporate aperture. The pollen shape of Juglans nigra and J. regia was determined as prolate-spheroidal, while Pterocarya fraxinifolia exhibited an oblate-spheroidal. The pollen length of J. nigra ranged between 35.63-39.40 µm, and the width between 34.33-38.13 µm. Pore length varied from 1.64-3.23 µm, pore width from 1.42-2.72 µm, and exine thickness from 1.20-1.76 µm. The pollen length of J. regia ranged between 36.75-41.87 µm width a ranging from 39.10 to 43.54 µm. Pore length varied from 2.77-4.38 µm, pore width from 2.24-3.38 µm, and exine thickness between 1.10-1.72 µm. The pollen of Pterocarya fraxinifolia measured 25.11-30.16 µm in length and 27.41-32.91 µm in width. Pore length ranged between 3.12-3.78 µm, pore width between 3.31-4.22 µm, and exine thickness from 1.21-1.72 µm. Light microscopic examination of the pollens of these three species revealed a scabrate ornamentation, while scanning electron microscopy (SEM) analysis showed that the pollen ornamentation was micro-echinate. Conclusions Statistical analyses revealed significant differences in pollen morphology among these three species.

Keywords

• Juglans regia
• J. nigra
• Pterocarya fraxinifolia
• pollen

Juglandaceae familyasına ait bazı bitkilerin polen morfolojisi

Abstract

Giriş ve Hedefler Juglandaceae familyasının polen morfolojisine ilişkin bugüne kadar yapılan çalışmaların büyük çoğunluğu Juglans regia L. üzerinde yoğunlaşmış olup, Juglans nigra L. ve Pterocarya fraxinifolia (Poir) Spach türlerine ait karşılaştırmalı morfolojik veriler sınırlı kalmıştır. Bu nedenle bu çalışmanın amacı, söz konusu türlerin polen morfolojisini hem ışık mikroskobunda hem de SEM’de detaylı olarak incelemek ve aralarındaki morfolojik farklılıkları istatistiksel olarak değerlendirmektir. Yöntemler Juglandaceae familyasında bulunan bazı bitkilerin (Juglans nigra, Juglans regia ve Pterocarya fraxinifolia) polen morfolojisi hem ışık mikroskobunda hem de taramalı elektron mikroskobunda (SEM) çalışılmıştır. Bulgular Çalışılan türlerden J. nigra ve J. regia polenleri periporat, Pterocarya fraxinifolia ise stephanoporat apertüre sahiptir. Juglans nigra ve J. regia polenlerinin şekli prolat-sferoidal, Pterocarya fraxinifolia polenlerin şekli ise oblat-sferiodal olarak belirlenmiştir. Juglans nigra polenlerinin boyu 35,63-39.40 µm ve polenlerinin eni ise 34,33-38,13 µm arasında tespit edilmiştir. Por boyu 1,64-3,23 µm, por eni 1,42-2,72 µm ve ekzin kalınlığı 1,20-1,76 arasında değişmektedir. Juglans regia polenlerinin boyu 36,75-41,87 µm arasında ve polenlerin eni ise 39,10-43,54 µm arasında belirlenmiştir. Por boyu 2,77-4,38 µm, por eni 2,24-3,38 µm ve ekzin kalınlığı 1,10-1,72 µm arasındadır. Pterocarya fraxinifolia polenlerinin boyu 25,11-30,16 µm arasında ve polenlerin eni ise 27,41-32,91 µm arasında tespit edilmiştir. Por boyu 3,12-3,78-µm, por eni 3,31-4,22 µm ve ekzin kalınlığı 1,21-1,72 µm arasında değişmektedir. Bu üç türün polenleri ışık mikroskobunda incelendiğinde polen ornamentasyonunun skabrat (granüllü), SEM’de incelendiğinde ise polen ornamentasyonunun mikro-ekinat (mikro-dikencikli) olduğu tespit edilmiştir. Sonuçlar Bu üç türe ait istatistiksel analizler, türler arasında polen morfolojisi bakımından belirgin farklılıklar bulunduğunu ortaya çıkarmıştır.

Keywords

• Juglans regia
• J. nigra
• Pterocarya fraxinifolia
• polen

References

1. Acarsoy Bilgin, N., 2022. Morphological characterization of pollen in some varieties of walnut (Juglans regia). Acta Horticulturae, 1349, 201-208.
2. Beug, H.J., 2015. Leitfaden der Pollenbestimmung für Mitteleuropa und angrenzende Gebiete (2., überarb. Aufl.). Verlag Dr. Friedrich Pfeil.
3. Bos, J.A.A., Punt, W., 1991. Pollen morphology of European and extra-European Juglandaceae. Review of Palaeobotany and Palynology, 69(1-4), 153-166.
4. Chwil, M., 2015. Comparative analysis of pollen morphology of selected species of the family Juglandaceae. Acta Scientiarum Polonorum Hortorum Cultus, 14(2), 41-52.
5. Day, R.W., Quinn, G.P., 1989. Comparisons of treatments after an analysis of variance in ecology. Ecological Monographs, 59(4), 433-463.
6. Erdtman, G., 1952. Pollen morphology and plant taxonomy: Angiosperms. Almqvist & Wiksell.
7. Evrenosoğlu, Y., Mısırlı, A., 2009. Determination of pollen morphology and pollen production in some walnut (Juglans regia L.) cultivars. Uludağ University Journal of the Faculty of Agriculture, 23(2), 45-53.
8. Gavrilova, G., Ivanova, D., Filipova, L., 2022. Comparative palynological characteristics of the genus Pterocarya (Juglandaceae). Botanica Serbica, 46(2), 187-196.

9. Geraci, A., Polizzano, V., Schicchi, R., 2012. Pollen morphology of some Sicilian species of Juglans regia L. and related taxa. Plant Biosystems, 146(2), 370-378.
10. Hesse, M., Halbritter, H., Weber, M., Buchner, R., Frosch-Radivo, A., Ulrich, S., 2009. Pollen terminology: An illustrated handbook. Springer.
11. Karlıoğlu Kılıç, N., Yılmaz Dağdeviren, R., Caner, H., Akkemik, Ü., 2020. Türkiye’de kullanılmakta olan palinoloji ve polen terimleri üzerine bir değerlendirme ve öneriler. Avrasya Terim Dergisi, 8(2), 98-108.
12. McGill, R., Tukey, J.W., Larsen, W.A., 1978. Variations of box plots. The American Statistician, 32(1), 12-16.
13. Mert, C., Soylu, A., Mert, H.H., 2010. Pollen and anther morphology and development in walnut (Juglans regia L.). Acta Physiologiae Plantarum, 32(4), 791-798.
14. Milatović, D., Nikolić, D., Đorđević, M., 2020. Morphological characteristics of male reproductive organs in walnut (Juglans regia L.) genotypes. Horticultural Science, 47(2), 99-106.
15. Moore, P. D., & Webb, J. A., 1978. An illustrated guide to pollen analysis. Hodder and Stoughton.
16. Ok, T., Akkemik, Ü., 2024. Türkiye ağaçları ve çalıları: Anatomik ve sistematik özellikleri. İstanbul Üniversitesi Yayınları.
17. Punt, W., Hoen, P.P., Blackmore, S., Nilsson, S., Le Thomas, A., 2007. Glossary of pollen and spore terminology. Review of Palaeobotany and Palynology, 143(1-2), 1-81.
18. Quinn, G.P., Keough, M.J., 2002. Experimental design and data analysis for biologists. Cambridge University Press.
19. Radović, A., Nikolić, D., Milatović, D., 2016. Morphological and physiological characteristics of walnut (Juglans regia L.) pollen grains. Genetika, 48(3), 1067-1078.
20. Salgado-Labouriau, M.L., 1973. Contributions to the palynology of the Quaternary in the tropical regions. Academia Brasileira de Ciências.
21. Sokal, R.R., Rohlf, F.J, 1995. Biometry: the principles and practice of statistics in biological research. W. H. Freeman and Company.
22. Stachurska, A., 1961. Morphological and taxonomical studies on pollen grains of the Juglandaceae. Acta Societatis Botanicorum Poloniae, 30(2), 259-278.
23. Van Rossum, G., Drake, F.L. 2009. Python 3 Reference Manual. Scotts Valley, CA: CreateSpace.
24. Whitehead, D.R.,1963. Comparative morphology and evolutionary trends in the Juglandaceae. Journal of the Arnold Arboretum, 44(1), 1-23.
25. Whitehead, D.R., 1965. Wind pollination in the Juglandaceae. Evolution, 19(1), 95-103.